Um calorímetro, cuja capacidade térmica é 42 cal
, contém 90 g de água. A temperatura do conjunto é de
. Coloca-se em seu interior um bloco de ferro, cuja massa é de 100 g e a temperatura é de
. Após ser atingido o equilíbrio térmico, a temperatura da mistura é de
. Determine o calor específico do ferro.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de calorimetria juntos! A gente tem um calorímetro com capacidade térmica de 42 cal/°C, 90 g de água a 20°C, e um bloco de ferro de 100 g a 85°C. Quando eles se juntam, a temperatura final é de 25°C. Nosso objetivo é descobrir o calor específico do ferro. Para isso, vamos usar os conceitos de calorimetria e a fórmula de transferência de calor.
Passo 2
Primeiro, vamos entender que quando o ferro é colocado no calorímetro com água, ele vai perder calor enquanto a água e o calorímetro vão ganhar calor, chegando todos à mesma temperatura final de 25°C. A quantidade de calor perdida pelo ferro é igual à quantidade de calor ganha pela água e pelo calorímetro.
Passo 3
A fórmula que vamos usar é:
Onde:
-
é o calor transferido, -
é a massa, -
é o calor específico, -
é a variação de temperatura.
Passo 4
Vamos calcular cada parte dessa equação. Primeiro, a variação de temperatura do ferro:
Segundo, a variação de temperatura da água e do calorímetro:
Passo 5
Agora, aplicamos a fórmula do calor para cada parte:
Para o ferro:
Para a água:
Para o calorímetro:
Passo 6
Agora, igualamos o calor perdido pelo ferro ao calor ganho pela água e pelo calorímetro:
Simplificando:
Passo 7
Resolvendo para
:
Resposta
O calor específico do ferro é de 0,11 cal/g°C.