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:
áí
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:
áíá

Passo 5

Agora, aplicamos a fórmula do calor para cada parte:
Para o ferro:
Para a água:
áááá
Para o calorímetro:
íí

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.

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