Um calorímetro, cuja capacidade térmica é 42 cal ^circ C, contém 90 g de água. A temperatura do conjunto é de 20^circ C. Coloca-se em seu interior um bloco de ferro, cuja massa é de 100 g e a temperatura é de 85^circ C. Após ser atingido o equilíbrio térmico, a temperatura da mistura é de 25^circ C. 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:
Qperdido pelo ferro = Qganho pela água + Qganho pelo calorímetro 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:
De
Segundo, a variação de temperatura da água e do calorímetro:
Deáíá

Passo 5

Agora, aplicamos a fórmula do calor para cada parte:
Para o ferro:
Qferro = mferro times cferro times De
Para a água:
Qágua = mágua times cágua times Deáááá
Para o calorímetro:
Qcalorímetro = C times Deíí

Passo 6

Agora, igualamos o calor perdido pelo ferro ao calor ganho pela água e pelo calorímetro:
100 times cferro times 60 = 450 + 210
Simplificando:
6000 times cferro = 660

Passo 7

Resolvendo para cferro = 6606000 = 0,11 , calg°C :

Resposta

O calor específico do ferro é de 0,11 cal/g°C.

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