Dois objetos de materiais, massas e temperaturas diferentes foram colocados no interior de um calorímetro ideal de capacidade térmica desprezível e, após certo tempo, atingiram o equilíbrio térmico. É indubitável que, ao fim desse processo:
a) a quantidade de calor cedida por um dos objetos foi igual à absorvida pelo outro.
b) as quantidades de calor contidas nos objetos resultaram iguais.
c) as variações de temperatura foram iguais para os dois objetos.
d) o objeto de menor temperatura inicial cedeu calor ao de maior temperatura.
e) o objeto de maior massa cedeu calor ao de menor massa.
a) a quantidade de calor cedida por um dos objetos foi igual à absorvida pelo outro.
b) as quantidades de calor contidas nos objetos resultaram iguais.
c) as variações de temperatura foram iguais para os dois objetos.
d) o objeto de menor temperatura inicial cedeu calor ao de maior temperatura.
e) o objeto de maior massa cedeu calor ao de menor massa.
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos dois objetos com materiais, massas e temperaturas diferentes colocados num calorímetro ideal, ou seja, que não troca calor com o ambiente. Após um tempo, esses objetos chegam ao equilíbrio térmico, ou seja, têm a mesma temperatura final. O conteúdo da matéria aqui é Termodinâmica, mais especificamente Transferência de Calor. Vamos precisar entender como o calor é trocado entre os objetos até que atinjam a mesma temperatura.
Passo 2
Quando dois objetos a temperaturas diferentes são colocados juntos em um ambiente isolado como um calorímetro ideal, o calor sempre flui do objeto que está mais quente para o que está mais frio até igualar as temperaturas. Isso acontece porque o sistema busca aumentar a entropia, ou seja, a desordem, fazendo com que a energia térmica se distribua de forma mais uniforme.
Passo 3
A quantidade de calor trocada entre os objetos pode ser calculada pela fórmula:
onde:
- $ Q $ é a quantidade de calor,
- $ m $ é a massa do objeto,
- $ c $ é a capacidade térmica específica do material,
- $ \Delta T $ é a variação de temperatura.
Essa fórmula nos mostra que o calor perdido por um objeto é igual ao calor ganho pelo outro, desde que não haja perda de calor para o ambiente.
Passo 4
Vamos analisar cada alternativa:
-
a) A quantidade de calor cedida por um dos objetos foi igual à absorvida pelo outro.
Isso está de acordo com a Lei da Conservação da Energia, que diz que o calor perdido por um objeto é igual ao calor ganho pelo outro. -
b) As quantidades de calor contidas nos objetos resultaram iguais.
Não necessariamente, pois cada objeto pode ter quantidades de calor diferentes dependendo de suas massas e capacidades térmicas. -
c) As variações de temperatura foram iguais para os dois objetos.
Na verdade, as variações de temperatura dependem das massas e capacidades térmicas, sendo geralmente diferentes. -
d) O objeto de menor temperatura inicial cedeu calor ao de maior temperatura.
Pelo contrário, o objeto mais quente cede calor para o mais frio. -
e) O objeto de maior massa cedeu calor ao de menor massa.
A massa influencia na quantidade de calor trocada, mas não determina quem cede ou recebe calor diretamente.
Resposta
A alternativa correta é a a) a quantidade de calor cedida por um dos objetos foi igual à absorvida pelo outro.