Para encontrar cx , o calor específico do material
, coloco 75 g do material em um calorímetro de cobre de 30 g que contém 65 g de água, tudo inicialmente a
. Quando adiciono 100 g de água a
, a temperatura final é
. Qual é o calor específico
?
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um problema de calorimetria onde queremos encontrar o calor específico do material
, representado por
. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de equilíbrio térmico, onde o calor perdido por uma parte do sistema é igual ao calor ganho por outra.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar todas as partes envolvidas e suas massas:
- Material
: 75 g - Calorímetro de cobre: 30 g
- Água fria: 65 g
- Água quente adicionada: 100 g
As temperaturas iniciais são:
- Todas as partes inicialmente estão a
. - A água adicionada está a
. - A temperatura final após o equilíbrio térmico é
.
Passo 3
Vamos usar a fórmula do equilíbrio térmico:
Aqui, o calor ganho pelas partes frias (material
, calorímetro e água fria) será igual ao calor perdido pela água quente adicionada.
Passo 4
Vamos expressar cada calor:
- Calor ganho pelo material
:
- Calor ganho pelo calorímetro de cobre:
- Calor ganho pela água fria:
- Calor perdido pela água quente:
Sabemos que
e
.
Passo 5
Calculando as variações de temperatura (
):
- Para o material
: - Para o calorímetro de cobre:
- Para a água fria:
- Para a água quente:
Passo 6
Substituindo os valores na equação de equilíbrio térmico:
Passo 7
Vamos calcular cada termo:
Passo 8
Substituindo de volta na equação:
Passo 9
Somando os termos constantes:
Passo 10
Isolando
:
Passo 11
Resolvendo para
:
Resposta
O calor específico do material
é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
a) Explique detalhadamente por que um navio, mesmo sendo feito de um material com massa específica
muito maior que a massa específica da água
, não afunda; b) Encontre uma expressão limite para o volume de líquido deslocado pelo navio usando o Princípio de Arquimedes. Discuta esse limite em torno da questão do navio afundar ou não afundar.
Três pescadores, pesando cada um 800 N , constroem uma jangada amarrando troncos de diâmetro 35 cm e comprimento 2 metros. Quantos troncos serão necessários para que a jangada os sustente flutuando em água com massa específica
? Considere a massa específica da madeira como sendo
. (adote
).
Quanto calor é necessário para converter 1 kg de gelo a
em vapor a
?
Lembre-se de que o gelo e a água não têm o mesmo calor específico.
Lembre-se de que o gelo e a água não têm o mesmo calor específico.
Qual é o aumento da entropia se um grama de gelo a
for derretido e aquecido até
?