Em um experimento, deseja-se estimar o calor específico de um material metálico utilizando água e um calorímetro. Primeiramente, aqueceu-se 250 mL de água até
e adicionou-se essa a 250 mL de água a 25 oC contidas no calorímetro. A temperatura final foi de
. Considere a densidade da água como sendo
. Posteriormente, repetiu-se o experimento: aqueceuse o material metálico ( 15 g ) até a temperatura de
e adicionou-se ao calorímetro, onde havia 250 mL de água a
. A temperatura final foi de
. Determine (a) capacidade térmica do calorímetro em cal
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de calorimetria juntos! A gente quer descobrir a capacidade térmica do calorímetro usando as informações do experimento. Para isso, vamos precisar entender alguns conceitos básicos de calorimetria, como calor perdido e calor ganho pelas substâncias envolvidas. Vamos por partes para não complicar.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dados que temos no primeiro experimento:
- Água quente: 250 mL a
- Água fria no calorímetro: 250 mL a
- Temperatura final:
- Densidade da água:
Como sabemos que a densidade da água é
, podemos calcular a massa de cada volume de água.
Passo 3
Calculando a massa das águas:
Para a água quente:
Para a água fria:
Passo 4
Agora, vamos usar a lei da conservação de energia, que diz que o calor perdido pela água quente será igual ao calor ganho pela água fria e pelo calorímetro. A fórmula fica assim:
Onde:
-
é a massa -
é o calor específico da água ( ) -
são as temperaturas
Passo 5
Substituindo os valores na equação:
Calculando as diferenças de temperatura:
Passo 6
Vamos simplificar a equação:
Agora, isolamos
:
Resposta
Dividindo ambos os lados por 13 para encontrar a capacidade térmica do calorímetro:
Portanto, a capacidade térmica do calorímetro é de aproximadamente 173,32 cal/°C.
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(a) Explique que princípios termodinâmicos rodeiam o equilíbrio térmico.
(d) Qual a importância da calibração do calorímetro?
(SILVA e FILHO, 2010, adaptado) Leia os preceitos a seguir e assinale a alternativa correta.
I. Temperatura é a medida do nível de energia interna de um corpo.
II. Calor é energia térmica em trânsito, entre dois corpos ou sistemas, devido à existência de diferença de temperatura entre eles.
III. Após certo tempo, as temperaturas dos dois corpos se igualam e o fluxo de calor é interrompido; neste instante, diz-se que estão em equilíbrio térmico.
a) I correta. b) I e II corretas. c) II e III corretas. d) Todas corretas. e) Todas erradas.
I. Temperatura é a medida do nível de energia interna de um corpo.
II. Calor é energia térmica em trânsito, entre dois corpos ou sistemas, devido à existência de diferença de temperatura entre eles.
III. Após certo tempo, as temperaturas dos dois corpos se igualam e o fluxo de calor é interrompido; neste instante, diz-se que estão em equilíbrio térmico.
a) I correta. b) I e II corretas. c) II e III corretas. d) Todas corretas. e) Todas erradas.
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