Um sistema para calcular o calor específico experimentalmente consiste em um tanque, em que uma massa de cobre ( 0,21 kg ) é colocada em 1,9 kg de água líquida. O tanque possui sua superfície externa isolada. Inicialmente a temperatura do cobre é 23^circ C e a temperatura da água é 73^circ C. O sistema atinge o equilíbrio à T2=72,49^circ C. Determine o valor do Cp do cobre obtido experimentalmente, em kJ / kg^circ C e com 4 casas decimais. cp, água =4,1800 kJ / kg^circ Cá

Passo 1

Vamos resolver um exercício de calorimetria, que faz parte da matéria de Termologia. Precisamos calcular o calor específico do cobre usando as informações fornecidas sobre as massas e temperaturas de uma massa de cobre e de água. Para isso, vamos usar a fórmula do equilíbrio térmico, que relaciona as quantidades de calor perdidas e ganhas pelas substâncias envolvidas.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as informações que temos:
  • Massa do cobre,
  • Massa da água, á
  • Temperatura inicial do cobre,
  • Temperatura inicial da água, á
  • Temperatura final de equilíbrio,
  • Calor específico da água, á

Passo 3

Sabemos que no equilíbrio térmico, o calor perdido pela água é igual ao calor ganho pelo cobre. A fórmula que relaciona isso é:
mágua cdot cp,água cdot (T1,água - T2) = mcobre cdot cp,cobre cdot (T2 - T1,cobre) ááá
Aqui, é o que queremos encontrar.

Passo 4

Vamos reorganizar a fórmula para resolver cp,cobre = mágua cdot cp,água cdot (T1,água - T2)mcobre cdot (T2 - T1,cobre) :
ááá

Passo 5

Substituindo os valores na equação:
cp,cobre = 1,9 kg cdot 4,1800 kJ/kg°C cdot (73 - 72,49)0,21 kg cdot (72,49 - 23)

Passo 6

Calculando as diferenças de temperatura:
73 - 72,49 = 0,51^circ C
72,49 - 23 = 49,49^circ C

Passo 7

Agora, multiplicamos os valores:
1,9 cdot 4,1800 cdot 0,51 = 4,06938 kJ
0,21 cdot 49,49 = 10,3929 kg°C

Passo 8

Dividindo os resultados para encontrar cp,cobre = 4,0693810,3929 approx 0,3918 kJ/kg°C :

Resposta

O calor específico do cobre obtido experimentalmente é aproximadamente .

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