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Enunciado

Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 18.4 - Ex. 40

Calcule o calor específico de um metal a partir dos dados a seguir. Um recipiente feito do metal tem uma massa de 3,6   kg e contém 14   kg de água. Um pedaço de 1,8   kg do metal, inicialmente à temperatura de 180 ° C , é mergulhado na água. O recipiente e a água estão inicialmente a uma temperatura de 16 ° C e a temperatura final do sistema (termicamente isolado) é 18 ° C .

Passo 1

Belezera pessoal, primeiro vamos coletar alguns dados que serão necessários para determinar o calor específico que o problema pede.

Calor específico da água: 1   cal/g°C

Temperatura inicial da água e do recipiente:   16 ° C

Temperatura inicial do pedaço de metal:   180 ° C

Temperatura final do sistema:   18 °   C

Massa da água: 14   kg = 14   000   g

Massa do recipiente: 3,6   kg = 3600   g

Massa do pedaço de metal: 1,8   kg = 1800   g

Como sabemos que o sistema entra em equilíbrio térmico, a soma de todos os calores envolvidos no processo deve ser zero.

Vamos calcular cada calor separadamente e depois juntar todos em uma única equação. Bora lá!!

Passo 2

  • Calor sensível da água:

    • Q = m c Δ T

    Q = 14000 × 1 × 18 - 16

    Q = 28   000   cal

    Passo 3

  • Calor sensível do recipiente:

    • Q = m c Δ T

    Q = 3600 × c × 18 - 16

    Logo:

    Q = 7   200 c   cal

    Onde c representa o calor especifico do metal do recipiente.

    Passo 4

  • Calor sensível do pedaço de metal:

Q = m c Δ T

Q = 1   800 × c × 18 - 180

Q = - 291   600 c   cal

E a malandragem aqui, é que esse calor especifico c do metal é o mesmo do recipiente!!

Passo 3

Então agora se a gente somar todos os calores para determinar o calor específico do metal, teremos que:

∑ Q = 28   000 + 7   200 c - 291   600 c = 0

Isolando c :

284   400 c = 28   000

c = 28000 284   400

Logo:

c = 0,098   cal/g°C

Resposta

c = 0,098   cal/g°C

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