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Enunciado

Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 14º - Capítulo 17.Exercícios - Ex. 38

Um calorímetro de cobre com massa igual a 0,100 kg contém 0,160 kg de água e 0,0180 kg de gelo em equilibro térmico na pressão atmosférica. Se um bloco de chumbo de 0,750 kg, a uma temperatura de 255 ºC, for colocado no recipiente, qual será a temperatura final de equilíbrio? Suponha que não ocorra nenhuma perda de calor para o ambiente.

Passo 1

A temperatura inicial da mistura de gelo e água é 0,0 C. ° Suponha que todo o gelo derreta. Nós saberemos essa suposição é incorreta se a temperatura final que calculamos for menor que 0,0 C. ° O Calor líquido para o sistema (lata, água, gelo e chumbo) é zero.

Passo 2

Para cobre, c c = 390 J K g ∙ K , para o chumbo, c 1 = 130 J k g ∙ K , para água, c w = 4.19 ∙ 10 3 J k g ∙ K e L T = 3.34 ∙ 10 5 J / k g

Para a lata de cobre, Q c = m c c c Δ T c = 0.10 390 T - 0.0 = ( 39.0 J K ) T

Para a água, Q w = m w c w Δ T w = 0.160 4.19 ∙ 10 3 T - 0.0 = ( 670.4 J k )T

Para o gelo, Q i = m i L f + m i c w Δ T w

Q i = 0.018 3.34 ∙ 10 5 + 0.018 4.19 ∙ 10 3 T - 0.0 = 6012 + 75.4 T

Para o chumbo, Q c h = m c h c c h Δ T c h = 0.750 130 T - 255 = 97.5 T - 2.486 ∙ 10 4

∑ Q = 0

Dados

39 T + 670 T + 6012 + 75.4 + 97.5 T - 2.48 ∙ 10 4 = 0

T = 1.885 ∙ 10 4 882.3 = 21.4 ° C

Resposta

21.4 °C

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