Duas amostras, A e B, estão a diferentes temperaturas quando são colocados em contato em um recipiente termicamente isolado até entrarem em equilíbrio térmico. A figura 18-34a mostra as temperaturas T das duas amostras em função do tempo t . A amostra A tem uma massa de 5,0   kg ; a amostra B tem uma massa de 1,5   kg . A figura 18-34b é um gráfico do material da amostra B que mostra a variação de temperatura ∆ T que o material sofre quando recebe uma energia Q na forma de calor; a variação ∆ T está plotada em função da energia Q por unidade de massa do material definida por ∆ T s = 4,0   C ° . Qual é o calor específico do material da amostra A?

Passo 1

Show de bolinhas galerinha, esse exercício envolve misturas em um recipiente isolado termicamente, sendo assim sabendo que todo calor cedido por uma amostra será absorvido pela outra até que o equilíbrio térmico seja atingido. A temperatura final será igual para ambas as misturas. Dessa forma:

Q A + Q B = 0

Mas para isso, precisamos determinar cada um dos calores separadamente.

Passo 2

Como a temperatura está variando, o calor da amostra A é denominado calor sensível, tal que:

Q A = m A c A ∆ T

Logo:

Q A = 5 c A 40 - 100

Q A = - 300 c A  

Pelo gráfico (a) podemos perceber que a amostra B tem uma variação de temperatura de 20 ° C , e a malandragem é a gente perceber que a inclinação da reta B é igual ao calor especifico do material B , c B , tal que:

c B = 16 4

c B = 4   kJ/kg

c B = 4000   J/kg

Como essa amostra tem 1,5   kg , então:

Q B = c B m B ∆ T

Tal que:

Q B = 4 000 × 1,5 × 20   k J

Q B = 120   000   J /kg

Passo 3

Iradoso, agora que conseguimos o valor do calor de cada amostra podemos substituir na equação:

Q A + Q B = 0

Tal que:

- 300 c A + 120   000 = 0

c A = 120   000 300

Portanto:

c A = 4,0 × 10 °   J/kg⋅K

Resposta

c A = 4,0 × 10 °   J/kg⋅K

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados