Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 18.Problemas Adicionais - Ex. 94
Um termômetro com de massa e um calor específico de indica . O termômetro é totalmente imerso em de água por tempo suficiente para ficar à mesma temperatura que a água. Se o termômetro indica , qual era a temperatura da água antes da introdução do termômetro?
Passo 1
Essa é uma questão clássica, muito comum em provas. A ideia é simples: compreender o conceito de equilíbrio térmico.
Quando os dois corpos ficam em contato eles vão trocar calor até que estejam na mesma temperatura. O corpo mais quente transfere calor para o mais frio.
Matematicamente, a gente representa isso assim:
É como se fosse uma lei de conservação para o calor.
Passo 2
Ok, muito cuidado agora, vamos escrever o calor recebido/cedido por cada corpo.
Começando pelo termômetro:
Já sabemos a massa e o calor específico:
A variação da temperatura vai ser:
Veja que nem foi preciso converter a temperatura para Kelvin, porque quando uma variação de temperatura é igual em Kelvin e em Celsius.
Agora vamos ver a água:
O enunciado já deu a massa e podemos consultar o calor específico em uma tabela:
A variação de temperatura vai ser:
E então:
Passo 3
Agora vamos aplicar aquela fórmula lá de cima:
E então:
Resposta
A temperatura inicial da água era .