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Um bloco de metal de 200 g a 150 °C é colocado em 300 g de água a 20 °C. Qual será a temperatura de equilíbrio? (Calor específico do metal = 0,4 J/g°C).

a) 25 °C
b) 30 °C
c) 35 °C
d) 40 °C
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Aprendendo com Desafios

ano passado

Respostas

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ano passado

Para resolver essa questão, utilizamos o princípio da conservação de energia, onde o calor perdido pelo metal é igual ao calor ganho pela água. 1. Dados: - Massa do metal (m_metal) = 200 g - Calor específico do metal (c_metal) = 0,4 J/g°C - Temperatura inicial do metal (T_metal_inicial) = 150 °C - Massa da água (m_agua) = 300 g - Calor específico da água (c_agua) = 4,18 J/g°C - Temperatura inicial da água (T_agua_inicial) = 20 °C 2. Fórmula do calor: - Calor perdido pelo metal: \( Q_{metal} = m_{metal} \cdot c_{metal} \cdot (T_{metal\_inicial} - T_{equilíbrio}) \) - Calor ganho pela água: \( Q_{agua} = m_{agua} \cdot c_{agua} \cdot (T_{equilíbrio} - T_{agua\_inicial}) \) 3. Igualando os calores: \[ m_{metal} \cdot c_{metal} \cdot (T_{metal\_inicial} - T_{equilíbrio}) = m_{agua} \cdot c_{agua} \cdot (T_{equilíbrio} - T_{agua\_inicial}) \] 4. Substituindo os valores: \[ 200 \cdot 0,4 \cdot (150 - T_{equilíbrio}) = 300 \cdot 4,18 \cdot (T_{equilíbrio} - 20) \] 5. Resolvendo a equação: \[ 80 \cdot (150 - T_{equilíbrio}) = 1254 \cdot (T_{equilíbrio} - 20) \] \[ 12000 - 80T_{equilíbrio} = 1254T_{equilíbrio} - 25080 \] \[ 12000 + 25080 = 1254T_{equilíbrio} + 80T_{equilíbrio} \] \[ 37080 = 1334T_{equilíbrio} \] \[ T_{equilíbrio} \approx 27,8 °C \] A temperatura de equilíbrio mais próxima nas opções é 30 °C. Portanto, a alternativa correta é: b) 30 °C.

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