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Um calorímetro contém 150 g de água a 25°C. Um bloco de metal de 250 g a 100°C é colocado no calorímetro. Qual será a temperatura de equilíbrio final do sistema? (Capacidade térmica da água = 4,18 J/g°C e do metal = 0,5 J/g°C).

A) 30°C
B) 35°C
C) 40°C
D) 45°C
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Exercícios Para o Aprendizado

há 12 meses

Respostas

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há 12 meses

Para resolver essa questão, podemos usar o princípio da conservação de energia, que afirma que a quantidade de calor perdida pelo bloco de metal será igual à quantidade de calor ganha pela água. Vamos usar a fórmula do calor: \[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \] onde: - \( Q \) é o calor trocado, - \( m \) é a massa, - \( c \) é a capacidade térmica, - \( \Delta T \) é a variação de temperatura. 1. Para a água: - Massa (\( m_{água} \)) = 150 g - Capacidade térmica (\( c_{água} \)) = 4,18 J/g°C - Temperatura inicial (\( T_{i, água} \)) = 25°C - Temperatura final (\( T_f \)) = ? O calor ganho pela água é: \[ Q_{água} = m_{água} \cdot c_{água} \cdot (T_f - T_{i, água}) \] 2. Para o metal: - Massa (\( m_{metal} \)) = 250 g - Capacidade térmica (\( c_{metal} \)) = 0,5 J/g°C - Temperatura inicial (\( T_{i, metal} \)) = 100°C O calor perdido pelo metal é: \[ Q_{metal} = m_{metal} \cdot c_{metal} \cdot (T_f - T_{i, metal}) \] 3. Igualando os calores trocados: \[ m_{água} \cdot c_{água} \cdot (T_f - T_{i, água}) = - m_{metal} \cdot c_{metal} \cdot (T_f - T_{i, metal}) \] Substituindo os valores: \[ 150 \cdot 4,18 \cdot (T_f - 25) = - 250 \cdot 0,5 \cdot (T_f - 100) \] Resolvendo a equação: \[ 627 \cdot (T_f - 25) = -125 \cdot (T_f - 100) \] Expandindo: \[ 627T_f - 15675 = -125T_f + 12500 \] Juntando os termos: \[ 627T_f + 125T_f = 15675 + 12500 \] \[ 752T_f = 28175 \] \[ T_f = \frac{28175}{752} \approx 37,4°C \] A temperatura de equilíbrio final mais próxima nas alternativas é: B) 35°C.

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