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O gráfico mostra as curvas de quantidade de calor absorvido em função da temperatura para dois corpos distintos: um bloco de metal e certa quantidade de líquido.

O bloco de metal, a 115 ºC, foi colocado em contato com o líquido, a 10 ºC, em um recipiente ideal e isolado termicamente. Considerando que ocorreu troca de calor somente entre o bloco e o líquido, e que este não se evaporou, o equilíbrio térmico ocorrerá a

A) 70ºC.
B) 60ºC.
C) 55ºC.
D) 50ºC.
E) 40ºC.

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Resposta:

A alternativa correta é letra E

A partir do gráfico do enunciado, podemos ter o capacidade térmico do metal e líquido.

Para o metal:

c = \frac{100 K J}{100 ° C} = 1 K J . ° C^{- 1}

Para o líquido:

c_{l} = \frac{300 K J}{120 ° C} = 2, 5 K J . ° C^{- 1}

Para encontrar o valor da temperatura de equilíbrio térmico, é necessário a seguinte resolução:

\begin{array}{l} Q_{m} + Q_{l} = 0 \\ Q_{m} = m c_{m} (T_{f} - T_{0}) \\ Q_{l} = m c_{l} (T_{f} - T_{0}) \end{array}

onde Qm=quantidade de calor do metal,

c_{m}

=calor especifico do metal, Ql= quantidade de calor do líquido,

c_{l}

=calor especifico do líquido, m=massa, Tf= temperatura final e To=Temperatura inicial.

Utilizando as condições do problema temos:

\begin{array}{l} M e t a l : T_{0} = 115 ° C \\ L í q u i d o : T_{0} = 10 ° C \\ 1 . (T_{f} - 115) + 2, 5 . (T_{f} - 10) = 0 \Rightarrow \\ 3, 5 T_{f} = 140 \Rightarrow T_{f} = \frac{140}{3, 5} \\ T_{f} = 40 ° C \end{array}

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O gráfico mostra as curvas de quantidade de calor absorvido em função da temperatura para dois corpos distintos: um bloco de metal e certa quantidade de líquido.

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