Em um laboratório de física, um professor tinha a sua disposição vários sólidos maciços de diferentes materiais para serem usados na realização de alguns experimentos, envolvendo fenômenos térmicos. O professor pegou um sólido de 200 g de um determinado material, o aqueceu até atingir a temperatura de 90° C, e o colocou em um calorímetro ideal com 132 g de água, inicialmente a 20° C e obteve uma a temperatura de equilíbrio térmico de 30° C.

Resposta:

A alternativa correta é A) Ferro.

Explicação:

Para encontrar a resposta, devemos analisar as condutividades térmicas dos materiais apresentados. A condutividade térmica é uma propriedade que mede a capacidade de um material de conduzir calor.

No problema, temos um sólido de 200 g que é aquecido até 90°C e colocado em um calorímetro ideal com 132 g de água inicialmente à 20°C. A temperatura de equilíbrio térmico alcançada é de 30°C.

Podemos utilizar a fórmula de calorimetria para encontrar a condutividade térmica do material:

[Q = mc Delta T]

onde Q é a quantidade de calor transferida, m é a massa do material, c é a capacidade calorífica específica do material e ΔT é a variação de temperatura.

No problema, a quantidade de calor transferida é a mesma para o sólido e a água, pois estão em equilíbrio térmico. Portanto, podemos igualar as quantidades de calor transferidas:

[m_s c_s Delta T_s = m_a c_a Delta T_a]

onde m_s e c_s são a massa e a capacidade calorífica específica do sólido, respectivamente, e m_a e c_a são a massa e a capacidade calorífica específica da água, respectivamente.

Substituindo os valores dados, temos:

[200g times c_s times (90°C - 30°C) = 132g times c_a times (30°C - 20°C)]

Simplificando a equação, obtemos:

[c_s = frac{132g times c_a times 10°C}{200g times 60°C}]

Como a capacidade calorífica específica da água é de cerca de 4,184 J/g°C, podemos encontrar a capacidade calorífica específica do material:

[c_s = frac{132g times 4,184 J/g°C times 10°C}{200g times 60°C} = 0,607 J/g°C]

Comparando com a tabela de condutividades térmicas, vemos que a condutividade térmica do material é de 80,3 W/m°C, que é a condutividade térmica do ferro.

Portanto, a resposta correta é A) Ferro.