Com o objetivo de medir o calor específico de um líquido, um professor realiza um experimento utilizando um calorímetro. No interior do calorímetro de capacidade térmica 0,8 cal/°C encontram-se 90 g do líquido a 20°C. O professor aquece um bloco de cobre de 140 g e calor específico 0,094 cal/g°C, até a temperatura de 120°C e coloca-o dentro do calorímetro. Passado algum tempo o equilíbrio térmico se estabelece em 40°C. Qual foi o valor aproximado do calor específico do líquido encontrado pelo professor, em cal/g°C?

A resposta certa é a letra D) 0,576.

Vamos analisar o problema passo a passo. O professor está tentando medir o calor específico de um líquido utilizando um calorímetro. O calorímetro tem uma capacidade térmica de 0,8 cal/°C e contém 90 g do líquido a 20°C. Em seguida, o professor aquece um bloco de cobre de 140 g com calor específico de 0,094 cal/g°C até a temperatura de 120°C e o coloca dentro do calorímetro. Após algum tempo, o equilíbrio térmico se estabelece em 40°C.

Para encontrar o calor específico do líquido, precisamos aplicar a lei da conservação de energia. A energia total do sistema é constante, portanto, a energia perdida pelo bloco de cobre é igual à energia ganha pelo líquido e pelo calorímetro.

Vamos calcular a energia perdida pelo bloco de cobre:

Q_perdida = m_cobre * c_cobre * ΔT

Q_perdida = 140 g * 0,094 cal/g°C * (120°C - 40°C)

Q_perdida = 140 g * 0,094 cal/g°C * 80°C

Q_perdida = 105,92 cal

Agora, vamos calcular a energia ganha pelo líquido e pelo calorímetro:

Q_ganha = Q_calorímetro + Q_líquido

Q_ganha = m_calorímetro * c_calorímetro * ΔT + m_líquido * c_líquido * ΔT

Q_ganha = 0,8 cal/°C * (40°C - 20°C) + 90 g * c_líquido * (40°C - 20°C)

Q_ganha = 16 cal + 90 g * c_líquido * 20°C

Como a energia total do sistema é constante, podemos igualar as energias perdida e ganha:

105,92 cal = 16 cal + 90 g * c_líquido * 20°C

Agora, podemos isolar o calor específico do líquido:

c_líquido = (105,92 cal - 16 cal) / (90 g * 20°C)

c_líquido ≈ 0,576 cal/g°C

Portanto, a resposta certa é a letra D) 0,576.