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Um experimento para medir o calor específico da água utiliza o seguinte material:

Um copo de alumínio recoberto externamente por isopor, uma resistência elétrica (para fornecer o calor), uma fonte de corrente com leitura de tensão e corrente, um termômetro e um cronômetro digital.

Numa primeira experiência, utilizando 50 gramas de água, o técnico do laboratório encontrou, para o calor específico da água 4,30 J/(g ⁰C).

Num segundo experimento, desta vez utilizando 100 gramas de água, encontrou 4,24 J/(g ⁰C).

A hipótese feita pelo técnico é de que o copo de alumínio não é ideal, pois tem uma capacidade térmica que não é desprezível.

Escolha a opção que melhor estima a capacidade térmica do copo de alumínio utilizado nos experimentos, sabendo que o calor específico da água é 4,18 J/(g ⁰C). Despreze a possibilidade de trocas de calor com o ambiente:

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Resposta:

A resposta correta é a letra A) 6 J/°C.

Para encontrar a capacidade térmica do copo de alumínio, precisamos analisar as experiências realizadas pelo técnico do laboratório.

Na primeira experiência, o técnico utilizou 50 g de água e encontrou um calor específico de 4,30 J/(g °C). Já na segunda experiência, utilizou 100 g de água e encontrou um calor específico de 4,24 J/(g °C).

É importante notar que o calor específico da água é de 4,18 J/(g °C). Portanto, as experiências realizadas pelo técnico apresentam pequenas variações em relação ao valor real.

A hipótese feita pelo técnico é de que o copo de alumínio não é ideal, pois tem uma capacidade térmica que não é desprezível.

Para calcular a capacidade térmica do copo de alumínio, podemos utilizar as equações de calor específico.

Seja m a massa de água utilizada, c o calor específico da água, ΔT a variação de temperatura e Q o calor fornecido. Então, podemos escrever:

$$Q = m times c times Delta T$$

Como o calor específico da água é de 4,18 J/(g °C), podemos reescrever a equação anterior como:

$$Q = m times 4,18 times Delta T$$

Agora, podemos analisar as experiências realizadas pelo técnico.

Na primeira experiência, o técnico utilizou 50 g de água e encontrou um calor específico de 4,30 J/(g °C). Portanto, podemos calcular o calor fornecido:

$$Q_1 = 50 times 4,30 times Delta T$$

Já na segunda experiência, o técnico utilizou 100 g de água e encontrou um calor específico de 4,24 J/(g °C). Portanto, podemos calcular o calor fornecido:

$$Q_2 = 100 times 4,24 times Delta T$$

Como as experiências foram realizadas com o mesmo material (copo de alumínio) e as mesmas condições, podemos igualar as equações:

$$Q_1 = Q_2$$

$$50 times 4,30 times Delta T = 100 times 4,24 times Delta T$$

Agora, podemos isolar a variação de temperatura:

$$Delta T = frac{100 times 4,24}{50 times 4,30}$$

$$Delta T = 2,04 °C$$

Finalmente, podemos calcular a capacidade térmica do copo de alumínio:

$$C = frac{Q}{Delta T}$$

$$C = frac{50 times 4,30 times Delta T}{Delta T}$$

$$C = 6 J/°C$$

Portanto, a resposta correta é a letra A) 6 J/°C.

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