Em um calorímetro são colocados 60 g de água a 20 °C. Posteriormente é colocada uma esfera de metal de massa 40 g a 90 °C. Sabendo-se que a capacidade térmica do calorímetro é desprezível e que a temperatura de equilíbrio térmico alcançado é de 50 °C, determine o calor específico do metal.

Resposta:

O calor especifico do metal pode ser calculado utilizando a formula Q = mcΔT, onde Q é o calor trocado, m é a massa do metal, c é o calor específico do metal e ΔT é a variação de temperatura.

No caso, temos 60 g de água a 20°C e uma esfera de metal de 40 g a 90°C. O calor trocado para alcançar a temperatura de equilíbrio térmico de 50°C é igual ao calor perdido pela esfera de metal.

Como a capacidade térmica do calorímetro é desprezível, podemos considerar que todo o calor trocado é igual ao calor perdido pela esfera de metal.

O calor perdido pela esfera de metal é Q = mcΔT = 40 g x c x (90°C - 50°C) = 40 g x c x 40°C.

Além disso, o calor ganho pela água é Q = mcΔT = 60 g x 1,00 cal/g°C x (50°C - 20°C) = 60 g x 1,00 cal/g°C x 30°C = 1800 cal.

Como o calor perdido pela esfera de metal é igual ao calor ganho pela água, podemos igualar as duas expressões:

40 g x c x 40°C = 1800 cal

Dividindo ambos os lados pela massa do metal (40 g) e pela variação de temperatura (40°C), obtemos:

c = 1800 cal / (40 g x 40°C) = 0,11 cal/g°C

Portanto, o calor específico do metal é de 0,11 cal/g°C.

Explicação:

A resposta correta é a opção D) 0,11 cal/g°C. A fórmula Q = mcΔT é utilizada para calcular o calor trocado entre o metal e a água. Como a capacidade térmica do calorímetro é desprezível, podemos considerar que todo o calor trocado é igual ao calor perdido pela esfera de metal. Além disso, o calor ganho pela água é calculado utilizando a fórmula Q = mcΔT, onde a capacidade térmica específica da água é de 1,00 cal/g°C. Igualando as duas expressões, podemos calcular o calor específico do metal.