Para medir temperaturas, o técnico de um laboratório dispunha apenas de um termômetro graduado na escala Fahrenheit e precisava realizar uma operação envolvendo trocas de calor. Verteu, então, 300 mL de água a 35 ºF para o interior de um calorímetro, de capacidade térmica desprezível e, uma vez isolado o sistema do meio ambiente, fez atingir a temperatura de 125 ºF, após fornecer-lhe uma quantidade de calor Q. O calor específico da água foi considerado constante e com o valor 1,0 cal∕(g.ºC); a densidade da água é de 1,0 g⁄mL.

A resposta correta é a letra C) 15 000.

Para explicar essa resposta, vamos analisar o problema passo a passo. Temos 300 mL de água à temperatura de 35°F que precisam ser aquecidos até 125°F. A capacidade térmica do calorímetro é desprezível, o que significa que não absorve calor significativo. Além disso, o sistema está isolado do meio ambiente, o que significa que não há perda de calor.

Podemos aplicar a fórmula de calor específico para calcular a quantidade de calor necessário para elevar a temperatura da água:

$$Q = m cdot c cdot Delta T$$

Onde $Q$ é a quantidade de calor, $m$ é a massa da água, $c$ é o calor específico da água e $Delta T$ é a variação de temperatura.

Primeiramente, precisamos converter a temperatura inicial e final de Fahrenheit para Celsius:

$$T_i = 35°F = 1,67°C$$

$$T_f = 125°F = 51,67°C$$

Agora, podemos calcular a variação de temperatura:

$$Delta T = T_f - T_i = 51,67°C - 1,67°C = 50°C$$

A massa da água é de 300 mL, que é igual a 300 g, pois a densidade da água é de 1 g/mL. Substituindo os valores na fórmula de calor específico, temos:

$$Q = 300 g cdot 1,0 frac{cal}{g°C} cdot 50°C = 15 000 cal$$

Portanto, a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura da água de 35°F para 125°F é de 15 000 cal.