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Considere as informações abaixo para responder a questão.

 

Um frasco de vidro, de capacidade térmica desprezível, contém 100 g de água à temperatura de 20 °C. Coloca-se no seu interior um pedaço de latão, de massa 200 g, à temperatura de 80 °C.

 

Dados:

Calor específico da água = 1,0 cal/g °C

Calor específico do latão = 0,095 cal/g °C

 

A temperatura final de equilíbrio, supondo-se que não há troca de calor com o ambiente, é, em °C, de aproximadamente,

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Resposta:

A resposta correta é a letra B) 30.

Vamos calcular a temperatura final de equilíbrio utilizando a fórmula de equilíbrio térmico:

$$Q_{água} = -Q_{latão}$$

Onde $Q_{água}$ é a quantidade de calor absorvida pela água e $Q_{latão}$ é a quantidade de calor cedida pelo latão.

A quantidade de calor absorvida pela água é dada por:

$$Q_{água} = m_{água} cdot c_{água} cdot Delta T_{água}$$

Onde $m_{água} = 100 g$ é a massa da água, $c_{água} = 1,0 cal/g°C$ é o calor específico da água e $Delta T_{água}$ é a variação de temperatura da água.

Da mesma forma, a quantidade de calor cedida pelo latão é dada por:

$$Q_{latão} = m_{latão} cdot c_{latão} cdot Delta T_{latão}$$

Onde $m_{latão} = 200 g$ é a massa do latão, $c_{latão} = 0,095 cal/g°C$ é o calor específico do latão e $Delta T_{latão}$ é a variação de temperatura do latão.

Substituindo os valores dados, temos:

$$100 cdot 1,0 cdot Delta T_{água} = -200 cdot 0,095 cdot Delta T_{latão}$$

Como a temperatura final de equilíbrio é a mesma para ambos os sistemas, temos:

$$Delta T_{água} = -Delta T_{latão}$$

Substituindo essa equação na equação anterior, temos:

$$100 cdot 1,0 cdot Delta T = -200 cdot 0,095 cdot -Delta T$$

Resolvendo para $Delta T$, temos:

$$Delta T = 10°C$$

Portanto, a temperatura final de equilíbrio é:

$$T_f = T_i + Delta T = 20°C + 10°C = 30°C$$

Logo, a resposta correta é a letra B) 30.

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