Um calorímetro ideal termicamente isolado e de capacidade térmica desprezível contém 180 g de água a 25 ºC. Para medir o calor específico de um material, colocamos no seu interior 100 g de uma amostra desse material a temperatura de 75 ºC. Após um certo tempo, o sistema atinge temperatura final de equilíbrio 30 ºC. Qual é o calor específico, em cal/g ºC, do material da amostra? Considere que o calor específico da água é ca = 1,0 cal/g ºC.

A resposta correta é a letra A) 0,2

Para resolver essa questão, precisamos aplicar a fórmula de calorimetria, que é Q = m × c × ΔT, onde Q é o calor transferido, m é a massa do material, c é o calor específico do material e ΔT é a variação de temperatura.

No problema, temos dois sistemas: o calorímetro ideal e a amostra do material. O calorímetro ideal contém 180 g de água a 25°C, e a amostra do material tem 100 g a 75°C. Após um certo tempo, o sistema atinge temperatura final de equilíbrio de 30°C.

Para resolver o problema, precisamos calcular a variação de temperatura da água (ΔT_água) e a variação de temperatura do material (ΔT_material).

Para a água, temos:

ΔT_água = T_f - T_i = 30°C - 25°C = 5°C

Já para o material, temos:

ΔT_material = T_f - T_i = 30°C - 75°C = -45°C

Agora, podemos aplicar a fórmula de calorimetria para a água e para o material:

Q_água = m_água × c_água × ΔT_água = 180 g × 1,0 cal/g°C × 5°C = 900 cal

Já para o material, temos:

Q_material = m_material × c_material × ΔT_material = 100 g × c_material × (-45°C)

Como o sistema é isolado, o calor transferido pela água é igual ao calor recebido pelo material. Portanto:

Q_água = -Q_material

Substituindo os valores, temos:

900 cal = -100 g × c_material × (-45°C)

c_material = 900 cal / (100 g × 45°C) = 0,2 cal/g°C

Portanto, o calor específico do material é de 0,2 cal/g°C.