Considere que uma massa de água MA, inicialmente numa temperatura de 90°C, seja despejada em um recipiente isolante térmico contendo uma outra massa de água Mb, a 10°C. Isolado termicamente do meio ambiente, o sistema composto pelos dois líquidos atinge, depois de um certo tempo, a temperatura de equilíbrio de 60°C. |ΔUA| e |ΔUB| representam, respectivamente, os valores absolutos das variações de energia interna de cada uma das massas d’água nesse processo. As relações entre |ΔUA| e |ΔUB| e entre as massas MA e MB são:

Considere que uma massa de água MA, inicialmente numa temperatura de 90°C, seja despejada em um recipiente isolante térmico contendo uma outra massa de água Mb, a 10°C. Isolado termicamente do meio ambiente, o sistema composto pelos dois líquidos atinge, depois de um certo tempo, a temperatura de equilíbrio de 60°C. |ΔUA| e |ΔUB| representam, respectivamente, os valores absolutos das variações de energia interna de cada uma das massas d'água nesse processo.

As relações entre |ΔUA| e |ΔUB| e entre as massas MA e MB são:

• A)|ΔUA|=|ΔUB|e MA > MB
• B)|ΔUA|< |ΔUB|e MA > MB
• C)|ΔUA|< |ΔUB| e MA < MB
• D)|ΔUA| = |ΔUB| e MA < MB

A resposta certa é A), pois, como o sistema é isolado termicamente do meio ambiente, não há troca de calor com o exterior. Portanto, a variação total de energia interna do sistema é nula. Como a temperatura final é a mesma para ambas as massas, a variação de energia interna de cada uma delas é igual e oposta em sentido. Isso ocorre porque a massa MA perde calor e a massa MB ganha calor até que atinjam a temperatura de equilíbrio.

Além disso, como a massa MA tem uma temperatura inicial mais alta do que a massa MB, é necessário que a massa MA seja maior do que a massa MB para que a temperatura final seja atingida. Caso contrário, a massa MA não teria energia suficiente para aquecer a massa MB até a temperatura de equilíbrio.

Em resumo, a resposta certa é A) porque as variações de energia interna das massas MA e MB são iguais e opostas em sentido, e a massa MA é maior do que a massa MB.

É importante notar que essa questão é um exemplo clássico de problema de transferência de calor, onde a temperatura final é uma média ponderada das temperaturas iniciais das duas massas. Nesse caso, a temperatura final é de 60°C, que é a média entre 90°C e 10°C.

Além disso, é fundamental entender que a variação de energia interna de um sistema é igual à soma das variações de energia interna de cada parte do sistema. No caso, a variação de energia interna do sistema é nula, pois não há troca de calor com o exterior.

Por fim, é importante lembrar que a temperatura de equilíbrio é a temperatura que o sistema atinge quando não há mais troca de calor entre as partes do sistema. Nesse caso, a temperatura de equilíbrio é de 60°C, que é a mesma para ambas as massas.