Ao derramar 100 cm3 de café a 80 °C num copo de leite morno a 40 °C, obtêm-se 200 cm3 de café com leite, cuja temperatura aproximada será de:

Para entender melhor o que ocorre nesse processo, vamos analisar as propriedades térmicas dos dois líquidos envolvidos. O café a 80 °C tem uma alta energia térmica, enquanto o leite morno a 40 °C tem uma energia térmica relativamente baixa. Quando os dois líquidos se misturam, ocorre uma transferência de calor do café para o leite, até que ambos atinjam uma temperatura de equilíbrio.

É importante notar que a capacidade térmica específica do café e do leite é semelhante, o que significa que ambos absorvem e liberam calor de forma semelhante. Além disso, como a quantidade de café é metade da quantidade de leite, a temperatura final do café com leite será mais próxima da temperatura do leite do que da temperatura do café.

Portanto, para calcular a temperatura final do café com leite, podemos utilizar a fórmula de mistura de calor, que é dada por:

Tf = (m1 * c1 * T1 + m2 * c2 * T2) / (m1 * c1 + m2 * c2), onde:

• Tf é a temperatura final do café com leite;
• m1 é a massa do café (100 cm³ = 100 g, aproximadamente);
• c1 é a capacidade térmica específica do café (aproximadamente 4,2 J/g°C);
• T1 é a temperatura inicial do café (80 °C);
• m2 é a massa do leite (200 cm³ = 200 g, aproximadamente);
• c2 é a capacidade térmica específica do leite (aproximadamente 4,2 J/g°C);
• T2 é a temperatura inicial do leite (40 °C).

Substituindo os valores, obtemos:

Tf = (100 g * 4,2 J/g°C * 80 °C + 200 g * 4,2 J/g°C * 40 °C) / (100 g * 4,2 J/g°C + 200 g * 4,2 J/g°C)

Tf ≈ 60 °C

Portanto, a temperatura final do café com leite é aproximadamente 60 °C, que é a opção E) correta.