Em uma experiência no laboratório de Física, João adicionou, em um calorímetro ideal inicialmente vazio, 300 mL de água a 100 0C e 300 mL de água a temperatura de 24 0C. Desprezando-se as perdas de calor para o ambiente, a temperatura da água no interior do calorímetro, após atingido o equilíbrio térmico, foi de:

Em uma experiência no laboratório de Física, João adicionou, em um calorímetro ideal inicialmente vazio, 300 mL de água a 100 ⁰C e 300 mL de água a temperatura de 24 ⁰C. Desprezando-se as perdas de calor para o ambiente, a temperatura da água no interior do calorímetro, após atingido o equilíbrio térmico, foi de:

• A)38 ⁰C
• B)62 ⁰C
• C)74 ⁰C
• D)76 ⁰C

Vamos analisar essa situação mais de perto. Quando João adicionou 300 mL de água a 100 ⁰C ao calorímetro, ele transferiu calor para o sistema. Já quando adicionou 300 mL de água a 24 ⁰C, ele removeu calor do sistema. Isso porque a água mais quente tem uma energia interna maior que a água mais fria.

Para encontrar a temperatura final do sistema, podemos utilizar a seguinte fórmula:

m₁c₁ΔT₁ = m₂c₂ΔT₂

Onde m₁ e m₂ são as massas dos dois volumes de água, c₁ e c₂ são as capacidades caloríficas específicas da água, e ΔT₁ e ΔT₂ são as variações de temperatura dos dois volumes de água.

No nosso caso, m₁ = m₂ = 300 mL = 0,3 kg, e c₁ = c₂ = 4,184 J/g°C (essa é a capacidade calorífica específica da água).

Além disso, ΔT₁ = T_f - 100 ⁰C e ΔT₂ = T_f - 24 ⁰C, onde T_f é a temperatura final do sistema.

Substituindo esses valores na fórmula, temos:

0,3 kg × 4,184 J/g°C × (T_f - 100 ⁰C) = 0,3 kg × 4,184 J/g°C × (T_f - 24 ⁰C)

Agora, basta resolver essa equação para encontrar a temperatura final do sistema.

Primeiramente, podemos cancelar os termos 0,3 kg e 4,184 J/g°C dos dois lados da equação:

T_f - 100 ⁰C = T_f - 24 ⁰C

Em seguida, podemos isolar T_f em um lado da equação:

T_f = (100 ⁰C + 24 ⁰C) / 2

T_f = 62 ⁰C

E assim, a resposta certa é a opção B) 62 ⁰C.