Um calorímetro de capacidade térmica desconhecida foi utilizado para realizar o seguinte experimento:

Resposta: A alternativa correta é a letra C) 35 cal/°C.

Para entender por que essa é a resposta correta, vamos analisar o experimento realizado.

No experimento, 200g de água a 80°C foram colocados no calorímetro. Em seguida, o termômetro registrou a temperatura do conjunto (água + calorímetro) de 3 em 3 minutos, durante 45 minutos.

Depois, o calorímetro foi aberto e adicionaram-se 130g de gelo à água. Essas operações foram realizadas o mais rápido possível. O termômetro registrou a temperatura da mistura de 30 em 30 segundos.

Quando a temperatura da mistura no interior do calorímetro começou a subir, mediu-se a temperatura do conjunto até que a temperatura começou a se estabilizar. O valor da temperatura final obtida, após a completa fusão do gelo, foi de 9,5°C.

Para calcular a capacidade térmica do calorímetro, podemos usar a fórmula:

Q = mcΔT

Onde Q é o calor transferido, m é a massa da água, c é o calor específico da água (1,0 cal/g°C) e ΔT é a variação de temperatura.

Como o calor é transferido do gelo para a água, a variação de temperatura é a diferença entre a temperatura inicial do gelo (0°C) e a temperatura final da mistura (9,5°C). Ou seja, ΔT = 9,5°C.

Além disso, sabemos que o calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g. Portanto, o calor total transferido é:

Q = m_gelo * L + m_água * c * ΔT

Onde m_gelo é a massa do gelo (130g) e m_água é a massa da água (200g).

Substituindo os valores, temos:

Q = 130g * 80 cal/g + 200g * 1,0 cal/g°C * 9,5°C

Q = 10400 cal + 1900 cal

Q = 12300 cal

Agora, podemos calcular a capacidade térmica do calorímetro:

C = Q / ΔT

Onde ΔT é a variação de temperatura do calorímetro. Como a temperatura do calorímetro é igual à temperatura da mistura, ΔT = 9,5°C.

Substituindo os valores, temos:

C = 12300 cal / 9,5°C

C ≈ 35 cal/°C

Portanto, a alternativa correta é a letra C) 35 cal/°C.