Um calorímetro termicamente isolado de massa desprezível contém 300 g de um líquido à temperatura de 25 °C. Ao misturar 200 g de um metal com o líquido, a temperatura do sistema (líquido + metal) no equilíbrio térmico atinge 30 °C. Se o calor específico do líquido é de 4 J/g.K e do metal é de 0,5 J/g.K, qual era a temperatura do metal imediatamente antes de entrar em contato com o líquido? Considere que o líquido e o metal não sofreram transição de fase no processo.

Resposta: C) 90°C.

Para responder a essa questão, precisamos entender como funciona a troca de calor entre os dois corpos, o líquido e o metal. Quando o metal é adicionado ao líquido, há uma troca de calor entre eles até que atinjam o equilíbrio térmico. Nesse momento, a temperatura do sistema (líquido + metal) é de 30°C.

Podemos usar a fórmula para calcular a variação de temperatura do sistema:

ΔQ = mcΔT

Onde ΔQ é a variação de calor, m é a massa do corpo, c é o calor específico do corpo e ΔT é a variação de temperatura.

No caso do líquido, a variação de temperatura é de 5°C (de 25°C para 30°C), então:

ΔQ_líquido = m_líquidoc_líquidoΔT_líquido = 300g × 4 J/g.K × 5K = 6000 J

Já no caso do metal, a variação de temperatura é desconhecida, mas sabemos que a temperatura final é de 30°C. Seja T a temperatura inicial do metal, então:

ΔQ_metal = m_metalc_metalΔT_metal = 200g × 0,5 J/g.K × (30°C - T) = 100 J × (30°C - T)

Como a variação de calor é igual e oposta em direção, podemos igualar as duas expressões:

6000 J = 100 J × (30°C - T)

Resolvendo para T, encontramos:

T = 90°C

Portanto, a temperatura do metal imediatamente antes de entrar em contato com o líquido era de 90°C.