Exercício 1 Um pedaço de alumínio, com massa igual a 100g, é aquecido à temperatura de 90°C, após o que é colocado em contato com 100ml de água a 2...

Para calcular o calor trocado no processo, podemos utilizar a fórmula: Q = m * c * ΔT Onde: Q é o calor trocado (em Joules), m é a massa do objeto (em kg), c é o calor específico do material (em J/kg°C), ΔT é a variação de temperatura (em °C). No caso, temos um pedaço de alumínio com massa igual a 100g, que é aquecido de 90°C para uma temperatura final desconhecida. Vamos considerar a temperatura final como Tf. Para o alumínio, o calor específico é de aproximadamente 0,897 J/g°C. Calculando o calor trocado: Q = 0,1 kg * 0,897 J/g°C * (Tf - 90°C) Agora, para determinar a temperatura final atingida, podemos utilizar a conservação de energia: Q_alumínio + Q_água = 0 O calor trocado pelo alumínio é igual ao calor absorvido pela água: 0,1 kg * 0,897 J/g°C * (Tf - 90°C) + 100 g * 4,18 J/g°C * (Tf - 20°C) = 0 Resolvendo essa equação, encontraremos o valor de Tf, que será a temperatura final atingida.

1. Aquecimento do alumínio:

• Massa do alumínio (m_alumínio) = 100 g
• Capacidade térmica do alumínio (c_alumínio) = 0,897 J/g·°C
• Temperatura inicial do alumínio (Ti_alumínio) = 90 °C
• Temperatura final do alumínio (Tf_alumínio) = ?

ΔT1 = Tf_alumínio - Ti_alumínio

ΔT1 = Tf_alumínio - 90 °C

Q1 = m_alumínio * c_alumínio * ΔT1

Q1 = 100 g * 0,897 J/g·°C * (Tf_alumínio - 90 °C)

1. Troca de calor com a água:

• Massa de água (m_água) = 100 g
• Capacidade térmica da água (c_água) = 4,18 J/g·°C
• Temperatura inicial da água (Ti_água) = 20 °C
• Temperatura final da água (Tf_água) = Tf_alumínio

ΔT2 = Tf_alumínio - Ti_água

ΔT2 = Tf_alumínio - 20 °C

Q2 = m_água * c_água * ΔT2

Q2 = 100 g * 4,18 J/g·°C * (Tf_alumínio - 20 °C)

Como o sistema é termicamente isolado, Q1 = -Q2:

100 g * 0,897 J/g·°C * (Tf_alumínio - 90 °C) = -100 g * 4,18 J/g·°C * (Tf_alumínio - 20 °C)

Resolvendo essa equação para Tf_alumínio:

0,897 J/g·°C * (Tf_alumínio - 90 °C) = -4,18 J/g·°C * (Tf_alumínio - 20 °C)

0,897 Tf_alumínio - 80,73 = -4,18 Tf_alumínio + 83,6

5,077 Tf_alumínio = 164,33

Tf_alumínio ≈ 32,35 °C

Portanto, a temperatura final do alumínio após o processo é aproximadamente 32,35 °C.

Para calcular o calor trocado (Q), podemos usar a equação de troca de calor em uma das etapas. Vamos usar a troca de calor com a água (Q2):

Q2 = m_água * c_água * ΔT2

Q2 = 100 g * 4,18 J/g·°C * (32,35 °C - 20 °C)

Q2 ≈ 503,03 J

O calor trocado no processo é aproximadamente 503,03 joules.