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Em uma experiência no laboratório de física uma aluna submerge 200 moedas de um centavo de dólar (cada uma com massa igual a 3,00 g) na água em ebu...

Em uma experiência no laboratório de física uma aluna submerge 200 moedas de um centavo de dólar (cada uma com massa igual a 3,00 g) na água em ebulição. Depois que elas atingem o equilíbrio térmico, ela retira as moedas e as coloca em um recipiente isolado de massa desprezível contendo 0,240 kg de água a 20,0°C. Qual deveria ser a temperatura final de equilíbrio das moedas? (A moeda de um centavo de dólar é feita com uma liga metálica — composta principalmente por zinco com um calor específico igual a 390 J/kg*K.)


Essa pergunta também está no material:

Exercícios Resolvidos - Física
16 pág.

Física Centro Universitário Joaquim NabucoCentro Universitário Joaquim Nabuco

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Para resolver esse problema, podemos utilizar a equação da conservação de energia: Q1 + Q2 = 0 Onde Q1 é o calor perdido pelas moedas e Q2 é o calor ganho pela água. O calor perdido pelas moedas pode ser calculado por: Q1 = m * c * (T1 - Tf) Onde m é a massa das moedas, c é o calor específico da liga metálica, T1 é a temperatura inicial das moedas (que é a temperatura de ebulição da água, ou seja, 100°C) e Tf é a temperatura final de equilíbrio das moedas. O calor ganho pela água pode ser calculado por: Q2 = m * c * (Tf - T2) Onde m é a massa da água, c é o calor específico da água, Tf é a temperatura final de equilíbrio das moedas e T2 é a temperatura inicial da água (que é 20°C). Igualando as duas equações, temos: m * c * (T1 - Tf) = -m * c * (Tf - T2) Simplificando, temos: Tf = (T1 + T2) / 2 Substituindo os valores, temos: Tf = (100 + 20) / 2 = 60°C Portanto, a temperatura final de equilíbrio das moedas deveria ser de 60°C.

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