6) Para se determinar o calor específico do ferro, um aluno misturou em um calorímetro ideal 200 g de água a 20 °C com 50 g de ferro a 100 °C e obteve a temperatura final da mistura 22 °C. Qual é o calor específico do ferro?

a) 0,05 cal/g°C
b) 0,08 cal/g°C
c) 0,10 cal/g°C
d) 0,25 cal/g°C
e) 0,40 cal/g°C

Question

6) Para se determinar o calor específico do ferro, um aluno misturou em um calorímetro ideal 200 g de água a 20 °C com 50 g de ferro a 100 °C e obt...

Ed · Answer

Para determinar o calor específico do ferro, podemos usar o princípio da conservação de energia, onde o calor perdido pelo ferro é igual ao calor ganho pela água.

A fórmula que utilizamos é:

$$ m_{ferro} \cdot c_{ferro} \cdot (T_{inicial\_ferro} - T_{final}) = m_{agua} \cdot c_{agua} \cdot (T_{final} - T_{inicial\_agua}) $$

Onde:
- $ m_{ferro} = 50 \, g $
- $ c_{ferro} = ? $ (calor específico do ferro que queremos encontrar)
- $ T_{inicial\_ferro} = 100 \, °C $
- $ T_{final} = 22 \, °C $

- $ m_{agua} = 200 \, g $
- $ c_{agua} = 1 \, cal/g°C $ (calor específico da água)
- $ T_{inicial\_agua} = 20 \, °C $

Substituindo os valores na equação:

$$ 50 \cdot c_{ferro} \cdot (100 - 22) = 200 \cdot 1 \cdot (22 - 20) $$

Calculando:

$$ 50 \cdot c_{ferro} \cdot 78 = 200 \cdot 2 $$

$$ 3900 \cdot c_{ferro} = 400 $$

Agora, isolando $ c_{ferro} $:

$$ c_{ferro} = \frac{400}{3900} $$

$$ c_{ferro} \approx 0,1026 \, cal/g°C $$

Arredondando, temos que o calor específico do ferro é aproximadamente 0,10 cal/g°C.

Portanto, a alternativa correta é: c) 0,10 cal/g°C.

Ed · Answer

Para determinar o calor específico do ferro, podemos utilizar a fórmula da quantidade de calor trocada:

$m_1 \cdot c_1 \cdot \Delta T_1 = -m_2 \cdot c_2 \cdot \Delta T_2$

Onde:
$m_1 = 200g$ (massa da água)
$c_1 = 1 cal/g°C$ (calor específico da água)
$\Delta T_1 = 22°C - 20°C = 2°C$ (variação de temperatura da água)
$m_2 = 50g$ (massa do ferro)
$\Delta T_2 = 22°C - 100°C = -78°C$ (variação de temperatura do ferro, negativa pois perde calor)

Substituindo na fórmula, temos:

$200 \cdot 1 \cdot 2 = -50 \cdot c_2 \cdot -78$

$400 = 3900 \cdot c_2$

$c_2 = \frac{400}{3900} = 0,1026 cal/g°C$

Portanto, o calor específico do ferro é aproximadamente 0,10 cal/g°C, o que corresponde à alternativa c).

Termodinâmica

Calorimetria - Revisao

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2) Calcule a quantidade de calor necessária para transformar 200g de gelo a -10 ºC em água a 55ºC. Dados: calor específico da água: c = 1 cal/g ºC, calor específico do gelo: c = 0,5 cal/g ºC, calor latente de fusão do gelo: Lf = 80 cal/g

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