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Um bloco de metal de 500 g a 100 °C é colocado em 1 kg de água a 20 °C. Qual será a temperatura final do sistema? (Calor específico do metal = 0,5 J/g°C; calor específico da água = 4,18 J/g°C)

a) 25 °C
b) 30 °C
c) 35 °C
d) 40 °C
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Exercícios Para o Aprendizado

há 10 meses

Respostas

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há 10 meses

Para resolver essa questão, podemos usar o princípio da conservação de energia, que afirma que o calor perdido pelo bloco de metal será igual ao calor ganho pela água. Vamos denotar: - \( m_m = 500 \, g \) (massa do metal) - \( c_m = 0,5 \, J/g°C \) (calor específico do metal) - \( T_{m_i} = 100 \, °C \) (temperatura inicial do metal) - \( m_a = 1000 \, g \) (massa da água) - \( c_a = 4,18 \, J/g°C \) (calor específico da água) - \( T_{a_i} = 20 \, °C \) (temperatura inicial da água) Seja \( T_f \) a temperatura final do sistema. A equação de calor para o metal é: \[ Q_m = m_m \cdot c_m \cdot (T_f - T_{m_i}) \] A equação de calor para a água é: \[ Q_a = m_a \cdot c_a \cdot (T_f - T_{a_i}) \] Como o calor perdido pelo metal é igual ao calor ganho pela água, temos: \[ m_m \cdot c_m \cdot (T_f - T_{m_i}) + m_a \cdot c_a \cdot (T_f - T_{a_i}) = 0 \] Substituindo os valores: \[ 500 \cdot 0,5 \cdot (T_f - 100) + 1000 \cdot 4,18 \cdot (T_f - 20) = 0 \] Resolvendo a equação: \[ 250 \cdot (T_f - 100) + 4180 \cdot (T_f - 20) = 0 \] \[ 250T_f - 25000 + 4180T_f - 83600 = 0 \] \[ 4430T_f - 108600 = 0 \] \[ 4430T_f = 108600 \] \[ T_f = \frac{108600}{4430} \approx 24,5 \, °C \] A temperatura final do sistema é aproximadamente 25 °C. Portanto, a alternativa correta é: a) 25 °C.

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