Física II ⇒ Famerp Med - 2016.1 ) Calorimetria

[milimilinha]

Para realizar um experimento no litoral, um cientista precisa de 8 litros de água a 80 ºC. Como não dispõe de um termômetro, decide misturar uma porção de água a 0 ºC com outra a 100 ºC. Ele obtém água a 0 ºC a partir de uma mistura, em equilíbrio térmico, de água líquida com gelo fundente, e água a 100 ºC, a partir de água em ebulição. Considerando que haja troca de calor apenas entre as duas porções de água, os volumes, em litros, de água a 0 ºC e de água a 100 ºC que o cientista deve misturar para obter água a 80 ºC são iguais, a:

[muriloflo]

Ele quer um volume de 8L na temperatura de 80°C. Primeiro vou transformar o volume em massa, pois acho melhor para trabalhar.
8L é aproximadamente 8Kg=8000g.

Agora, quando se mistura substâncias com temperaturas diferentes, a soma dos calores trocados é igual a 0. Logo, a mistura dos calores trocados da água fria e da água quente é igual a 0. Irei dizer que ma é a massa de água a 0°C e que mb é a massa de água a 100°C.

Qa+Qb=0
ma [tex3]\cdot \alpha \cdot \Delta T1[/tex3]+mb [tex3]\cdot \alpha \cdot \Delta T2[/tex3]=0
ma [tex3]\cdot 1 \cdot (80-0)[/tex3]+mb [tex3]\cdot 1 \cdot (80-100)[/tex3]=0
80ma=20mb
mb=4ma

E como a soma dessa massas deve dar 8000g. juntando as equações:

ma+mb=8000g
ma+4ma=8000g
5ma=8000
ma=1600g
Va=1,6L

ma+mb=8000
1600+mb=8000
mb=6400
Vb=6,4L

Portanto, o volume de água a 0°C e o volume de água a 100°C é, respectivamente, 1,6L e 6,4L.