1 Resposta
A questão parece estar incompleta. Assumindo que o objetivo é calcular a temperatura final de equilíbrio do sistema, a solução pode ser encontrada usando o princípio da conservação da energia, onde o calor cedido pelo corpo mais quente (ferro) é igual ao calor recebido pelo corpo mais frio (água). Step 1: Coletar os dados e definir as variáveis Massa da água (\(m_{a}\)): 1 litro de água é equivalente a 1 kg (considerando a densidade da água de \(1\text{\ g/cm}^{3}\) ou \(1\text{\ kg/L}\)).Temperatura inicial da água (\(T_{ia}\)): \(30\text{\ \degree C}\).Temperatura inicial do ferro (\(T_{if}\)): \(200\text{\ \degree C}\).Calor específico da água (\(c_{a}\)): \(4186\text{\ J/(kg\cdotp \degree C)}\).Calor específico do ferro (\(c_{f}\)): \(450\text{\ J/(kg\cdotp \degree C)}\).Massa do ferro (\(m_{f}\)): Esta informação não foi fornecida. Vamos representá-la pela variável \(m_{f}\). Step 2: Montar a equação de troca de calor A quantidade de calor cedida pelo ferro (\(Q_{f}\)) será igual à quantidade de calor recebida pela água (\(Q_{a}\)), mas com sinal oposto, pois o sistema é um calorímetro ideal (não há perdas de calor para o ambiente). A temperatura final (\(T_{f}\)) é a mesma para ambos. \(Q_{f}+Q_{a}=0\) A fórmula para o calor sensível é \(Q=m\cdot c\cdot \Delta T\), onde \(\Delta T=T_{f}-T_{i}\). \(m_{f}\cdot c_{f}\cdot (T_{f}-T_{if})+m_{a}\cdot c_{a}\cdot (T_{f}-T_{ia})=0\) Step 3: Substituir os valores conhecidos e isolar a temperatura final (\(T_{f}\)) Substituindo os valores conhecidos na equação: \(m_{f}\cdot (450)\cdot (T_{f}-200)+(1)\cdot (4186)\cdot (T_{f}-30)=0\) \(450\cdot m_{f}\cdot T_{f}-90000\cdot m_{f}+4186\cdot T_{f}-125580=0\) \(T_{f}\cdot (450\cdot m_{f}+4186)=90000\cdot m_{f}+125580\) \(T_{f}=\frac{90000\cdot m_{f}+125580}{450\cdot m_{f}+4186}\) Answer: A temperatura final de equilíbrio do sistema é dada pela fórmula:\(T_{f}=\frac{\mathbf{90000\cdot m}_{\mathbf{f}}\mathbf{+125580}}{\mathbf{450\cdot m}_{\mathbf{f}}\mathbf{+4186}}\) Para encontrar um valor numérico para a temperatura final, é necessário ter a massa do pedaço de ferro (\(m_{f}\)) em quilogramas.
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