PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 41 da UFPR 2006
Numa garrafa térmica há 100 g de leite à temperatura de 90\ ^\circ\text{C}. Nessa garrafa são adicionados 20 g de café solúvel à temperatura de 20\ ^\circ\text{C}. O calor específico do café vale 0{,}5\ \text{cal}/(\text{g}\ ^\circ\text{C}) e o do leite vale 0{,}6\ \text{cal}/(\text{g}\ ^\circ\text{C}). A temperatura final do café com leite é de:
- A80\ ^\circ\text{C}.
- B42\ ^\circ\text{C}.
- C50\ ^\circ\text{C}.
- D60\ ^\circ\text{C}.
- E67\ ^\circ\text{C}.
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Resolução comentada
Como a garrafa é térmica, não há troca de calor com o ambiente: todo o calor que o leite quente perde é absorvido pelo café. Então a soma dos calores trocados é zero:
Para cada substância, Q = m\,c\,(T_f - T_i), em que T_f é a temperatura final de equilíbrio, igual para os dois.
- Leite: Q_{leite} = 100 \cdot 0{,}6 \cdot (T_f - 90) = 60\,(T_f - 90)
- Café: Q_{café} = 20 \cdot 0{,}5 \cdot (T_f - 20) = 10\,(T_f - 20)
- Somando e igualando a zero:
Faz sentido: a capacidade térmica do leite (60\ \text{cal}/^\circ\text{C}) é muito maior que a do café (10\ \text{cal}/^\circ\text{C}), então a temperatura final fica bem perto da do leite.
Alternativa A.
Pegadinha: A alternativa C engana quem faz a média simples das temperaturas, ignorando que as capacidades térmicas são diferentes.
Por que as outras alternativas estão erradas
- BValor sem relação com o balanço de calor; não corresponde ao equilíbrio térmico.
- CSeria aproximadamente a média simples das temperaturas (55 °C), ignorando massas e calores específicos.
- DResulta de erro de conta ou de usar pesos errados, ignorando a maior capacidade térmica do leite.
- EResulta de erro nos pesos da média, sem seguir Q_{leite}+Q_{café}=0.
Assunto: Calorimetria: calor sensível e trocas de calor.
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Fonte: UFPR 2006 · 1ª fase. Prova oficial ↗