Termodinâmica
Mistura quente e frio
Misture corpos quente e frio; encontre a temperatura de equilíbrio.
Mistura quente e frio — simulação interativa de Termodinâmica. Misture corpos quente e frio; encontre a temperatura de equilíbrio. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.
Equilíbrio térmico
Misture um corpo quente e um frio; encontre a temperatura de equilíbrio.
A calorimetria assume um sistema isolado: o calor perdido pelo corpo quente é igual ao calor ganho pelo frio. A temperatura final é a média ponderada pela massa das temperaturas iniciais quando os calores específicos coincidem. Esta predefinição usa capacidades térmicas explícitas para tornar visível a aproximação ao equilíbrio.
- Q_lost = Q_gained
- T_eq ponderado por mc
Resumo da investigação
Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório
O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.
Pergunta de direção
Um bloco de alumínio quente é jogado em água mais fria. Se você usar um bloco de alumínio maior (mais massa) na mesma temperatura inicial, a temperatura final de equilíbrio aumenta ou diminui?
Previsões para pesar
- Um bloco quente maior aumenta a temperatura final de equilíbrio.
- Um bloco quente maior reduz a temperatura final de equilíbrio.
- A temperatura final não depende da massa do bloco de alumínio.
Papéis variáveis
O que você definiu:
- Massa de alumínio m₂ (kg)
O que você mede:
- Temperatura de equilíbrio T_eq (K)
Como funciona a investigação
- Abra a predefinição de mistura quente-frio e pressione Redefinir. 1 kg de água em 290 K (corpo1) se misturará com um bloco de alumínio em 400 K (corpo2).
- Ative a leitura da temperatura de equilíbrio.
- Defina a massa do bloco de alumínio para cada tentativa e registre a temperatura de equilíbrio.
Equação governante
Temperatura de equilíbrio calorimétrico — T_eq = Σ mᵢcᵢTᵢ / Σ mᵢcᵢ
Quando dois corpos trocam calor sem perdas para o ambiente, eles se estabilizam a uma temperatura média ponderada – ponderada pela capacidade térmica m·c de cada corpo, e não apenas pela sua massa.
O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam
- Para uma tentativa, calcule T_eq = (m₁c₁T₁ + m₂c₂T₂) / (m₁c₁ + m₂c₂) usando água m₁ = 1 kg, c₁ = 4186 J/(kg·K), T₁ = 290 K e alumínio c₂ = 900 J/(kg·K), T₂ = 400 K. Compare com a tabela.
- Explique por que o aumento da massa do bloco quente eleva a temperatura de equilíbrio, embora seu calor específico (900 J/(kg·K)) seja muito menor que o da água (4186 J/(kg·K)).
Onde isso aparece além do laboratório
- A água tem um calor específico incomumente alto em comparação com a maioria dos materiais. Explique por que os climas costeiros tendem a ter variações de temperatura mais amenas do que as áreas do interior, usando a mesma ideia de balanço energético desta experiência.
- O calor perdido pelo bloco de alumínio deve ser exatamente igual ao calor ganho pela água (conservação de energia, supondo que não há perdas para o ambiente). Para um teste, verifique isso usando Q = mcΔT para cada corpo.
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.1 Thermal energy transfers
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- Middle School Physical Science — Energy transfer between materials
- Bem-vindo à mistura quente-fria
- Selecione o corpo frio
- Pressione Reproduzir
- Misturando até uma temperatura
- Abra o Inspetor
- Você conseguiu!
Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.
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