Calorimetria: Misturando Quente e Frio

1 · Prever

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?

• 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.

2 · Preparar

1. 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).
2. Ative a leitura da temperatura de equilíbrio.
3. Defina a massa do bloco de alumínio para cada tentativa e registre a temperatura de equilíbrio.

3 · Coletar Dados

Plote a temperatura de equilíbrio T_eq (eixo y) em relação à massa de alumínio m₂ (eixo x) para suas três tentativas.

4 · Analisar

1. 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.
2. 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)).

5 · Aprofundar

1. 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.
2. 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.

A física por trás deste experimento

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