Gabarito disponível
Considere três cubos maciços de 2 cm de aresta, constituídos, respectivamente, de Cr, Ni e Ti puros. Os três cubos são aquecidos até 80 ºC e cada cubo é introduzido em um béquer contendo 50 g de água a 10 ºC. Com base nas informações constantes da tabela abaixo, assinale a opção que apresenta a relação CORRETA entre as temperaturas dos cubos, quando o conteúdo de cada béquer atingir o equilíbrio térmico.
Substância | Massa específica (g · cm⁻³) | Calor específico (J · g⁻¹ · K⁻¹)
H₂O | 1,00 | 4,18
Ti | 4,54 | 0,52
Cr | 7,18 | 0,45
Ni | 8,90 | 0,44
Substância | Massa específica (g · cm⁻³) | Calor específico (J · g⁻¹ · K⁻¹)
H₂O | 1,00 | 4,18
Ti | 4,54 | 0,52
Cr | 7,18 | 0,45
Ni | 8,90 | 0,44
Resolução comentada
Quanto maior a capacidade térmica do cubo, maior a temperatura final de equilíbrio.
Os cubos têm V = 8 cm³, então as massas são Ti ≈ 36,3 g, Cr ≈ 57,4 g e Ni ≈ 71,2 g. As capacidades térmicas (m·c) são Ti ≈ 18,9 J/K, Cr ≈ 25,8 J/K e Ni ≈ 31,3 J/K. Como T_eq = (C_cubo·80 + C_água·10)/(C_cubo + C_água), a temperatura final cresce com C_cubo, o que dá T_Ni > T_Cr > T_Ti.
Análise das alternativas
A, B, D e E invertem a ordem ou supõem igualdades, e ignoram que as massas diferem por causa das massas específicas. C é a correta.
Referência: Calorimetria; Q = m·c·ΔT e equilíbrio térmico.
Resolução comentada do VaiConcursos.