Escrito por Ualype Uchôa
Iniciante
Não tão ideal
Um calorímetro de alumínio de $$250$$ $$g$$ contém $$500$$ $$g$$ de água a $$20$$ $$^\circ C$$, inicialmente em equilíbrio. Coloca-se dentro do calorímetro um bloco de gelo de $$100$$ $$g$$. Calcule a temperatura final do sistema.
Dados:
Calor específico da água líquida: $$1,00$$ $$cal/g ^{\circ}C$$.
Calor latente de fusão do gelo: $$80$$ $$cal/g$$.
Calor específico do alumínio: $$0,21$$ $$cal/g^{\circ}C$$.
Intermediário
Uma troca de calor
$$N$$ corpos de capacidades térmicas constantes $$C_1, C_2, C_3 … C_N$$, respectivamente, são postos em contato entre si, simultaneamente. As suas temperaturas iniciais são $$T_1, T_2, T_3 … T_N$$, respectivamente. Determine a temperatura do sistema após atingido o estado estacionário, em função dos dados apresentados.
Avançado
Uma troca de calor diferente…
$$a)$$ Imagine dois corpos iguais, de mesma capacidade térmica constante $$C=a$$, que encontravam-se a temperaturas iniciais $$T_1$$ e $$T_2$$, respectivamente, começam a trocar calor entre si. Por intermédio de algum agente externo (uma máquina térmica, nesse caso), nós retiramos trabalho desse sistema térmico. Qual a maior quantidade de trabalho possível que pode ser extraída dessa configuração?
$$b)$$ Agora, considere a mesma situação, mas as capacidades térmicas dos corpos dependem da temperatura deles, da forma $$C=aT^n$$, em que $$n$$ é um número qualquer. Determine a maior quantidade de trabalho possível que pode ser extraída da configuração nesse caso. Reproduza o resultado do item anterior fazendo $$n=0$$.
EDIT: A demonstração pedida pode se tornar um desafio matemático um tanto quanto trabalhoso. Caso prefira, pule-a.