Em um recipiente termicamente isolado, misturam-se três porções de mesma massa, de um mesmo líquido e de temperaturas iniciais 10 ºC, 20 ºC e 30 ºC. Assinale a alternativa que apre

Gabarito

D

Comentário do professor

Para entender por que a temperatura da mistura é 20 ºC, precisamos considerar o conceito de equilíbrio térmico em um recipiente isolado. Neste caso, temos três porções do mesmo líquido com temperaturas iniciais diferentes: 10 ºC, 20 ºC e 30 ºC.

Quando esses líquidos são misturados, a energia térmica flui das porções mais quentes para as mais frias até que todas as temperaturas se igualem. A temperatura final da mistura pode ser encontrada utilizando o conceito de média ponderada, considerando que as massas e o calor específico dos líquidos são iguais.

A temperatura média pode ser calculada da seguinte forma:

\( T_{final} = \frac{T_1 + T_2 + T_3}{n} \)

onde \( T_1 \), \( T_2 \) e \( T_3 \) são as temperaturas iniciais, e \( n \) é o número de porções.

Substituindo os valores, temos:

\( T_{final} = \frac{10 + 20 + 30}{3} = \frac{60}{3} = 20 \) ºC.

Assim, a temperatura final da mistura é 20 ºC, que é a média das temperaturas iniciais das três porções. Isso confirma que, em um sistema isolado, quando as massas e as propriedades dos materiais são iguais, a temperatura de equilíbrio estará na média aritmética das temperaturas iniciais.