(UFU) Experiência de Joule!

a) A figura (a) esquematiza uma repetição das famosas experiências de Joule (1818-1889). Um corpo de 2kg de massa, conectado a um calorímetro contendo 400g de água à uma temperatura inicial de 298K, cai de uma altura de 5m. Este procedimento foi repetido n vezes, até que a temperatura do conjunto água mais calorímetro atingisse 298,4K, conforme mostra a figura (b). Considere que apenas 60% da energia mecânica total liberada nas n quedas do corpo é utilizada para aquecer o conjunto (calorímetro mais água) e adote g=10m/s².

a-1) Calcule a capacidade térmica do calorímetro, em J/°C.

a-2) Determine n.


b) Um frasco tem volume de 2000cm³ a 0°C e está completamente cheio de mercúrio a esta temperatura. Aquecendo o conjunto até 100°C, entornam 30,4cm³ de mercúrio. O coeficiente de dilatação volumétrica do mercúrio é –=18,2 . 10­¦°C­¢. Calcule o coeficiente de dilatação linear do frasco.

Agradeço a quem puder me ajudar!

Letra A : calculando a capacidade térmica no calorímetro:
Dados a serem utilizados  : Q = 640 J( no gráfico ) ; Variação da temp. : 0,4 K ( que seria  mesma coisa em ºC).
Q = m.c.deltaT
m.c = Capacidade térmica = C
Q= C.deltaT  (aplicando os valores)
640= C. 0,4
C = 640/0,4
C=1600J

Letra B : Determinando n ( quantas vezes o corpo tem que cair para funcionar  a experiência)
Primeiro calcula-se a energia mecânica:
Em= Epg
Em = m.g.h
Em= 2 ( mantém em Kg, por conta do SI) . 10 .5
Em = 100 J
Como a questão informou, apenas 60% da Energia Mecânica é convertido em calor, logo ( 60% de 100 = 60) , 60 J são convertidos.

Pelo gráfico, infere-se que a água precisa de 320 J, e o calorímetro de 640 , logo o sistema precisa de 320+640 = 960J para funcionar.
A cada queda são liberados 60J, desta forma 960/60 = 16, são necessárias 16 quedas para o sistema funcionar .   !