Dissertativa 2 - Física - IME 2003

Uma experiência é realizada em um recipiente termicamente isolado, onde são colocados: 176,25 ml de água a 293 K; um cubo de uma liga metálica homogênea com 2,7 kg de massa, aresta de 100 mm, a 212°F; e um cubo de gelo de massa m, a −10 °C. O equilíbrio térmico é alcançado a uma temperatura de 32° E, lida em um termômetro graduado em uma escala E de temperatura. Admitindo que o coeficiente de dilatação linear da liga metálica seja constante no intervalo de temperaturas da experiência, determine:
a) A equação de conversão, para a escala Celsius, de uma temperatura ${\mathrm{t}}_{\mathrm{E}}$, lida na escala E.
b) A massa m de gelo, inicialmente a –10ºC, necessária para que o equilíbrio ocorra a 32º E.
c) O valor da aresta do cubo da liga metálica a 32º E.

Dados: Coeficiente de dilatação linear da liga metálica: 2,5.10−5
 ºC−1.
Calor específico da liga metálica: 0,20 cal/(gºC).
Calor específico do gelo: 0,55 cal/(gºC).
Calor específico da água: 1,00 cal/(gºC).
Calor latente de fusão da água: 80 cal/g.
Massa específica da água: 1 g/${\mathrm{cm}}^3$
.
Temperatura de fusão da água na escala E: –16º E.
Temperatura de ebulição da água na escala E: +64º E.