ITA 2026 — Questão 27 · Calorimetria

Quando e se necessário, utilize os valores fornecidos: número de Avogadro $N_A=\mathrm{6,02}\times {10}^{23}$ mol⁻¹; constante de Faraday $F=\mathrm{9,65}\times {10}^4$ C·mol⁻¹ = $\mathrm{9,65}\times {10}^4$ A·s·mol⁻¹ = $\mathrm{9,65}\times {10}^4$ J·V⁻¹·mol⁻¹; carga elementar $\mathrm{1,60}\times {10}^{-19}$ C; constante dos gases $R=\mathrm{8,21}\times {10}^{-2}$ atm·L·K⁻¹·mol⁻¹ = 8,31 J·K⁻¹·mol⁻¹ = 1,98 cal·K⁻¹·mol⁻¹; constante de Planck $h=\mathrm{6,63}\times {10}^{-34}$ J·s; velocidade da luz no vácuo $\mathrm{3,0}\times {10}^8$ m·s⁻¹; constante de Euler e = 2,72. Definições: 1 atm = 760 Torr = $\mathrm{1,01325}\times {10}^5$ N·m⁻² = 1,01325 bar. 1 J = 1 N·m = 1 kg·m²·s⁻² = $\mathrm{6,24}\times {10}^{18}$ eV. CNTP: 0 °C e 1 atm. Condições ambientes: 25 °C e 1 atm. Condições-padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol·L⁻¹ (rigorosamente, atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão. Convenções: (s) sólido; (ℓ) líquido; (g) gasoso; (aq) aquoso; (conc) concentrado; (ua) unidades arbitrárias; u.m.a. unidade de massa atômica; [X] concentração da espécie química X em mol·L⁻¹. $\ln \left(X\right)=\mathrm{2,3}\log \left(X\right)$; $\ln \left(2\right)=\mathrm{0,693}$. Considere duas barras X e Y, com 200 g cada, compostas por materiais hipotéticos distintos. Com o objetivo de determinar o calor específico de cada material, foram realizados os dois experimentos isobáricos a seguir: Experimento 1: As barras X e Y, inicialmente a 230 ºC, foram colocadas simultaneamente em um mesmo recipiente isolado (m = 500 g e Cp = 0,1 cal·$g^{-1}$·°$C^{-1}$), que continha água (m = 350 g e Cp = 1,0 cal·$g^{-1}$·º$C^{-1}$), inicialmente a 25 ºC. Experimento 2: A barra X, inicialmente a 260 ºC, e a barra Y, inicialmente a 185 ºC, foram colocadas simultaneamente no mesmo recipiente isolado, que continha os mesmos 350 g de água, inicialmente a 25 ºC. Sabendo que, no início do experimento, a água e o recipiente se encontravam na mesma temperatura e que, em ambos os experimentos, o equilíbrio térmico foi atingido a
°C, assinale a alternativa que apresenta o calor específico (em cal·$g^{-1}$· º$C^{-1}$) dos materiais X e Y, respectivamente.