Física II ⇒ Quantidade de calor latente e trocas de calor. Tópico resolvido

[GLAYDSON]

Um forno aquecido a carvão atinge a temperatura θ. Uma
peça de aço de massa 400 g é retirada do forno a essa
temperatura e introduzida, juntamente com 40 g de gelo a
−20ºC, em um calorímetro de cobre de capacidade térmica
40cal/ºC que está à temperatura de 20ºC. O equilíbrio térmico é
estabelecido a 80ºC. Nestas condições, a temperatura θ do
forno, em ºC vale
Dados:
Calor específico da água = 1,0 cal/g ºC
Calor específico do gelo = 0,50 cal/g ºC
Calor específico do aço = 0,10 cal/g ºC
Calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g

a) 270
b) 290
c) 310
d) 330
e) 350

Resposta

---

c

[Ósmio]

Olá GLAYDSON,

Sabendo que os corpos estão em equilíbrio térmico, a quantidade de calor liberada deve ser numericamente igual a quantidade de calor absorvida, temos:

[tex3]Q_A+Q_L=0[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]Q_A+Q_L=0[/tex3]

Vamos imaginar a seguinte situação:

1 - A barra de ferro tem "calor" suficiente para derreter o gelo e aquecê-lo até 80°C assim como o calorímetro.
2 - Porém, vamos considerar que a barra aquece o calorímetro, aquece o gelo e esfria até 0°C, depois, o "calor" restante aquece a barra até 80°C. Assim, ficamos com:

[tex3]Q_A=40*0,5*(0-(-20)+40*80+40*1*(80-0)+40*(80-20)+400*0,1*(80-0)\\Q_A=12400\\Q_L=400*0,1*(0-\theta )\\-40*\theta +12400=0\\\theta =310°C[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]Q_A=40*0,5*(0-(-20)+40*80+40*1*(80-0)+40*(80-20)+400*0,1*(80-0)\\Q_A=12400\\Q_L=400*0,1*(0-\theta )\\-40*\theta +12400=0\\\theta =310°C[/tex3]

[GLAYDSON]

Não entendi 40 * (80 - 20)

[Ósmio]

GLAYDSON,

Calor absorvido pelo calorímetro para aumentar a temperatura dele de 20 para 80°C. É dada pela expressão:

[tex3]\frac{Q}{\Delta T}=C[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\frac{Q}{\Delta T}=C[/tex3]

Onde C é a capacidade térmica do calorímetro.

[GLAYDSON]

Entendi !!!

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