Resolução Comentada – Física Térmica – Calor Sensível (Específico)

Resolução Comentada  

Física Térmica

Calor Sensível (Específico) – Trocas de calor sem mudança de estado

01- Observe os dados do gráfico  —  R- C

02- R- A  —  veja informações abaixo:

Nas regiões desérticas a amplitude térmica (diferença entre a máxima e mínima temperaturas) é bastante elevada e nas regiões litorâneas ela é bem menor devido ao alto calor específico da água

em relação a outras substâncias, é que ela pode absorver ou ceder grandes quantidades de calor com pequena alteração de temperatura.  Isto ocorre devido às pontes de hidrogênio que mantêm as moléculas unidas. A ausência de água faz um ambiente possuir um baixo calor específico, e desta forma o ambiente se aquece facilmente e se arrefece facilmente.

03- Substituindo m=1g e Δt=1oC na expressão Q=m.c.Δt  —  Q=1.c.1  —  Q=c  —  ou seja, o calor específico de uma substância é a quantidade de calor necessária para fazer a temperatura da massa  de 1g dessa substância sofrer uma variação de temperatura de

oC, ou mais precisamente  —  caloria (cal): quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1g de água de 14,5oC a 15,5oC, ou seja, de 1oC, ou para diminuir a temperatura de 1g de água de 15,5oC para 14,5oC, ou seja , de 1oC  —  1 quilocaloria = 1 kcal=1.000 cal.

04- Observe que eles possuem a mesma massa (m) e recebem a mesma quantidade de calor (Q)   —  Q=m.c.Δθ  —  Δθ=Q/m.c  —como Q e m são constantes, a variação de temperatura (Δθ) é inversamente proporcional ao calor específico (c)  —  observe na tabela que, aquele que apresenta menor calor específico é o mercúrio  —  R- E

05-  Capacidade térmica de X  —  CX=Q/ΔθX  —  Q=CX.ΔθX  —  Q=30CX  —  capacidade térmica de Y  —  CY=Q/ΔθY  —  Q=Cy.ΔθY  —  Q=60CY  —  30CX=60CY  —  CX=2CY  —  R-B  —  observe que, quanto maior é a capacidade térmica C ( e consequentemente o calor específico c, pois C=m.c) de um corpo, menor será sua variação de temperatura.

06- A quantidade de calor total recebida corresponde à soma das quantidades de calor sensível necessárias para aquecer a água e a chaleira de alumínio  —  Qtotal=Qágua + Qaluminio  —  Qtotal = mágua.cágua.∆θ + maluminio.caluminio. ∆θ  —  Qtotal=2 000.1.75 + 500.0,2.75  —  Qtotal=157 500cal=157,5kcal (I)  —  o enunciado afirma que apenas 65% do calor de combustão (Qcombustão) é utilizado no aquecimento  —  Qútil=0,65Qcombustão  —  Qcombustão=mgás.12 000  —  Qútil=0,65.mgás.12 000 (II)  —  igualando (I) com (II). 

0,65.mgás.12 000 = 157,5  —  mgás=0,020kg=20g (quantidade a ser usada no aquecimento) — o butijão contém uma massa de 1% da massa total  —  massa do butijão  —  mbutijão=0,01.13=0,13kg=130g  —  existe gás suficiente, sendo usados apenas 20g e ainda sobrarão no butijão 110g de gás  —  R- B

07-  Quantidade de calor absorvida pelo purê  —  Q=m.c.Δθ=1.000×1,8x(50 – 20)  —  Q=54.000calx4,18  —  Q=225.720J  —  80% da potência de 1.200W é transferida para o prato  —  P=Q/Δt  —  0,8×1.200=225.720/Δt  —  Δt=235,125s/60=3,918 minutos  — R- C

08- dágua=mágua/Vágua  —  1=mágua/8×250  —  mágua=2.000g (massa de água ingerida)  —  quantidade de calor fornecida pelo organismo da menina para elevar a temperatura dessa massa de água de 6,5oC até 36,5oC  —  Q=m.c.(t – to)=2.000.1.30  —  Q=60.000cal  —  Q=60kcal  —  R- B 

09-  Energia cinética dissipada  —  Ec=m.V2/2=30.000.(20)2/2  —  Ec=6,0.106J  —  dessa energia, cada freio absorve sob forma de calor  — Qfreio=6.106/6  —  Qfreio=106J  —  Qfreio=mfreio.cfreio.Δtfreio  —  106=8.1.500. Δtfreio  —  Δtfreio=83oC  —  R- E

10- Densidade volumétrica  —  d=m/V  —  m=d.V  —  vazão volumétrica  —  Z=volume de água despejada/tempo  —  Z=V/∆t  —  V=Z.∆t  —  m=d.Z.∆t  —  no equilíbrio térmico, a temperatura final é a mesma t=30oC  —  Q1 + Q2 = 0  —  m1.c.∆θ1 + m2.c.∆θ2 = 0  —  d.Z.∆t1.c.∆θ1 + d.Z.∆t2.c.∆θ2 = 0  —  observe que d, Z e c são constantes (mesma substância, água e mesma vazão das torneiras)  —  .∆t1.∆θ1 + ∆t2.∆θ2 = 0  —  10.(30 – 20) + ∆t2(30 – 70) = 0  —  100 – 40∆t2 = 0  —  ∆t2 = 2,5 min  —  

R- A

11- Líquido  —  Ql=ml.cl.(te – to)  —  entre 0oC e 120oC  —  300.000= ml.cl.(120 – 0)  —  ml.cl=2.500  — metal  — Qm=mm.cm.(te – to)  —  entre 0oC e 100oC  —  100.000= mm.cm.(100 – 0)  —  mm.cm=1.000  —  misturando-os  —  ml.cl.(te – to) + mm.cm.(te – to) = 0  —  2.500.(te– 10) + 1.000.(te – 115) = 0  —  3.500te = 140.000  —  te=40oC  —  R- E

12-  O metal tem menor calor específico que a madeira e tem maior facilidade em perder calor, se resfriando mais rápido e liberando menos calor, pois, supondo que o bloco de madeira tenha calor específico dez vezes  maior, a capacidade térmica do bloco de madeira  será dez  maior que a do bloco de chumbo de mesma massa.

Como os blocos sofrem a mesma queda de temperatura, o bloco de madeira irá fornecer dez vezes mais calor que o bloco de chumbo e assim sendo irá derreter mais gelo do que o bloco de chumbo  —  R- C

13- Como o calor específico c é o mesmo (água) e ambas recebem a mesma quantidade de calor Q aquele de menor massa sofrerá maior elevação de temperatura  —  R- C

14- Pelo enunciado, toda potência e consequentemente toda energia eletromagnética liberada pelo telefone celular é transformada em energia térmica provocando o aquecimento do líquido  —  Po=W/∆t  —  1=W/9×60  —  W=540J  —  W=Q=m.c.∆θ  —  540=2.103.3,6. ∆θ  —  ∆θ=540/7,2.103  —  ∆θ=75.10-3=7,5.10-2 oC  —  R- A

15-  Há dois sistemas de corpos a serem analisados, o constituído por água, lâmpada e meio (sistema 1) e o constituído por areia, lâmpada e meio (sistema 2)  —  os sistemas são termicamente isolados.  —  ∑Q = 0  —  Q + Qlâmpada + Qmeio = 0  —  não havendo

mudança de estado físico  —  m c Δθ + Qlãmpada + Qmeio= 0 (1)  —  pelo enunciado, a lâmpada fornece 3,6 kJ de energia  — Qlâmpada= –3,6 kJ  —  acertando as unidades dos calores específicos.

Careia = 0,2 cal/g°C= 0,2 4 Jg°C = 0,8 10-3 kJ/g°C  —  Cágua= 1 cal/g°C = 4 10-3 kJ/g°C.

Sistema 1  —  mágua.cágua..Δθ + Qlâmpada+ Qmeio = 0  —  100 4 10-3.(8)  – 3,6 + Qmeio = 0  —  Qmeio= + 0,4kJ  —  sistema 2  —  mareia.careia.Δθ + Qlâmpada + Qmeio= 0  —  100 0,8 10-3.(30) – 3,6 + Qmeio=0  — 

Qmeio= + 1,2kJ  —  R- C

 

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