01. Ao caminhar descalço sobre um piso de cerâmica e o outro de madeira, podemos sentir uma sensibilidade diferente em ambos os componentes. Isso ocorre em virtude de:
1 ponto
a) Porque a cerâmica possui uma temperatura menor do que a madeira.
b) Porque a madeira está sujeita a uma variação de temperatura ambiente menor do que a cerâmica
c) Apesar de estarem a mesma temperatura ambiente, a sensibilidade ocorre em virtude do calor específico da madeira ser maior do que da cerâmica.
d) Apesar de estarem a mesma temperatura ambiente, a sensibilidade ocorre em virtude do calor específico da cerâmica ser maior do que da madeira.
02. O gráfico a seguir mostra o comportamento de uma substância durante o seu aquecimento, a partir do estado sólido. Os calores associados aos segmentos I e II, assinalados no gráfico 1, são chamados, respectivamente, de:
1 ponto
Gráfico 1
Gráfico 1
a) calor latente e calor específico.
b) calor de combustão e calor latente.
c) calor de aquecimento e calor latente.
d) calor específico e calor latente.
e) calor latente e calor de combustão.
Uma amostra de 50 g de gelo é descongelada e, após algum tempo, é completamente vaporizada. Qual é a quantidade de calor inserida em cada mudança de estado de fusão e vaporização, respectivamente?
1 ponto
Imagem sem legenda
a) 400 cal; 2700cal
b) 4kcal; 27000 cal
c) 40.000 cal; 27kcal
d) 40kcal; 270kcal
Soluções para a tarefa
Resposta: C D B
Explicação:
Analisando diferentes conceitos de trocas de calor, como calor sensível, calor latente, trocas de fase, condutividade termica e lei zero da termodinâmica, é facil obtermos os resultados:
1) Apesar de estarem a mesma temperatura ambiente, a sensibilidade ocorre em virtude do calor específico da madeira ser maior do que da cerâmica. Letra c)
2) Calor específico e calor latente. Letra d).
3) Calor de fusão é de 4 kcal e de vaporização é de 27 000 cal. Letra b).
Explicação:
1)
Quando encostamos em qualquer objeto, nosso corpo (assim como todos os objetos) tendem a trocar calor entre si até que a temperatura de ambos estejam iguais, esta é a chamada Lei Zero da Termodinâmica.
Geralmente nossos corpos são naturalmente mais quentes que o ambiente (36 ºC aproximadamente), então sempre que pisamos em um destes materiais, o que sentimentos é o nosso corpo perdendo calor para o ambiente.
Esta perca de calor pode ser calculada por:
Onde 'Q' é o calor perdido, 'c' é o calor especifico do material que tocamos, 'm' é a massa do material (iremos desprezar neste caso, pois não temos peso nem densidade) e 'Delta T' é a variação de temperatura que o objeto tocado sofre ao absorver este calor.
Nosso corpo, por limitações de fluxo, só consegue fornecer uma quantidade especifica de calor por segundo, assim quando sentimos mais 'frio' ao tocarmos em alguma coisa é porque este objeto esta variando mais sua temperatura com a quantidade de calor fornecida.
Podemos analisar pela equação acima, que se um objeto possui calor especifico baixo, isto significa que ele precisa de menos calor 'Q' para aumentar sua temperatura 'Delta T', ou seja, ele muda sua temperatura mais rapidamente e absorve mais nosso calor, logo, se este possuir um calor especifico mais alto, ele absorve este calor entã de forma mais lenta.
Com isso podemos afirmar que:
Ceramica tem calor especifico menor: Pois ela absorve mais calor em menos tempo.
Madeira tem calor especifico maior: Pois esta consome menos calor por segundo.
Assim a alternativa correta é a letra c).
2)
No gráfico em anexo, podemos analisar estas fases sendo trocadas pelo processo de aquecimento do material. Para entendermos melhor o que está acontecendo, vamos discutir sobre o que significa "Calor Sensível" e "Calor Latente":
Calor Específico (ou Calor Sensível): Este é o nome do processo dado a troca de calor de um objeto quando este não está trocando de fase (liquído, sólido ou gasoso somente), ou seja, só está aumentado ou diminuindo sua temperatura. Assim fica claro ver que nestas trocas não podemos ter mais de uma fase por vez, são sempre somente sólido, somente liquídos ou somente gasosos.
Calor Latente: Este é o nome do processo que ocorre quando um material está trocando de fase, ou seja, sólido indo para liquído, liquído indo para gasoso, sólido indo para gasoso e etc. A principal característica destes processos é que durante o acontecimento destes a temperatura permanece constante durante todo o processo e só volta a aumentar ou diminuir quando todo o material tiver transformado de uma fase para outra.
Com isso em mente podemos analisar as partes marcadas no gráfico.
Note que a parte marcada em (I) tem somente material em estado liquído e sua temperatura está aumentando, logo, esta fase é de calor específico.
Na parte marcada em (II) temos liquído e gas, e note também que a temperatura não está variando, logo sabemos que temos um liquído evaporando e portanto trocando de fase, assim este é um processo de calor latente.
Assim sabemos que estes processos são respectivamente calor específico e calor latente, letra d).
3)
Nestes dois processos sendo descritos, estamos falando de trocas de estados da materia, ou seja, trocas de calores latentes, que como já discutidos são as trocas de calores quando materiais estão exclusivamente trocando de fase.
Calores latentes podem ser calculados da seguinte forma:
Onde 'Q' é o calor necessario para troca de fase, 'm' é a massa do objeto trocando de fase e 'L' é a constante de calor latente para aquela troca de fase em especifico.
No caso da água o calor latente 'L' de fusão (descongelamento) vale 80 cal/g e o calor latente de vaporização é de 540 cal/g.
Note que como as contantes estão em calorias por gramas, temos que usar massa em gramas e o resultado será em calorias.
Com isso podemos substituir os valores que temos para descobrir a quantidade de calor para fusão "Qf" e a de vaporização "Qv":
Assim temos que este calor de fusão é de 4 kcal e de vaporização é de 27 000 cal, letra b).
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