Question

1) Uma barra de ferro de massa de 2000 g é exposta a uma fonte de calor e tem sua temperatura aumentada de 20 ºC para 100 ºC. Sendo o calor específico do ferro c = 0,119 cal/g.ºC. Calcule a quantidade de calor recebida pela barra e sua capacidade térmica. *
5 pontos

2) Determine a variação de temperatura sofrida por 500 g de uma substância, de calor específi-co igual a 0,8 cal/g°C, que fica exposta durante 40 s a uma fonte térmica que fornece 1800 cal/s. *

5) Qual a quantidade de calor absorvida para que 350g de água à 20°C vaporize e chegue a temperatura de 130°C. Dados:(Calor latente de vaporização da água: L=540cal/g; Calor específico da água: c=1cal/g.°C; Calor específico do vapor de água: c=0,48cal/g.°C) *
5 pontos

6) Em um calorímetro de capacidade térmica desprezível, foram misturados 200 g de água, inicialmente a 20 °C, e 400 g de ouro, inicialmente a 80°C. Sabendo que os calores específicos da água e do ouro são, respectivamente, 1 cal/g°C e 0,03 cal/g°C. Determine a temperatura final aproximada da mistura. . *​

Answer 1

Resposta:

1) Q = 19.040 Cal e C = 238 Cal / °C

2) ΔT = 180 °C

5) Qtotal = 222.040 Cal

6) Tf ~= 23,4 °C

Explicação:

1) Sabendo que não houve mudança de estado do material, para calcularmos a quantidade de calor absorvida pelo mesmo, temos :

Q = m . c . ΔT

logo :

Q = 2000 . 0,119 . (100 - 20)

Q = 2000 . 0,119 . 80

Q = 19.040 Cal

Capacidade térmica é definida como o quociente entre a quantidade de calor que ele troca com o exterior Q e o correspondente acréscimo de temperatura ΔT :

C = Q / ΔT

C = 19.040 / (100 - 20)

C = 19.040 / 80

C = 238 Cal / °C

2) Adotando que não há trocas entre o ambiente e a substância recebe calor apenas da fonte térmica, temos :

Φ = Q / Δt

• onde Φ corresponde ao fluxo de calor vindo da fonte
• Q a quantidade de calor cedida pela mesma
• Δt a variação do tempo em que a substância ficou sofrendo com a troca de calor

Sendo Q = m . c . ΔT :

Φ = m . c . ΔT / Δt

1800 = 500 . 0,8 . ΔT / 40

1800 . 40 = 400 . ΔT

72.000 / 400 = ΔT

ΔT = 180 °C

5) Adotando as variações por etapas :

1. 350 g de água (estado líquido) à 20 °C para água (estado líquido) à 100 °C

Q1 = m . c1 . ΔT1

2. 350 g sofrerão mudança de estado à partir de :

Q2 = m . L

3. 350g de água (estado gasoso) à 100 °C para água (estado gasoso) à 130 °C

Q3 = m . c2 . ΔT2

• Para calcularmos qual a quantidade total de calor recebida pelas 350 g de água, temos:

QT = Q1 + Q2 + Q3

QT = m . c1 . ΔT1 + m . L + m . c2 . ΔT2

• colocando m em evidência:

QT = m . ( c1 . ΔT1 + L + c2 . ΔT2 )

QT = 350 . ( 1 . ( 100 - 20 ) + 540 + 0,48 . ( 130 - 100 ) )

QT = 350 . ( 80 + 540 + 14,4 )

QT = 350 . 634,4

QT = 222.040 Cal

6) Sabendo que a troca de calor ocorre de maneira isolada e que não houve mudança de estado por parte da água e do ouro, pelo princípio das trocas, temos :

ΣQrecebido + ΣQcedido = 0

ou

Q1 + Q2 + Q3 + ... + Qn = 0

• O princípio das trocas é a soma algébrica das quantidades de calor trocadas em um sistema termicamente isolado.

1. Sendo Q1 a quantidade de calor cedida pela água e Q2 a quantidade de calor recebida pela mesma, vinda pelas 400 g de ouro :

Q1 + Q2 = 0

m(água) . c (água) . ΔT(água) + m(ouro) + c(ouro) + ΔT(ouro)

200 . 1 . ( T - 20 ) + 400 . 0,03 . ( T - 80 ) = 0

200 ( T - 20 ) + 12 . ( T - 80 ) = 0

200T - 4000 + 12T - 960 = 0

212T - 4960 = 0

• somando 4960 em ambos os lados :

212T = 4960

• divindo por 212 ambos os lados :

T ~= 23,4 ° C