Question

Em um laboratório de física, foi estudada uma amostra de 200g, ao longo do tempo, através de seu aquecimento, de forma a determinar, além das características do calor fornecido, o calor específico do material em estado líquido. Os dados de estudo são exibidos no gráfico de temperatura em graus Celsius, em Y , em função de tempo em minutos, em X

Após os experimentos, foi medido que de -20°C a 25°C foi fornecido a amostra o valor 15kcal de energia térmica.
Considerando o sistema como isolado, o calor específico do estado líquido dessa amostra, em KJ • Kg^-1 • °C^-1, tem valor aproximado de

Considerações:
Csolido: 0,5kcal • kg^-1 • °C^-1
Lfusão: 50kcal • kg^-1
1 kcal: 4,2 Kj

Answer 1

O calor específico, em estado líquido, dessa amostra vale, aproximadamente, 0,1361 kJ*kg⁻¹*ºC⁻¹.

Vamos considerar somente o intervalo de temperatura entre -20ºC e +25ºC, para facilitar nossos cálculos.

Se observarmos o gráfico, vemos que entre os instantes 10min e 40min a temperatura se manteve constante, apesar do calor fornecido ao material. Logo, podemos deduzir que nesse intervalo a amostra mudou seu estado físico.

Consideraremos também que inicialmente a amostra estava em estado sólido. Deste modo, teremos:

∑Q = 0

Ou seja:

$Q_{fornecido} = Q_{solido} + Q_{mudanca-solido-liquido} + Q_{liquido}\\\\15kcal = mc_{solido}\Delta T_{solido} + mL_{fusao} + mc_{liquido}\Delta T_{liquido}\\\\15 = 0,2*0,5*(-10 + 20) + 0,2*50 + 0,2*c_{liquido}*(25 + 10) = 1 + 10 + 7c_{liquido}\\\\7c_{liquido} = 15 - 1 - 10 = 4\\\\c_{liquido} = 4/7 = 0,5714 kcal*Kg^{-1}*^\circ C^{-1}$

Transformando em kJ:

$c_{liquido} = 0,5714/4,2 kJ*kg^{-1}*^\circ C^{-1} = 0,1361 kJ*kg^{-1}*^\circ C^{-1}$

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