Quando um corpo recebe ou cede certa quantidade de energia térmica, podemos observar, como consequência, uma variação de sua temperatura ou uma mudança em seu estado físico. E a capacidade térmica (C) desse corpo indica a quantidade de calor que ele precisa receber ou ceder para que sua temperatura varie uma unidade. Além disso, quanto maior é a capacidade térmica de um corpo, menor é a variação de temperatura sofrida por ele, e vice-versa. (Villas Bôas, Newton. Física, vol. 2: termologia, ondulatória, óptica/ Newton Villas Bôas, Ricardo Helou Doca, Gualter José Biscuola. 3. ed. São Paulo: Saraiva, 2016.) De acordo com o que foi citado acima, considere a seguinte situação: dois recipientes com água, o primeiro contém 500 g de água e o segundo contém 1.000 g de água, ambos na fase líquida. Os dois sistemas recebem a mesma quantidade de calor. Qual deles possui maior capacidade térmica? (Dado: calor específico da água na fase líquida = 1,0 cal/g.°C). Explique.
Soluções para a tarefa
Resposta:
Oi,
Uma vez que a variação de temperatura e a capacidade específica térmica são iguais para as amostras, qualquer diferença entre estas amostras depende exclusivamente da massa de cada uma.
c = Q / mΔT, que para água = 1,0 Cal/g°C
onde c = capacidade específica de calor, Q = calor necessária, m = massa, T = temperatura
A capacidade térmica é definida como sendo a quantidade de calor necessário para produzir uma variação unitária de temperatura de uma unidade de massa de um material.
Q = m·c·ΔT
onde Q = capacidade térmica, m = massa, c = calor específico = 1,0 Cal/g°C (para água), T = (Tf - Ti), diferença de temperatura.
Para se certificar que se foi afirmado é correto, podemos fazer uma comparação.
Explicação:
Para a amostra de 1.000 g
Ti = 20°C
Tf = 80°C
Q = 1.000 g · 1,0 Cal/g°C · (80°C - 20°C)
Q= 1.000 · 60
Q = 60.000 Cal
Para a amostra de 500 g
Q = 500 g · 1,0 Cal/g°C · (80°C - 20°C)
Q = 500 · 60
Q = 30.000 Cal
A capacidade térmica da maior amostra é duas vezes a capacidade térmica da menor amostra.