SUMÁRIO FÍSICA CALOR E A SUA PROPAGAÇÃO 3 CAPACIDADE TÉRMICA 6 POTÊNCIA TÉRMICA 7 PROPAGAÇÃO DE CALOR 7 EXERCÍCIOS DE COMBATE 10 GABARITO 20

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2 SUMÁRIO CALOR E A SUA PROPAGAÇÃO 3 CAPACIDADE TÉRMICA 6 POTÊNCIA TÉRMICA 7 PROPAGAÇÃO DE CALOR 7 EXERCÍCIOS DE COMBATE 10 GABARITO 20 2

3 CALOR E A SUA PROPAGAÇÃO Como discutimos em módulos anteriores, o calor é uma energia que se propaga de uma região com maior temperatura para outra com menor temperatura, até alcançar o equilíbrio térmico. Em um sistema isolado, o calor que a região com maior temperatura libera é o mesmo que a região com menor temperatura absorve. Podemos, então, matematizar a Lei Zero da termodinâmica e entender o porquê de ela ser chamada assim. Q 0 Onde Q é a quantidade de calor. A região que libera calor tem quantidade de calor negativa e a que absorve, positiva. Como os módulos são iguais, ao somar as quantidades de calor, vamos achar zero. Entendido essa primeira etapa, vamos imaginar uma situação cotidiana, o preparo de um macarrão instantâneo. A água que colocamos na panela, inicialmente, está na temperatura ambiente. Após aproximadamente 3 minutos com o forno ligado, formam-se as primeiras bolhas. Considerando que estamos no nível do mar (a pressão influencia na temperatura de ebulição/fusão), podemos afirmar que a temperatura da água atingiu os 100 C. A partir desse instante, enquanto tiver água liquida na panela, a temperatura permanecerá 100 C. Note que, durante todo o processo, a água continua recebendo calor. Porém, durante o processo de mudança de estado físico, não há aumento na temperatura. Todo o calor absorvido é usado na mudança da organização das moléculas. Se, por exemplo, no nível do mar, existir um reservatório contendo gelo e água líquida, podemos afirmar que a temperatura do sistema é de 0 C. Existem, então, dois tipos de calores. Um quando há mudança de temperatura, chamado de calor sensível, e outro, quando há mudança de estado físico, o calor latente. 3

4 CALOR SENSÍVEL Desde crianças, sabemos intuitivamente que, quanto mais comida colocarmos no prato, maior o tempo que devemos deixar o micro-ondas ligado, caso contrário, a comida não terá aquecido o suficiente. Logo, quanto maior massa de uma mesma substância, maior será a quantidade de calor necessária para elevarmos a sua temperatura. Outro fator importante na variação de temperatura é que existem materiais que, com um pouco de calor, já aumentam a temperatura, já outros, necessitam de mais calor para sofrerem a mesma variação. Por exemplo, 1g de alumínio, ao receber 1 cal, sofre um aumento de 5 C, aproximadamente. Já 1g água líquida, ao receber 1 cal, sofre um aumento de 1 C, apenas. Essa grandeza específica de cada elemento é chamada de calor específico (c). O calor específico nada mais é que a quantidade de calor absorvida/liberada por 1g de certo material para que sofra uma variação de temperatura de 1 C. Do exemplo acima, tiramos que o calor específico da água líquida é de 1 cal/g C e o do alumínio é de 0,2 cal/g C. Então: Q mc T A unidade usual de quantidade de calor é caloria, mas no S.I., a unidade usada é Joule, em homenagem ao inglês James P. Joule. 1 caloria equivale, aproximadamente, 4,2 J, mas muitos exercícios aproximam para 4J. 4

5 CALOR LATENTE Para uma determinada substância mudar de estado físico, deve receber/liberar uma quantidade específica de calor, necessária para reorganizar a estrutura molecular. E também fica claro que precisaremos de mais calor para derreter 2 kg de gelo que 10 g da mesma substância. Logo, além da importância da massa, cada material muda de estado de maneira diferente. Essa quantidade de calor necessária por grama de cada material chama-se calor latente, que pode ser de fusão ou de ebulição. Por exemplo, para que 1g de gelo a 0 C, no nível do mar, derreta, são necessários 80 cal. Aí, teremos água no estado líquido, inicialmente a 0 C (lembre-se que, quando a mudança de estado físico, não há mudança de temperatura). Se a fonte de calor continuar ligada, aí sim a temperatura da água começará a subir (após todo o gelo derreter). EXEMPLO: a) Uma panela de alumínio contém 300mL de água a 20 C. Após 3 minutos no forno, a água atinge 100 C. Qual a quantidade de calor absorvida pela água? Dado: cágua(líq) = 1 cal/g C RESOLUÇÃO: Considerando que a densidade da água é 1g/cm 3, podemos afirmar que 300 ml equivalem a 300 g Q mc T Kcal b) Dois minutos após a água entrar em ebulição, ainda têm 250 ml de água na panela. Qual a quantidade de calor absorvida pela água para a mudança de estado físico? Dado: Lebulição da água = 540 cal/g RESOLUÇÃO: Q ml Kcal 5

6 CAPACIDADE TÉRMICA Se um material, além de apresentar um alto calor específico, está presente em um sistema em grande quantidade, provavelmente sofrerá pouca variação na sua temperatura. A capacidade térmica (C) nada mais é que o produto entre a massa e o calor específico de uma substância. O ar-condicionado, por exemplo, é um tipo de máquina fria, que retira calor de um ambiente com baixa temperatura e o expulsa para o meio externo, que possui uma temperatura maior (note que é forçado, já que o natural seria o calor ir para o meio de menor temperatura). Mesmo com todos os ares-condicionados ligados, a temperatura do ar de uma cidade não aumentaria, já que esta é infinitamente maior que a quantidade de ar quente que sai dos aparelhos. O mesmo aconteceria se colocássemos gelo no mar. A temperatura média do oceano não mudaria. C mc Q C T POTÊNCIA TÉRMICA É a quantidade de calor que uma fonte térmica é capaz de produzir em certo intervalo de tempo. Q P t A unidade (S.I.) é W (Watts), que equivale a J/s. PROPAGAÇÃO DE CALOR 6

7 Sabemos que o calor é um tipo de energia (térmica) que se propaga se um corpo com temperatura mais elevado para outro com temperatura mais baixa. Mas como ele se propaga? A sua propagação depende do meio entre os corpos de diferentes temperaturas. Vamos analisar como o calor se propaga dependendo do meio. SÓLIDO (CONDUÇÃO) 100 C 0 C Água em ebulição isolante térmico barra metálica gelo em fusão Na figura acima temos uma fonte de calor do lado esquerdo da barra metálica. Cada ponto na horizontal da barra apresenta uma temperatura diferente. Podemos dizer que a temperatura depende da posição: T = T(x). Na ponta esquerda, a barra apresentará menor temperatura possível. Ou seja, quanto maior o comprimento (L) da barra, menor a temperatura da ponta sem a fonte térmica. O material também influencia na propagação do calor. Se fosse uma borracha provavelmente a temperatura dessa ponta seria menor que se fosse cobre, por exemplo, ou seja, a condutibilidade térmica (k) é fundamental para determinarmos a temperatura de um ponto x qualquer. O último fator determinante é a área transversal (A) do condutor. A propagação de calor em um sólido se da devido ao choque de moléculas, processo esse denominado de condução térmica. As mais próximas da fonte recebem calor, aumentando as suas velocidades (energia térmica se transforma em cinética). Assim, colidem com as moléculas ao redor. 7

8 Estas, por sua vez, também irão colidir com outras próximas e assim sucessivamente. Imagine que temos n moléculas alinhadas na horizontal. A velocidade com que a 1ª bate na 2ª é maior que a velocidade da enésima se locomoverá, após sofrer colisão com a penúltima molécula. Como a temperatura é o grau de agitação molecular, significa dizer que a temperatura de uma molécula é menor que a da anterior. Quanto maior a superfície do condutor, mais fileiras de moléculas ele terá, aumentando o fluxo de calor (φ). Então, o fluxo de calor através de um condutor de condutibilidade k, comprimento L e secção transversal A vale: ka T l Essa é a Lei de Fourier. EXEMPLO: Uma barra uniforme de cobre possui 1 m de comprimento. A temperatura de um dos extremos é de 180 C, devido à presença de uma fonte térmica local. Qual a temperatura a 20 cm desse extremo? Saiba que a temperatura do outro extremo vale 120 C. Considere o fluxo de calor estacionário, ou seja, constante. RESOLUÇÃO: Já que o fluxo é constante, podemos dizer que: ka 180 T ka , T 12 T 168 C LÍQUIDO/GÁS (CONVECÇÃO) Vamos imaginar um quarto com ar-condicionado na parte superior da parede. Ao acioná-lo, o ar frio desce e o ar quente, sobe, formando uma corrente de convecção. Outro exemplo é uma vela acesa. Colocando as mãos ao lado da chama não há sensação de calor. Mas, colocando-as acima da chama, podemos senti-lo rapidamente. O mesmo ocorre com líquidos. Ao colocar uma panela com água no forno, a água que está mais próxima no 8

9 fundo da panela começa a aquecer mais rapidamente que a água na outra extremidade. A água aquecida começa a subir. Como a parte de cima está com menor temperatura, irá descer, e assim sucessivamente, formando uma corrente de convecção. Note que, ao aquecermos um material, ele irá se expandir, reduzindo a sua densidade. É por isso que um ar/líquido aquecido tende a subir e a parte com menor temperatura tende a descer. VÁCUO (IRRADIAÇÃO) Todo corpo irradia calor. De maneira geral (temperatura ambiente) não conseguimos ver o calor se propagando através de radiação térmica porque essa propagação se dá na ordem do infravermelho (vamos estudar com mais detalhes esse tipo de propagação no módulo de ondas). Se aquecêssemos uma barra de aço a temperaturas mais altas começaríamos a ver a radiação (a barra passaria a emitir luz própria, ao invés de apenas refleti-la). Uma cor amarela avermelhada surgiria e, dependendo da temperatura, poderíamos ver uma cor branco-azulada. A partir dos estudos de radiação térmica no séc. XIX uma nova era foi surgindo, rompendo a física clássica, rumo à física moderna. 9

10 1. (PUCRS 2014) Uma forma de aquecer água é usando aquecedores elétricos de imersão, dispositivos que transformam energia elétrica em energia térmica, mediante o uso de resistores elétricos. Um desses aquecedores, projetado para fornecer energia na razão de 500 calorias por segundo, é utilizado no aquecimento de 500 gramas de água, da temperatura de 20 C 80 C. para Considerando que toda a energia transferida é aproveitada no aquecimento da água e sabendo que o calor específico da água é c 1,0 cal / g C, o tempo necessário para atingir 80 C é igual a a) 60 s b) 68 s c) 75 s d) 84 s e) 95 s 2. (FUVEST 2014) Um contêiner com equipamentos científicos é mantido em uma estação de pesquisa na Antártida. Ele é feito com material de boa isolação térmica e é possível, com um pequeno aquecedor elétrico, manter sua temperatura interna constante, Ti 20 C, quando a temperatura externa é Te 40 C. As paredes, o piso e o teto do contêiner têm a mesma espessura, 26 cm, e são de um mesmo material, de condutividade térmica k 0,05 J / (s m C). Suas dimensões internas são m. 10

11 Para essas condições, determine a) a área A da superfície interna total do contêiner; b) a potência P do aquecedor, considerando ser ele a única fonte de calor; c) a energia E, em kwh, consumida pelo aquecedor em um dia. NOTE E ADOTE: A quantidade de calor por unidade de tempo ( ) que flui através de um material de área A, espessura e condutividade térmica k, com diferença de temperatura ka T /. T entre as faces do material, é dada por: 3. (UNESP 2014) Para testar os conhecimentos de termo física de seus alunos, o professor propõe um exercício de calorimetria no qual são misturados 100 g de água líquida a 20 C com 200 g de uma liga metálica a 75 C. O professor informa que o calor específico da água líquida é 1 cal / g C e o da liga é 0,1 cal / g X, onde X é uma escala arbitrária de temperatura, cuja relação com a escala Celsius está representada no gráfico. Obtenha uma equação de conversão entre as escalas X e Celsius e, considerando que a mistura seja feita dentro de um calorímetro ideal, calcule a temperatura final da mistura, na escala Celsius, depois de atingido o equilíbrio térmico. 4. (IFSC 2014) Em uma atividade experimental, o professor de Física pede para que seus alunos adicionem 40 g de gelo a -10 C em um calorímetro ideal, que contém uma quantidade de água a 80 C. Quando o sistema atinge o equilíbrio térmico, é observado que 25% do gelo continua boiando. Sabendo que o calor específico da água é 1 cal/g C e que do gelo é 0,5 cal/g C, que o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g, assinale a soma da(s) proposição(ões) CORRETA(S). 11

12 01) O calorímetro em questão participa das trocas de calor, influenciando na temperatura final de equilíbrio térmico. 02) A quantidade de calor cedido pela água não foi igual à quantidade de calor recebido pelo gelo, pois não foi suficiente para fundi-lo totalmente. 04) A temperatura de equilíbrio térmico do sistema é 0 C. 08) A dilatação anômala da água tem influência direta na temperatura final de equilíbrio térmico do sistema. 16) A massa inicial de água no calorímetro é 32,5 g. 32) Para que a temperatura final de equilíbrio seja de 10 C, uma possibilidade é mudar a quantidade inicial de água no calorímetro para aproximadamente 54,2 g. 5. (UCS 2014) Assumindo que o calor específico da água vale 1 cal / g C, considere que 100 g de água a 60 C foram depositadas em uma cuia de chimarrão que já possuía erva-mate e bomba. Suponha que após um rápido intervalo de tempo a água transmitiu 100 calorias para a bomba, 100 calorias para a erva e 30 calorias para a cuia. Qual a temperatura da água no instante exato após terem ocorrido essas transmissões de calor? Para fins de simplificação, ignore qualquer outro evento de perda de energia interna da água que não esteja entre os citados acima. a) 57,7 C b) 52,3 C c) 45,0 C d) 28,2 C e) 23 C 6. (EsPCEx (AMAN) 2014) Em uma casa moram quatro pessoas que utilizam um sistema de placas coletoras de um aquecedor solar para aquecimento da água. O sistema eleva a temperatura da água de 20 C para 60 C todos os dias. Considere que cada pessoa da casa consome 80 litros de água quente do aquecedor por dia. A situação geográfica em que a casa se encontra faz com que a placa do aquecedor receba por cada metro quadrado a quantidade de 8 2, J de calor do sol em um mês. Sabendo que a eficiência do sistema é de 50%, a área da superfície das placas coletoras para atender à demanda diária de água quente da casa é de: Dados: Considere um mês igual a 30 dias Calor específico da água: c=4,2 J/g C 12

13 Densidade da água: d=1 kg/l a) 2,0 m 2 b) 4,0 m 2 c) 6,0 m 2 d) 14,0 m 2 e) 16,0 m 2 7. (UNIFOR 2014) O café é uma das bebidas mais consumidas no mundo. O Brasil ainda é um dos maiores exportadores desta rubiácea. Ao saborear uma xícara desta bebida em uma cafeteria da cidade, André verificou que a xícara só estava morna. O café foi produzido a 100,00 C. A xícara era de porcelana cujo calor específico cx 0,26 cal / g C e sua temperatura antes do contato com o café era de 25,00 C. Considerando o calor específico do café de cc 1,0 cal / g C, a massa da xícara mx 50,00 g e a massa do café mc 150,00 g, a temperatura aproximada da xícara detectada por André, supondo já atingido o equilíbrio térmico e considerando não ter havido troca de calor com o ambiente, era: a) 94,00 C b) 84,00 C c) 74,00 C d) 64,00 C e) 54,00 C 8. (UNESP 2014) O gráfico representa, aproximadamente, como varia a temperatura ambiente no período de um dia, em determinada época do ano, no deserto do Saara. Nessa região a maior parte da superfície do solo é coberta por areia e a umidade relativa do ar é baixíssima. 13

14 A grande amplitude térmica diária observada no gráfico pode, dentre outros fatores, ser explicada pelo fato de que a) a água líquida apresenta calor específico menor do que o da areia sólida e, assim, devido a maior presença de areia do que de água na região, a retenção de calor no ambiente torna-se difícil, causando a drástica queda de temperatura na madrugada. b) o calor específico da areia é baixo e, por isso, ela esquenta rapidamente quando ganha calor e esfria rapidamente quando perde. A baixa umidade do ar não retém o calor perdido pela areia quando ela esfria, explicando a queda de temperatura na madrugada. c) a falta de água e, consequentemente, de nuvens no ambiente do Saara intensifica o efeito estufa, o que contribui para uma maior retenção de energia térmica na região. d) o calor se propaga facilmente na região por condução, uma vez que o ar seco é um excelente condutor de calor. Dessa forma, a energia retida pela areia durante o dia se dissipa pelo ambiente à noite, causando a queda de temperatura. e) da grande massa de areia existente na região do Saara apresenta grande mobilidade, causando a dissipação do calor absorvido durante o dia e a drástica queda de temperatura à noite. 9. (UFRGS 2014) Materiais com mudança de fase são bastante utilizados na fabricação de tecidos para roupas termorreguladoras, ou seja, que regulam sua temperatura em função da temperatura da pele com a qual estão em contato. Entre as fibras do tecido, são incluídas microcápsulas contendo, por exemplo, parafina, cuja temperatura de fusão está próxima da temperatura de conforto da pele, 31 C. Considere que um atleta, para manter sua temperatura interna constante enquanto se exercita, libere 4 1,5 10 J de calor através da pele em contato com a roupa termorreguladora e que o calor de fusão da 5 parafina é L 2,0 10 J /kg. F Para manter a temperatura de conforto da pele, a massa de parafina encapsulada deve ser de, no mínimo, a) 500 g. 14

15 b) 450 g. c) 80 g. d) 75 g. e) 13 g. 10. (UCS 2014) Uma ferramenta de corte a raio laser consegue cortar vários materiais, como aço carbono, aço inoxidável, alumínio, titânio, plásticos, etc. Supondo, numa situação idealizada para fins de simplificação, que o material sólido a ser cortado estava exatamente na sua temperatura de transição do estado sólido para o líquido; além disso, que o laser foi aplicado e liquefez o material nos trechos em que esteve em contato com ele, porém, sem aumentar a temperatura do material nesses trechos. Pode-se dizer que o laser transferiu para o material uma quantidade de energia associada diretamente a) ao calor específico do material. b) ao calor latente de fusão do material. c) à capacidade térmica do material. d) ao módulo de compressibilidade do material. e) ao número de moles do material. 11. (G1 - UTFPR 2014) Sobre trocas de calor, considere as afirmações a seguir. I. Cobertores são usados no inverno para transmitir calor aos corpos. II. A superfície da Terra é aquecida por radiações eletromagnéticas transmitidas pelo Sol. III. Em geral, as cidades localizadas em locais mais altos são mais frias porque correntes de convecção levam o ar mais frio pra cima. Está correto apenas o que se afirma em: a) I. b) II. c) III. d) I e II. e) II e III. 12. (CEFET MG 2014) 15

16 Na construção dos coletores solares, esquematizado na figura acima, um grupo de estudantes afirmou que o tubo I. é metálico; II. possui a forma de serpentina; III. é pintado de preto; IV. recebe água fria em sua extremidade inferior. E a respeito da caixa dos coletores, afirmaram que V. a base e as laterais são revestidas de isopor; VI. a tampa é de vidro. Considerando-se as afirmações feitas pelos estudantes, aquelas que favorecem a absorção de radiação térmica nesses coletores são apenas a) I e V. b) II e III. c) II e V. d) III e VI. e) IV e V. 13. (UNIFOR 2014) Para diminuir os efeitos da perda de calor pela pele em uma região muito fria do país, Gabrielle realizou vários procedimentos. Assinale abaixo aquele que, ao ser realizado, minimizou os efeitos da perda de calor por irradiação térmica. a) Fechou os botões das mangas e do colarinho da blusa que usava. b) Usou uma outra blusa por cima daquela que usava. c) Colocou um gorro, cruzou os braços e dobrou o corpo sobre as pernas. d) Colocou um cachecol de lã no pescoço e o enrolou com duas voltas. e) Vestiu uma jaqueta jeans sobre a blusa que usava. 14. (UFSM 2014) O inverno é caracterizado pela ocorrência de baixas temperaturas, especialmente nas regiões ao sul do Brasil. Por essa razão, é alto o índice de incidência de doenças respiratórias, de modo que a primeira recomendação é manter-se abrigado sempre que possível e agasalhar-se adequadamente. 16

17 Considerando os aspectos termodinâmicos dos fenômenos envolvidos, analise as afirmações: I. Os aquecedores devem ser mantidos próximos ao piso do ambiente, porque a condutividade térmica do ar é maior quando próxima à superfície da Terra. II. Energia é transferida continuamente entre o corpo e as suas vizinhanças por meio de ondas eletromagnéticas. III. O ato de encolher-se permite às pessoas diminuir sua área exposta ao ambiente e, consequentemente, diminuir a perda de energia. Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas I e III. d) apenas II e III. e) I, II e III. 15. (G1 - CFTMG 2014)No senso comum, as grandezas físicas calor e temperatura geralmente são interpretadas de forma equivocada. Diante disso, a linguagem científica está corretamente empregada em a) Hoje, o dia está fazendo calor. b) O calor está fluindo do fogo para a panela. c) A temperatura está alta, por isso estou com muito calor. d) O gelo está transmitindo temperatura para a água no copo?. 16. (UNIFOR 2014)Em 2010 o Prêmio Nobel de Física foi dado a dois cientistas de origem russa, André Geim e Konstantin Novoselov, por descobrirem em 2004 o grafeno, uma forma revolucionária do grafite. O grafeno apresenta vários aspectos positivo para a tecnologia de hoje, sendo uma delas o melhor condutor de calor. Analise as afirmações abaixo sobre os processos de propagação de calor. I. Convecção: é o processo de transmissão de energia térmica feita de partícula para partícula sem que haja transporte de matéria de uma região para outra. II. Condução: é o processo de transmissão de energia térmica feita por meio do transporte da matéria de uma região para outra. III. Radiação: é o processo que consiste na transmissão de energia térmica por meio de ondas eletromagnéticas. Ocorre tanto no vácuo quanto em outros meios materiais. 17

18 Analisando as afirmações, é CORRETO apenas o que se afirma em: a) I b) II c) III d) I e III e) II e III TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: O gráfico representa, em um processo isobárico, a variação em função do tempo da temperatura de uma amostra de um elemento puro cuja massa é de 1,0 kg observada durante 9 minutos. A amostra está no estado sólido a 0 C no instante t = 0 e é aquecida por uma fonte de calor que lhe transmite energia a uma taxa de 2,0 x 10 3 J/min, supondo que não haja perda de calor. 17. (UFRGS 2014) A partir dos dados do gráfico, pode-se afirmar que esse elemento apresenta uma temperatura de fusão e um calor específico no estado líquido que são, respectivamente, a) 70 C e 180 J/(kg. K) b) 70 C e 200 J/(kg. K) c) 70 C e 150 J/(kg. K) d) 40 C e 180 J/(kg. K) e) 40 C e 200 J/(kg. K) 18. (IME 2013) Em um experimento existem três recipientes E1, E2 e E3. Um termômetro graduado numa escala X assinala 10 X quando imerso no recipiente E1, contendo uma massa M1 de água a 41 F. 18

19 O termômetro, quando imerso no recipiente E2 contendo uma massa M2 de água a 293 K, assinala 19 X. No recipiente E3 existe inicialmente uma massa de água M3 a 10 C. As massas de água M1 e M2, dos recipientes E1 e E2, são transferidas para o recipiente E3 e, no equilíbrio, a temperatura assinalada pelo termômetro é M1 de 13 X. Considerando que existe somente troca de calor entre as massas de água, a razão M é: M3 a) 2 0,2 M b) 2 M3 c) 1 M 2 2 d) 0,5 M3 e) 0,5 2 M (UERN 2013) Para se aquecer um corpo constituído por uma substância de calor específico 0,4 cal/g C foi utilizado uma fonte térmica que fornece 120 cal/min. Se, no aquecimento, o corpo sofreu um aumento de 50 C em sua temperatura num intervalo de 15 minutos, então, a massa desse corpo e de a) 60 g. b) 80 g. c) 90 g. d) 180 g. 20. (UNESP 2013) Determinada substância pura encontra-se inicialmente, quando t = 0 s, no estado sólido, a 20 C, e recebe calor a uma taxa constante. O gráfico representa apenas parte da curva de aquecimento dessa substância, pois, devido a um defeito de impressão, ele foi interrompido no instante 40 s, durante a fusão da substância, e voltou a ser desenhado a partir de certo instante posterior ao término da fusão, quando a substância encontrava-se totalmente no estado líquido. 19

20 Sabendo-se que a massa da substância é de 100 g e que seu calor específico na fase sólida é igual a 0,03 cal/(g. C), calcule a quantidade de calor necessária para aquecê-la desde 20 C até a temperatura em que se inicia sua fusão, e determine o instante em que se encerra a fusão da substância. 20

21 1. RESPOSTA: A 2. a) A área total é igual à soma das áreas das seis faces. 2 A A 52 m. 2 2 b) Dados: k 5 10 J(s m C); 26cm m; T 20 C; T 40 C. Para manter a temperatura constante, a potência do aquecedor deve compensar o fluxo de calor para o meio. Assim: 2 k A T P 6 10 W P 0,6 kw. c) Da expressão da energia consumida: E P t 0,6 24 E 14,4 kwh. i e 3. X 25 θ 0 25 C X C X C Temperatura de Equilíbrio Ainda do gráfico: X C X 6 C Enquanto a marca do mercúrio sobe 1 grau na escala Celsius, sobe 6 graus na escala X, conforme ilustra a figura. 21

22 Então o calor específico da liga é seis vezes maior quando expresso usando a escala Celsius. Assim: c L 6 ( 0,1 cal / g C) 0,6 cal / g C Fazendo o somatório dos calores trocados para um sistema termicamente isolado: Liga Q Q 0 m c m c 0 água Água Liga , , , C = RESPOSTA: A 6. RESPOSTA: E 7. RESPOSTA: A Nota: O examinador provavelmente utilizou o termo morno por engano. 8. RESPOSTA: B 9. RESPOSTA: D 10. RESPOSTA: B 22

23 11. RESPOSTA: B 12. RESPOSTA: B 13. RESPOSTA: C 14. RESPOSTA: D 15. RESPOSTA: B 16. RESPOSTA: C 17. RESPOSTA: E 18. RESPOSTA: B 19. RESPOSTA: C cal e 118 s 23