Exercícios Resolvidos de Calores Específicos

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Enunciado

Suponha que dois tanques rígidos estão recebendo o mesmo fluxo constante de calor 50   J / s . O tanque A contém a substância A e o tanque B contém a substância B . O gráfico abaixo apresenta a evolução da temperatura das substâncias em função do tempo. Qual das duas substâncias possui o maior calor específico a volume constante no momento t 1 indicado pela figura?

Passo 1

O enunciado diz que existem duas substância ( A e B ) dentro de dois tanques rígidos ( A e B ), recebendo a mesma quantidade de calor por segundo. Essa taxa de calor Q ˙ que cada um deles recebe é igual a 50   J / s . Mas se as duas substâncias recebem a mesma taxa de calor, por que o gráfico de T   v s   t mostra que as temperaturas de A e B variam com velocidades diferentes?

A resposta para essa pergunta vai ajudar a gente a responder a pergunta do enunciado! A e B variam suas temperaturas de forma diferente, porque cada substância precisa de uma quantidade diferente de calor para variar a temperatura. Quanto mais energia uma substância precisar absorver para aumentar sua temperatura, mais lento vai ser seu aquecimento.

O oposto também é verdade! Quanto menos energia uma substância precisar absorver para aumentar sua temperatura, mais rápido vai ser seu aquecimento. Por exemplo, a madeira aquece mais devagar do que o metal! Se a gente encontar no metal depois de ele ser aquecido durante um tempo, provavelmente sua mão vai queimar com a temperatura. Isso não ocorreria com a madeira!

Vemos no gráfico do enunciado que a substância A varia menos a sua temperatura no instante t 1 , porque a inclinação da sua curva de temperatura é menor. Isso quer dizer que sua temperatura está variando de forma mais lenta nesse momento. Ou seja, a substância A precisa de mais energia para variar sua temperatura! E o que isso tem a ver com a pergunta do enunciado sobre o calor específico c v das substâncias A e B ?

Veremos isso no próximo passo!

Passo 2

O enunciado quer saber qual substância ( A ou B ) possui o maior calor específico c v . Mas qual o conexão entre essa pergunta e a discussão que fizemos até aqui?

O calor específico mede a quantidade de energia que uma substância precisa absorver para aumentar sua temperatura!

Quanto maior o calor específico da substância, mais energia ela precisa absorver para aumentar sua temperatura. Isso quer dizer que a substância A tem o maior calor específico no momento t 1 ! Ela precisa absorver mais energia por calor para variar sua temperatura. Isso torna o seu aquecimento mais lento naquele instante e deixa a sua curva de temperatura com uma inclinação menor!

Resposta

Substância A

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