Exercícios Resolvidos de Calores Específicos

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Enunciado

Um tanque rígido contendo amônia líquida é aquecido até sua temperatura alcançar 20   ° C . Neste estado final, o calor específico a volume constante da amônia mede 4,8   k J / k g ⋅ K . Um conjunto cilindro-pistão também contém amônia líquida. Ele realiza trabalho sobre a vizinhança em um processo isobárico. Ao final desse processo, a amônia se encontra no mesmo estado da amônia líquida a 20   ° C presente no tanque rígido. Qual é o calor específico a volume constante da amônia presente no conjunto cilindro-pistão após a realização do trabalho?

Passo 1

Cuidado! Esse exercício é uma grande pegadinha! Ele é perigoso, porque brinca com a interpretação errada mais comum que os estudantes fazem sobre o que é o calor específico! Por conta disso, é necessário corrigir o maior erro de interpretação do calor específico que você pode acabar fazendo: achar que o calor específico não é uma propriedade!

O enunciado fala sobre dois recipientes de amônia líquida: um tanque rígido e um conjunto cilindro-pistão. Os dois líquidos passam por processos diferentes. A amônia do tanque passa por um aquecimento e a amônia do conjunto cilindro-pistão realiza trabalho.

No entanto, mesmo contidas em dois recipientes diferentes e passando por processos diferentes, as duas amônias chegam no mesmo estado final! E o exercício pede o calor específico a volume constante da amônia presente no cilindro nesse estado final! Será que o calor específico final das duas amônias são iguais só porque os estados finais são iguais?

Isso será respondido no próximo passo!

Passo 2

Sim! O calor específico é uma propriedade como qualquer outra! Assim como a temperatura, a pressão e o volume específico, o calor específico só depende do estado da substância! Assim como não precisamos conhecer a história da substância para conseguir medir a sua temperatura em um estado, também não precisamos saber o passado para descobrir o calor específico!

Em outras palavras, não importa de onde a substância partiu nem o caminho que ela percorreu para conhecer o valor do calor específico no estado que queremos!

Por isso, o calor específico a volume constante da amônia no cilindro-pistão c v C . P . é igual ao calor específico da amônia no tanque rígido c v T . R . .

c v C . P . = c v T . R .

O valor de c v T . R . foi dado no enunciado.

c v T . R . = 4,8   k J k g ⋅ K

Então:

c v C . P . = 4,8   k J k g ⋅ K

Resposta

c v C . P . = 4,8   k J k g ⋅ K

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