Exercícios Resolvidos de Definição de Calor

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Enunciado

Um conjunto cilindro-pistão contém um gás a 20   ° C . Neste momento, o ar ambiente a 25   ° C troca 3   J de energia por calor com o gás. Logo após essa troca de energia, o pistão é comprimido até o gás atingir 60   ° C de temperatura. Neste momento, o ar ambiente a 25   ° C troca 8   J de energia com o gás. Quanto de calor o gás ganhou ou perdeu para o ambiente?

Passo 1

O gás troca calor duas vezes com o ar ambiente. Na primeira vez, ele troca 3   J de energia. Na segunda vez, ele troca 8   J de energia. O enunciado que saber a quantidade líquida de energia que o gás ganhou ou perdeu. Ou seja, ele quer que a gente calcule a quantidade de energia que o gás ganhou por calor menos a quantidade de energia que ele perdeu por calor.

Mas como podemos saber se o gás ganhou ou perdeu energia? Lembrando o que é calor! Calor é uma troca de energia que acontece do objeto mais quente para o objeto mais frio. Em outras palavras, a energia trocada por calor sai sempre do objeto com temperatura maior para entrar no objeto com temperatura menor.

Sabendo disso, vamos analisar, na próxima etapa, se o gás ganhou ou perdeu energia em cada processo de troca de calor.

Passo 2

No primeio processo, o gás tinha uma temperatura 20   ° C menor do que o ar ambiente 25   ° C . Por causa disso, o gás ganhou energia. Ou seja, ele ganhou 3   J de energia.

No segundo processo, o gás tinha uma temperatura 60   ° C maior do que o ar ambiente 25   ° C . Por causa disso, o gás perdeu energia. Ou seja, ele perdeu 8   J de energia.

Na soma dos dois processos, a troca de calor é a quantidade de energia que o gás ganhou, menos a quantidade de energia que ele perdeu.

Q = 3 - 8 ⟹ Q = - 5   J

Ou seja, o gás perdeu 5   J de energia por calor para o ar ambiente.

Resposta

Q = - 5   J

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