100 g de água é colocado para ferver em panelas feitas de metais diferentes, na panela 1 contendo a aguá entrou em ebulição em 10 minutos, já na panela 2 foi necessário 20 minutos.
a) Qual panela o metal tem uma maior capacidade calorífica? Justifique.
b) O que você pode dizer sobre os calores específicos do material da panela 1 e 2?
a) Qual panela o metal tem uma maior capacidade calorífica? Justifique.
b) O que você pode dizer sobre os calores específicos do material da panela 1 e 2?
Passo 1
O enunciado diz que colocamos
de água em duas panelas de metais diferentes, sob a mesma fonte de calor com potência constante
. Na panela 1 a água atinge ebulição em
e na panela 2 em
. O conteúdo que vamos usar é calorimetria: cada sistema (água + panela) requer uma certa energia para aquecer de uma temperatura inicial até
, e essa energia
é fornecida pela potência durante o tempo
.
Passo 2
Escrevemos o balanço de energia até a ebulição. A energia total fornecida em cada caso é
e internamente essa energia aquece a água e também a panela. Supondo que a água suba de
até
, temos
onde
é a capacidade térmica da panela e
. Como
,
,
e
são iguais nos dois experimentos, o tempo
é proporcional a
mas
é fixo, então a diferença de
se deve a
.
Passo 3
Como
(
), isto implica
Logo, a panela 2 tem maior capacidade térmica, pois levou mais tempo para o mesmo calor aquecer água e panela.
Passo 4
A capacidade térmica do metal da panela é
. Se assumirmos que as duas panelas têm a mesma massa
, então
Ou seja, o calor específico do material da panela 2 é maior que o da panela 1.
Resposta
a) A panela 2 tem maior capacidade térmica, porque levou o dobro do tempo para ferver a mesma quantidade de água sob a mesma potência de aquecimento.
b) Assumindo massas iguais para as panelas, concluímos que : o calor específico do material da panela 2 é maior que o da panela 1.
b) Assumindo massas iguais para as panelas, concluímos que