17 Consideremos uma amostra de alumínio, cujo calor específico é
. Se a massa da amostra é
g , qual a quantidade de calor que deve trocar para que sua temperatura:
a) aumente de
para
?
b) diminua de
para
?
SOLUÇÃO
a) Para aumentar a temperatura de
para
, a amostra deve receber calor, sendo a variação de temperatura
. Utilizando a equação fundamental da calorimetria:
a) aumente de
b) diminua de
a) Para aumentar a temperatura de
Passo 1
O enunciado dá uma amostra de alumínio com calor específico
e massa
. Pede-se a quantidade de calor
que precisa ser trocada para:
a) a temperatura aumentar de para
;
b) a temperatura diminuir de para
.
a) a temperatura aumentar de
b) a temperatura diminuir de
Passo 2
Fórmula fundamental da calorimetria: quando um corpo muda de temperatura sem trocar massa nem sofrer mudança de fase, a quantidade de calor trocada é dada por
onde:
-
é a quantidade de calor (unidade: ); -
é a massa do corpo (unidade: ); -
é o calor específico (unidade: ); -
é a variação de temperatura definida por (unidade: ).
Explicação do porquê:indica quantas calorias são necessárias para elevar 1 grama do material em . Multiplicando por obtemos quantas calorias são necessárias para elevar toda a massa em . Multiplicando por obtemos o total necessário para a variação desejada.
Passo 3
Sobre sinais: se
então
(o corpo recebe calor). Se
então
(o corpo libera calor). Vou calcular
em cada caso, fazer a multiplicação passo a passo e interpretar o sinal.
Passo 4
Parte (a): calcular a variação de temperatura.
Passo 5
Ainda (a): calcular
usando a fórmula. Primeiro calculo
:
Agora multiplico por
:
Interpretação:
(positivo), ou seja, a amostra recebeu
.
Passo 6
Parte (b): calcular a variação de temperatura.
Passo 7
Ainda (b): usar
já calculado em (a), que é
. Multiplico por
:
Interpretação:
(negativo), ou seja, a amostra liberou
ao ambiente.
Resposta
(a)
(b)
(b)