) O valor do calor específico do ferro é aproximadamente igual à metade do valor do calor específico do alumínio, que, por sua vez, é igual a aproximadamente
do valor do calor específico da água. Com base nisso, quais das seguintes afirmativas são verdadeiras?
a) Se duas massas iguais, sendo uma de ferro e outra de alumínio, com temperaturas iniciais também iguais, forem aquecidas em uma mesma fonte de calor, durante intervalos iguais de tempo, a temperatura final da massa de ferro será maior que a temperatura final da massa de alumínio.
b) Um quilograma de água e um quilograma de alumínio, inicialmente à mesma temperatura, submetidos a uma mesma fonte de calor, por iguais períodos de tempo, podem apresentar, ao final do aquecimento, mesma temperatura.
c) Certa massa de ferro e certa massa de água, inicialmente à mesma temperatura, podem ser aquecidas em uma mesma fonte de calor, por intervalos de tempos iguais e, ao final, apresentarem temperaturas iguais.
d) Se duas massas iguais, uma de água e outra de ferro, apresentarem, inicialmente, temperaturas iguais, e se quisermos aquecê-las em uma única fonte de calor para que, ao final, atinjam temperaturas iguais, será preciso que o tempo de aquecimento da água seja cerca de 10 vezes maior que o tempo de aquecimento do ferro.
a) Se duas massas iguais, sendo uma de ferro e outra de alumínio, com temperaturas iniciais também iguais, forem aquecidas em uma mesma fonte de calor, durante intervalos iguais de tempo, a temperatura final da massa de ferro será maior que a temperatura final da massa de alumínio.
b) Um quilograma de água e um quilograma de alumínio, inicialmente à mesma temperatura, submetidos a uma mesma fonte de calor, por iguais períodos de tempo, podem apresentar, ao final do aquecimento, mesma temperatura.
c) Certa massa de ferro e certa massa de água, inicialmente à mesma temperatura, podem ser aquecidas em uma mesma fonte de calor, por intervalos de tempos iguais e, ao final, apresentarem temperaturas iguais.
d) Se duas massas iguais, uma de água e outra de ferro, apresentarem, inicialmente, temperaturas iguais, e se quisermos aquecê-las em uma única fonte de calor para que, ao final, atinjam temperaturas iguais, será preciso que o tempo de aquecimento da água seja cerca de 10 vezes maior que o tempo de aquecimento do ferro.
Passo 1
O enunciado nos dá que o calor específico do ferro é aproximadamente a metade do do alumínio, e o do alumínio é cerca de
do da água. O conteúdo aqui é calorimetria, usando a relação entre calor específico
, massa
, calor recebido
e variação de temperatura
.
Passo 2
Da informação:
segue
Passo 3
A equação fundamental de calorimetria é
Se a fonte de calor fornece potência constante
por tempo
, então
Passo 4
Alternativa (a): para massas iguais
de ferro e alumínio aquecidas pelo mesmo
e mesmo
, o ferro
sofre maior
. Logo, a temperatura final do ferro será maior que a do alumínio. Portanto, (a) é verdadeira.
Passo 5
Alternativa (b): para
,kg de água e
,kg de alumínio, mesmos
e
, temos
Elas não ficarão com a mesma temperatura, logo (b) é falsa.
Passo 6
Alternativa (c): para massas arbitrárias
e
, podemos ter
e basta escolher
para igualar as variações de temperatura. Portanto, (c) é verdadeira.
Passo 7
Alternativa (d): para massas iguais e querendo
com
e
, da relação
Logo, o tempo para a água deve ser cerca de 10 vezes o do ferro. Assim, (d) é verdadeira.
Resposta
(a), (c) e (d)