Ao comparar uma peça de aço a 90^circ C com uma pedra de gelo a -5^circ C, um estudante de termodinâmica afirmou que a peça de aço possuía mais calor do que a pedra de gelo. A afirmação está correta? Defina o conceito de calor em sua resposta.

Passo 1

Vamos resumir o que a questão está pedindo. Temos uma peça de aço a 90°C e uma pedra de gelo a -5°C. Um estudante disse que a peça de aço tem mais calor que a pedra de gelo. Vamos verificar se isso está correto. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é calor e como ele se relaciona com a temperatura e a quantidade de substância.

Passo 2

Primeiro, precisamos definir o conceito de calor. Calor é uma forma de energia que é transferida entre objetos devido a uma diferença de temperatura. Não é a mesma coisa que temperatura; enquanto a temperatura mede o quão quente ou frio algo está, o calor está relacionado à energia total que um objeto possui devido à sua temperatura.

Passo 3

Para comparar o calor entre a peça de aço e a pedra de gelo, devemos considerar não apenas a temperatura, mas também a quantidade de matéria (massa) e o tipo de material, já que diferentes materiais têm diferentes capacidades térmicas.

Passo 4

A capacidade térmica específica ($ c $) é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 kg de uma substância em 1°C. Para o aço, $ c_{aço} $ é aproximadamente 500 J/(kg·°C), e para a água (vamos assumir que a pedra de gelo tem a mesma capacidade térmica), $ c_{água} $ é cerca de 4186 J/(kg·°C).

Passo 5

A quantidade de calor ($ Q $) pode ser calculada usando a fórmula:
Q
onde:
  • $ m $ é a massa,
  • $ c $ é a capacidade térmica específica,
  • $ \Delta T $ é a variação de temperatura.

Passo 6

Sem saber a massa de cada objeto, não podemos calcular exatamente o calor total. No entanto, sabemos que a variação de temperatura da peça de aço é de 90°C e da pedra de gelo é de -5°C, indicando que o aço está em uma temperatura mais alta. Mas, para afirmar que um tem mais calor que o outro, precisaríamos considerar a massa e a capacidade térmica específica de cada um.

Passo 7

Além disso, a pedra de gelo está em um estado de mudança de fase se estiver a 0°C, mas como está a -5°C, ainda é sólida. Isso significa que a energia interna (calor) do aço não necessariamente é maior que a da pedra de gelo apenas com base na temperatura.

Passo 8

Portanto, sem informações adicionais sobre a massa e outros fatores, a afirmação do estudante de que a peça de aço possui mais calor do que a pedra de gelo não pode ser confirmada como correta.

Resposta

A afirmação do estudante está incorreta. Calor é a energia transferida entre corpos devido a uma diferença de temperatura, e não depende apenas da temperatura, mas também da massa e da capacidade térmica específica dos materiais envolvidos.

Exercícios relacionados