Em uma cozinha industrial, aquece-se 2 litros de água de
até
. Sabendo que o calor específico da água é
e a densidade é
, calcule a quantidade de calor sensível necessária.
Passo 1
O enunciado pede para calcular a quantidade de calor sensível necessária para aquecer água em uma cozinha industrial. Informações dadas no enunciado:
- Volume de água:
. - Temperatura inicial:
. - Temperatura final:
. - Calor específico da água:
. - Densidade da água:
.
O que o enunciado pede: calcular a quantidade de calor sensível necessária para realizar esse aquecimento (ou seja, a energia térmica que deve ser fornecida).
Passo 2
Primeiro passo prático: transformar o volume em massa, porque a fórmula do calor usa massa. Sabemos que
. Então:
Como a densidade é
, cada mililitro corresponde a
. Logo a massa da água é:
Explicação curta: massa = volume
densidade. Aqui
.
Passo 3
Calcular a variação de temperatura
. Subtrai-se a temperatura inicial da final:
Observação: a unidade
funciona como escala de variação aqui; a diferença em Celsius pode ser usada diretamente na fórmula.
Passo 4
Apresentar e explicar a fórmula usada. A quantidade de calor sensível necessária para aquecer uma massa é dada por:
onde:
-
é o calor transferido (energia térmica) comumente em ou ; -
é a massa da substância em gramas ( ); -
é o calor específico da substância em ; -
é a variação de temperatura em .
Raciocínio didático: o calor específico
diz quanta energia é necessária para elevar 1 grama da substância em
. Multiplicando por
e por
obtemos a energia total necessária.
Exemplo rápido para fixar: aquecer
de água em
(com
) requer
Isso ajuda a ter senso físico dos números.
Passo 5
Agora aplicamos a fórmula com os valores do problema. Temos
,
e
. Então:
Interpretação: são necessárias
para aquecer os
de
a
.
Passo 6
Frequentemente a prova pede a resposta em joules. Conversão:
. Convertendo:
Podemos também escrever em notação científica, arredondando razoavelmente:
Passo 7
Checagem rápida (para a prova): comparar ordens de grandeza. Aquecer
(2000 g) em
com
cal/g°C dá
cal — bate com o cálculo. Em joules, isso fica algumas centenas de kJ (
), o que é razoável para um aquecimento desse porte.