Preservando células em baixas temperaturas. Na criopreservação, materiais biológicos são resfriados a uma temperatura muito baixa para atrasar as reações químicas que poderiam, danificar células ou tecidos. E importante impedir que os materiais formem cristais de gelo durante o resfriamento. Um método para impedir a formação de gelo é colocar o material em uma solução protetora, chamada crioprotetor. Os valores indicados para as propriedades térmicas de um crioprotetor são listados a seguir:
Ponto de derretimento |
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Calor latente de fusão |
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Calor espećfico (líquido) |
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Calor espećfico (sólido) |
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Condutividade térmica (líquido) |
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Condutividade térmica (sólido) |
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Para medir o calor específico na fase líquida do crioprotetor recém-desenvolvido, você coloca uma amostra do novo crioprotetor em contato com uma placa fria até que a temperatura da solução caia da temperatura ambiente até seu ponto de congelamento. Depois você mede o calor transferido para a placa fria. Se o sistema não estiver suficientemente isolado da temperatura ambiente ao seu redor, qual será o efeito sobre a medição do calor específico?
(a) O calor específico medido será maior que o calor específico real.
(b) o calor específico medido será menor que o calor específico real.
© não haverá efeito algum, pois a condutividade térmica do crioprotetor é muito baixa.
(d) não haverá efeito algum sobre o calor específico, mas a temperatura do ponto de congelamento mudará.
(a) O calor específico medido será maior que o calor específico real.
(b) o calor específico medido será menor que o calor específico real.
© não haverá efeito algum, pois a condutividade térmica do crioprotetor é muito baixa.
(d) não haverá efeito algum sobre o calor específico, mas a temperatura do ponto de congelamento mudará.
Passo 1
Vamos lá! O exercício fala sobre criopreservação, que é quando resfriamos materiais biológicos muito a baixo para evitar que as reações químicas danifiquem células ou tecidos. O foco aqui é no calor específico de um crioprotetor líquido. Para resolver isso, precisamos entender como o isolamento do sistema afeta a medição do calor específico quando tiramos calor do material.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é calor específico. É a quantidade de calor que uma substância precisa para aumentar sua temperatura em 1 Kelvin por unidade de massa. A fórmula básica é:
onde:
- $ Q $ é o calor transferido,
- $ m $ é a massa,
- $ c $ é o calor específico,
- $ \Delta T $ é a variação de temperatura.
Passo 3
No experimento, colocamos o crioprotetor em contato com uma placa fria até que sua temperatura caia do ambiente até o ponto de congelamento, e medimos o calor transferido $ Q $.
Passo 4
Se o sistema não estiver bem isolado, o ambiente pode influenciar na transferência de calor. Isso significa que, além do calor que o crioprotetor perde para a placa fria, pode estar perdendo ou ganhando calor do ambiente.
Passo 5
Vamos supor que o ambiente esteja mais quente. Se o sistema não estiver isolado, o crioprotetor pode estar absorvendo calor do ambiente enquanto perde calor para a placa. Isso faria com que a quantidade de calor necessária para atingir a temperatura final fosse menor do que o real.
Passo 6
Usando a fórmula do calor específico, se $ Q $ medido for menor que o real devido à perda de calor para o ambiente, então o valor de $ c $ calculado será menor que o verdadeiro valor do calor específico.
Resposta
(b) o calor específico medido será menor que o calor específico real.