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 -20^circ C
Calor latente de fusão 2,80 times 10^5 J / kg
Calor espećfico (líquido) 4,5 times 10^3 J / kg cdot K
Calor espećfico (sólido) 2,0 times 10^3 J / kg cdot K
Condutividade térmica (líquido) 1,2 W / m cdot K
Condutividade térmica (sólido) 2,5 W / m cdot K
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.

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:
Q = m cdot c cdot De
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.

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