Sobre trocas de calor, podemos afirmar corretamente que:
a) cada corpo possui um calor específico próprio.
b) ambos, calorímetro e termômetro, indicam a temperatura de um corpo.
c) é impossível que o calor seja levado de um corpo de menor temperatura para um corpo de maior temperatura.
d) a depender do tipo de transformação, um mesmo gás pode ter calores específicos diferentes.
a) cada corpo possui um calor específico próprio.
b) ambos, calorímetro e termômetro, indicam a temperatura de um corpo.
c) é impossível que o calor seja levado de um corpo de menor temperatura para um corpo de maior temperatura.
d) a depender do tipo de transformação, um mesmo gás pode ter calores específicos diferentes.
Passo 1
O enunciado apresenta quatro afirmações sobre trocas de calor e pede que identifiquemos qual delas é correta. As afirmações são:
a) cada corpo possui um calor específico próprio.
b) ambos, calorímetro e termômetro, indicam a temperatura de um corpo.
c) é impossível que o calor seja levado de um corpo de menor temperatura para um corpo de maior temperatura.
d) a depender do tipo de transformação, um mesmo gás pode ter calores específicos diferentes.
a) cada corpo possui um calor específico próprio.
b) ambos, calorímetro e termômetro, indicam a temperatura de um corpo.
c) é impossível que o calor seja levado de um corpo de menor temperatura para um corpo de maior temperatura.
d) a depender do tipo de transformação, um mesmo gás pode ter calores específicos diferentes.
Informações relevantes fornecidas: as quatro frases acima são as únicas opções a avaliar; precisamos dizer qual é a correta (existe uma única correta, conforme instrução para questões objetivas).
Passo 2
Analisando a afirmativa (a): “cada corpo possui um calor específico próprio.”
Primeiro, vou explicar o que é calor específico. O calor específico é uma propriedade que diz quanto de calor (energia térmica) é necessário para elevar a temperatura de uma unidade de massa de uma substância em uma unidade de temperatura. A definição prática é:
Primeiro, vou explicar o que é calor específico. O calor específico
onde
é a quantidade de calor trocada,
é a massa do corpo e
é a variação de temperatura.
Observação didática: calor específico é uma propriedade do material (da substância), não depende da quantidade de massa — dois pedaços de cobre têm o mesmo . Portanto, a frase “cada corpo possui um calor específico próprio” pode induzir ao erro: se por “corpo” entendermos “cada amostra material”, então corpos feitos do mesmo material têm o mesmo
. Logo, a interpretação correta é que o calor específico é característico da substância, e não “único para cada corpo” no sentido literal. Conclusão: a afirmativa (a) é falsa (mal formulada / enganosa).
Observação didática: calor específico é uma propriedade do material (da substância), não depende da quantidade de massa — dois pedaços de cobre têm o mesmo
Passo 3
Analisando a afirmativa (b): “ambos, calorímetro e termômetro, indicam a temperatura de um corpo.”
Explicando cada instrumento:
Explicando cada instrumento:
- Termômetro: dispositivo projetado para medir a temperatura; troca calor com o corpo até atingir equilíbrio e indica a temperatura final do sistema de equilíbrio. Então o termômetro realmente indica temperatura.
- Calorímetro: dispositivo usado para medir quantidades de calor trocadas em um processo (por exemplo, calor cedido por um corpo ao outro), tipicamente isolando o sistema para que a energia trocada fique interna. O calorímetro pode ter um termômetro acoplado para medir temperatura, mas a função do calorímetro é quantificar calor trocado (e permitir determinar capacidades caloríficas), não “indicar a temperatura” como função primária.
Portanto, dizer que ambos “indicam a temperatura” é incorreto no sentido pretendido: só o termômetro tem essa função direta. Conclusão: a afirmativa (b) é falsa.
Passo 4
Analisando a afirmativa (c): “é impossível que o calor seja levado de um corpo de menor temperatura para um corpo de maior temperatura.”
Aqui entra uma ideia-chave da termodinâmica: espontaneamente (sem trabalho externo), o calor flui do corpo mais quente para o mais frio — é o enunciado de Clausius da Segunda Lei. Porém, com fornecimento de trabalho externo, é perfeitamente possível transferir calor de um corpo frio para um corpo quente (ex.: refrigerador, bomba de calor). Exemplinho: numa geladeira fazemos trabalho com o compressor e retiramos calor do interior frio para o ambiente mais quente. Portanto a palavra “impossível” torna a afirmação demasiadamente absoluta e, por isso, falsa. Conclusão: a afirmativa (c) é falsa.
Aqui entra uma ideia-chave da termodinâmica: espontaneamente (sem trabalho externo), o calor flui do corpo mais quente para o mais frio — é o enunciado de Clausius da Segunda Lei. Porém, com fornecimento de trabalho externo, é perfeitamente possível transferir calor de um corpo frio para um corpo quente (ex.: refrigerador, bomba de calor). Exemplinho: numa geladeira fazemos trabalho com o compressor e retiramos calor do interior frio para o ambiente mais quente. Portanto a palavra “impossível” torna a afirmação demasiadamente absoluta e, por isso, falsa. Conclusão: a afirmativa (c) é falsa.
Passo 5
Analisando a afirmativa (d): “a depender do tipo de transformação, um mesmo gás pode ter calores específicos diferentes.”
Explicação didática: para gases (e em geral para sistemas termodinâmicos), o “calor específico” pode depender do processo. Os dois calores específicos mais usados são:
Explicação didática: para gases (e em geral para sistemas termodinâmicos), o “calor específico” pode depender do processo. Os dois calores específicos mais usados são:
-
: calor específico a volume constante — é a razão entre o calor fornecido e a variação de temperatura quando o volume não muda. -
: calor específico a pressão constante — é a razão entre o calor fornecido e a variação de temperatura quando a pressão é mantida.
Para um gás ideal monométrico (um mole) temos a relação (derivada a partir da primeira lei e da equação de estado do gás ideal):
onde
é a constante universal dos gases (ou, para calor específico por massa, usa-se a constante específica
). Isso mostra explicitamente que
e
são distintos. Além disso, se o processo for qualquer outro (por exemplo, processo politrópico, ou mistura de condições), o “calor específico efetivo” para essa transformação pode ser diferente ainda. Exemplo concreto: para um gás diatômico ideal aproximado,
e
. Portanto, o mesmo gás apresenta valores diferentes de calor específico dependendo da transformação que sofre. Conclusão: a afirmativa (d) é verdadeira.
Passo 6
Resumo das conclusões: (a) falsa, (b) falsa, (c) falsa, (d) verdadeira.
Resposta
(d)