Enunciado

O calor específico de um fluido pode ser medido com o auxílio de um calorímetro de fluxo (figura). O fluido atravessa o calorímetro num escoamento estacionário, com vazão de massa V m (massa por unidade de tempo) constante. Penetrando à temperatura T i , o fluido passa por um aquecedor elétrico de potência P constante e emerge com temperatura T f (figura), em regime estacionário. Numa experiência com benzeno, tem-se V m = 5   g / s , P = 200   W , T i = 15 ° C , T f = 38,3 ° C . Determine o calor específico do benzeno.

Passo 1

Precisamos relacionar a potência P gerada pelo aquecedor com a mudança de temperatura Δ T no benzeno.

A energia total liberada pelo aquecedor em um intervalo de tempo Δ t é:

E = P Δ t

E se essa energia é absorvida pelo benzeno na forma de calor, a mudança de temperatura é dada por:

Q = m c Δ T

Então:

E = Q

m c Δ T = P Δ t

E já que queremos calcular o calor específico, vamos isolar:

c = P Δ t m Δ T

Passo 2

Se a vazão de massa V m do fluido nesse calorímetro é de 5 gramas por segundo, vamos fazer Δ t = 1   s . Nesse caso:

c = P Δ T   Δ t m = P Δ T 1 V m

Já que V m = m / Δ t . Agora é só substituir os valores numéricos:

c = P Δ T   V m = 200 38,3 - 15 5 = 1,716 J g   ° C

E como 1   c a l = 4,2   J , podemos converter da seguinte forma:

c = 1,716 J / 4,2   g   ° C = 0,41 c a l g ° C

Resposta

O calor específico do benzeno é 0,41 c a l g ° C .

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