Exercícios Resolvidos de Transferência de Calor

UFPE, Física 2, 3° EE - 2018.1, Questão 2

Um objeto quente é jogado em um recipiente termicamente isolado cheio d'água e se espera até que o objeto e a água entrem em equilíbrio térmico. O experimento é repetido com dois outros objetos quentes. Os três objetos têm a mesma massa e a mesma temperatura inicial. A massa e a temperatura inicial da água são iguais nos três experimentos. A figura mostra os gráficos da temperatura T do objeto (linha contínua) e da água (linha tracejada) em função do tempo t para os três experimentos. Ordene os gráficos de acordo com o calor específico do objeto, em ordem decrescente.

  1. a,b,c
  2. b,c,a
  3. a=b,c
  4. a,c,b
  5. c,a,b
  6. c=b,a
  7. b,a,c
  8. c,b,a
  9. a=c,b

Passo 1

Se o objeto e a água estão termicamente isolados, todo o calor cedido pelo objeto quente será responsável para aumentar a temperatura do líquido.

O calor específico indica a quantidade de calor necessária para que a substância aumente a sua temperatura em 1 ° . Logo quanto maior o calor específico, mais calor será necessária para um aumento de 1 ° .

O caso c) é onde a água absorve mais calor, logo o calor cedido pela substância é maior e a variação de temperatura é menor, logo maior calor específico.

O caso b) é o caso intermediário e a) é o caso onde a substância cede menos calor, com menor variação de temperatura da água e a sua variação de temperatura é menor, logo menor calor específico.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Em outras palavras, podemos ver isso da seguinte forma:

Q c e d i d o   =   m o b j c o b j ∆ T o b j   e   Q r e c e b i d o   =   m H 2 O c H 2 O T H 2 O ,

Q c e d i d o + Q r e c e b i d o = m o b j c o b j ∆ T o b j + m H 2 O c H 2 O T H 2 O = 0 ,

Logo:

c o b j = ( m H 2 O c H 2 O T H 2 O ) m o b j ∆ T o b j

Assumindo cada intervalo no eixo do gráfico de temperatura como um intervalo ∆ T ,

Passo 3

a)

∆ H 2 O = ∆ T

∆ o b j = - 3 ∆ T

c o b j = ( m H 2 O c H 2 O T H 2 O ) 3 m o b j

b)

∆ H 2 O = 2 ∆ T

∆ o b j = - 2 ∆ T

c o b j = ( m H 2 O c H 2 O T H 2 O ) m o b j

c)

∆ H 2 O = 3 ∆ T

∆ o b j = - ∆ T

c o b j = 3 ( m H 2 O c H 2 O T H 2 O ) 3 m o b j

Resposta

Letra H

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