Questão FC287962
Um laboratório de Metrologia Química está calibrando um termômetro de mercúrio. Durante o processo de calibração, o termômetro é submetido a uma série de etapas de aquecimento e re
Química
IDECAN · 2024
Um laboratório de Metrologia Química está calibrando um termômetro de mercúrio. Durante o processo de calibração, o termômetro é submetido a uma série de etapas de aquecimento e resfriamento, para garantir sua precisão em diferentes faixas de temperatura. A primeira etapa consiste em imergir o termômetro em uma solução de gelo fundente e água destilada, enquanto a última etapa envolve a imersão do termômetro em vapor d’água saturado a uma pressão de 1 atm. Durante cada etapa, são registradas as leituras do termômetro após o equilíbrio térmico ser atingido. Considerando que a capacidade térmica do termômetro é de 0,2 cal/°C e a massa de mercúrio contida no termômetro é de 10 g, identifique a afirmativa que apresenta corretamente a quantidade total de calor envolvida no processo de calibração do termômetro de mercúrio.
- A quantidade total de calor envolvida no processo de calibração depende das propriedades térmicas do ambiente e não pode ser determinada apenas pela capacidade térmica do termômetro e pela massa de mercúrio.
- Durante o resfriamento, o mercúrio absorve 0,33 cal e durante o aquecimento libera 0,66 cal, resultando em uma quantidade total de calor envolvida de 0,33 cal.
- O calor absorvido pelo mercúrio durante o resfriamento é igual ao calor liberado durante o aquecimento, resultando em uma quantidade total de calor envolvida de 0 cal.
- Durante o resfriamento, o mercúrio absorve 0,66 cal e durante o aquecimento libera 0,66 cal, resultando em uma quantidade total de calor envolvida de 1,32 cal.
- Durante o resfriamento, o mercúrio libera 0,33 cal e durante o aquecimento absorve 0,33 cal, resultando em uma quantidade total de calor envolvida de 0,66 cal.
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Gabarito
Certo
Comentário do professor
Em um processo cíclico de calibração o termômetro retorna ao estado inicial de temperatura, portanto não há variação líquida de energia interna. Para cada etapa de aquecimento existe uma etapa de resfriamento de mesma magnitude de variação térmica, de modo que o calor trocado em módulo é igual e de sinais opostos.
Usando a relação geral \(Q=C\Delta T\) (ou \(Q=mc\Delta T\) quando se conhece o calor específico), cada aporte de calor positivo durante o aquecimento é compensado por um aporte negativo de igual módulo no resfriamento. Assim, somando todas as etapas obtém‑se \(Q_{\text{total}}=\sum Q_i=0\).
Esse resultado decorre do princípio da conservação de energia e da condição de retorno ao estado inicial (ΔU=0), assumindo ausência de trabalho macroscópico.
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