Questão FC714452
Um calorímetro, de capacidade térmica 100 cal/ºC, contém 500 g de um líquido, de calor específico 0,5 cal/g ºC, em equilíbrio térmico a 20 ºC. O sistema recebe uma pedra de 200 g d
Termologia
VUNESP · 2025
Um calorímetro, de capacidade térmica 100 cal/ºC, contém 500 g de um líquido, de calor específico 0,5 cal/g ºC, em equilíbrio térmico a 20 ºC. O sistema recebe uma pedra de 200 g de gelo a 0 ºC e um aquecedor capaz de fornecer 6.400 J ao sistema a cada segundo. Esse aquecedor passa a transmitir calor até que a temperatura do sistema alcance a marca de 100 ºC. Considerando o equivalente mecânico do calor 4,2 J/cal, o calor latente de fusão do gelo 80 cal/g, o calor específico da água 1,0 cal/g ºC, desprezando qualquer outra interferência externa durante o processo de aquecimento, a temperatura de 100 ºC será atingida em
- 38 s.
- 56 s.
- 42 s.
- 1 min 5 s.
- 1 min 16 s.
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Gabarito
Certo
Comentário do professor
Calculemos o calor necessário para levar o sistema a 100 ºC somando os processos:
Fusão do gelo: \(Q_1=m_{\text{gelo}}L_f=200\cdot80=16\,000\) cal.
Aquecimento da água resultado da fusão: \(Q_2=m_{\text{gelo}}c_{\text{água}}\Delta T=200\cdot1\cdot100=20\,000\) cal.
Aquecimento do líquido inicial: \(Q_3=m_{\text{líquido}}c_{\text{líquido}}\Delta T=500\cdot0{,}5\cdot80=20\,000\) cal.
Aquecimento do calorímetro: \(Q_4=C_{\text{cal}}\Delta T=100\cdot80=8\,000\) cal.
Energia total: \(Q=Q_1+Q_2+Q_3+Q_4=64\,000\) cal.
Potência do aquecedor em cal/s: \(P=\dfrac{6\,400\ \text{J/s}}{4{,}2\ \text{J/cal}}=1\,523{,}81\) cal/s.
Tempo: \(t=\dfrac{Q}{P}=\dfrac{64\,000}{1\,523{,}81}=42\) s. Resposta: 42 s.
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