domingo, 28 de julho de 2013

Trocas de calor e mudanças de estado.



Atividades de verificação – 2º ano
2º bimestre


1-      Uma peça de metal (calor específico cm = 0,040 cal/g.ºC) de massa 750 gramas está à temperatura de 150 ºC. A peça é então colocada em 360 gramas de água (calor específico ca = 1,0 cal/g.ºC) a 20 ºC. Admitindo que não haja perdas de calor a considerar, qual a temperatura final de equilíbrio térmico?

2-      Qual é a quantidade de calor necessária para transformar 50 gramas de gelo a -20 ºC em água a 40 ºC, conhecendo o calor específico do gelo (0,50 cal/g.ºC), o calor específico da água (1,0 cal/g.ºC) e o calor latente de fusão do gelo (80 cal/g)?


3-      Ao chegar à tarde em casa, após um intenso dia na escola, Zezinho resolveu preparar uma refrescante limonada. Num copo de capacidade térmica desprezível, colocou 200 gramas de limonada a 20 ºC e certa massa de gelo a 0 ºC. Desprezando as trocas de calor com o meio e sabendo que, no equilíbrio térmico há ainda 10 gramas de gelo flutuando no líquido, determine a massa m inicial de gelo utilizada por Zezinho. São dados: calor específico da limonada = 1,0 cal/g.ºC e calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g.

4-      Qual seria a temperatura final de equilíbrio se Zezinho tivesse preparado uma segunda limonada com 425 gramas de líquido a 20 ºC e 250 gramas de gelo a -20 ºC? Sabe-se que o calor específico do gelo é 0,50 cal/g.ºC; o da limonada é 1,0 cal/g.ºC e o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g.










Deus seja louvado!

5 comentários:

Josenilson Soares disse...

Resolução

Tomar θ = t = Temperatura

1- Q1 = m. cm . ∆θm → 750 . 0,040 . (150 – θ) → Q1 = - 30θ + 4500

Q 2 = m . ca . ∆θa → 360 . 1 (θ – 20) → Q2 = 360θ – 7200

Q1 = Q2 → - 30θ + 4500 = 360θ – 7200 → 4500 + 7200 = 360θ + 30θ → 11700 = 390θ
→ θ = 11700/390 → θ = 30 °C
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2- Q1 = m. cg . ∆θ → 50 . 0,50 . 20 → Q1 = 500 cal

Q2 = m. Lf → 50 . 80 → Q2 = 4000 cal

Q3 = m. ca . ∆θ → 50 . 1,0 . 40 → Q3 = 2000 cal

Q = Q1 + Q2 + Q3 → 500 + 4000 + 2000 → Q = 6500 cal
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3- Q1 = ma . ca . ∆θ → 200 . 1,0 . (-20) → Q1 = -4000 cal

Q2 = mg . Lf → (m – 10) . 80 → Q2 = 80m - 800

Q1 + Q2 = 0 → -4000 + 80m – 800 = 0 → 80m = 4800 → m = 60 g
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4- Q1 = mg . cg . ∆θ → 250 . 0,50 . 20 → Q1 = 2500 cal

Q2 = mg . Lf → 250 . 80 → Q2 = 20000 cal

Q3 = ma . ca . ∆θ → 425 . 1,0 . (-20) → Q3 = -8500 cal

Para derreter o gelo por completo até obter água a 0 °C é necessário fornecer 22500 calorias, a quantidade de calor de Q1 e Q2 juntos: Q = Q1 + Q2 → 2500 + 20000 → Q = 22500 cal. Por outro lado a água só pode fornecer ao gelo 8500 calorias. Portanto a quantidade de calor que a água pode fornecer ao gelo não é suficiente para derretê-lo por completo. Concluímos assim que a temperatura final é θf = 0 °C.

Anônimo disse...

parabéns pelo grande professor que vc é...

michele disse...

amo suas aulas...

alessandra disse...

Muiito interesssante josenilson..parabéns pelo seu blog..

Unknown disse...

Super me ajudaram nessa matéria ...