Exercícios sobre capacidade térmica
(FPS-PE) Pretende-se aquecer e ferver uma amostra de meio litro de água pura, mantida inicialmente na temperatura de 25 ºC, fazendo-se uso de um aquecedor elétrico com potência nominal de 1000 Watts. Sabendo-se que o volume de água a ser aquecido está acondicionado em um recipiente isolado do ambiente, cuja capacidade térmica vale 360 J/ºC e que o calor específico da água é igual a 4180 J/(kg ºC), o tempo necessário para iniciar o processo de vaporização da amostra de água é de aproximadamente:
a) 3 minutos
b) 30 minutos
c) 30 segundos
d) 10 minutos
e) 1 hora
Letra a).
A quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de meio litro de água (0,5 kg) até 100 °C – temperatura em que se inicia o processo de vaporização – pode ser determinada pela equação da quantidade de calor sensível.
Deve-se considerar a quantidade de energia que foi gasta no aquecimento do recipiente. Para isso, é possível utilizar a relação entre calor sensível e capacidade térmica (C).
A energia total gasta é a soma das quantidades de energia anteriores.
O tempo necessário para iniciar o processo de vaporização é determinado a partir da equação que define a potência. Essa grandeza pode ser calculada por meio da razão entre a quantidade de energia gasta pelo intervalo de tempo:
(UEA) Define-se a capacidade térmica de um corpo (C) como a razão entre a quantidade de calor que ele recebe (Q) e a correspondente variação de temperatura ocorrida (ΔT):
Se um corpo de capacidade térmica igual a 25 cal/ºC recebe calor de uma fonte durante 20 minutos com taxa constante de 50 cal/min, ele sofre uma variação de temperatura, em ºC, igual a
a) 10,0.
b) 40,0.
c) 50,0.
d) 62,5.
e) 84,5.
Letra b)
Sabendo que a taxa de recebimento de energia é de 50 cal/min, depois de 20 min, o corpo terá recebido 1000 cal de calor. A partir da capacidade térmica do corpo e da quantidade de calor recebida, pode-se determinar a variação de temperatura sofrida pelo corpo.
Leia as afirmações a respeito da capacidade térmica de um corpo e dê como resposta a soma dos valores das afirmações corretas.
01) A capacidade térmica é determinada pela razão entre a variação de temperatura de um corpo e a quantidade de calor recebida.
02) A capacidade térmica pode ser determinada pelo produto da massa pelo calor específico do corpo.
04) A unidade de medida da capacidade térmica, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades, é cal/ºC.
08) Se a capacidade térmica de um corpo for de 30 cal/ºC e sua massa corresponder a 2 kg, o calor específico desse material será de 0,015 cal/g°C.
16) A capacidade térmica é inversamente proporcional à massa da substância.
a) 14
b) 31
c) 23
d) 15
e) 7
Letra a)
01) Falsa. A capacidade térmica é determinada pela razão entre a quantidade de calor recebida por um corpo e a variação da temperatura.
02) Verdadeira.
04) Verdadeira.
08) Verdadeira.
16) Falsa. A capacidade térmica é diretamente proporcional à massa da substância.
SOMATÓRIO: 02 + 04 + 08 = 14
Determine a capacidade térmica, em cal/°C, para 300 g de uma substância que possui calor específico igual a 0,09 cal/g.ºC.
a) 9
b) 12
c) 15
d) 27
e) 33
Letra d)
A capacidade térmica pode ser determinada por meio produto da massa pelo calor específico da substância. Sendo assim, pode-se escrever:
