UEM 2015 (Verão, Conhecimentos Específicos) — questão 17 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: aplicar $Q = mc\Delta\theta$, $Q = mL$ e o balanço de calor no calorímetro.

(01) Verdadeira. Em 4 min = 240 s, a água recebe $100 \times 240 = 24\,000$ cal:

$$\Delta\theta = \frac{Q}{m\,c} = \frac{24\,000}{1000 \cdot 1} = 24\ {}^{\circ}\text{C}$$

A temperatura vai de 20 °C a 44 °C.

(02) Falsa. O calor cedido pelo alumínio é recebido pela água:

$$m_{Al}\,c_{Al}\,(71 - \theta) = m\,c\,(\theta - 20)$$

$$20\,(71 - \theta) = 1000\,(\theta - 20)$$

$$1420 - 20\,\theta = 1000\,\theta - 20\,000$$

$$\theta = \frac{21\,420}{1020} = 21\ {}^{\circ}\text{C}$$

A água, com capacidade térmica 50 vezes maior (1000 cal/°C contra 20 cal/°C), quase não esquenta. Um equilíbrio perto de 46 °C, quase no meio entre 20 °C e 71 °C, só aconteceria se as capacidades térmicas fossem parecidas.

(04) Verdadeira. Esfriar de 10 °C a 0 °C e depois solidificar:

$$Q_1 = 1000 \cdot 1 \cdot 10 = 10\,000\ \text{cal}$$

$$Q_2 = 1000 \cdot 80 = 80\,000\ \text{cal}$$

$$Q = 90\,000\ \text{cal} = 90\ \text{kcal}$$

(08) Falsa. A definição descrita, referente a 1 g da substância, é a do calor específico. A capacidade térmica é do corpo inteiro: o calor para elevar de 1 °C a temperatura do corpo, $C = mc$.

(16) Falsa. Agora a troca é ao contrário: o calor para variar de uma unidade a temperatura de um corpo (qualquer que seja a sua massa) é a capacidade térmica. O calor específico se refere à unidade de massa.

⚠️ A armadilha: as (08) e (16) trocam as definições entre si: calor específico é “por grama e por grau”; capacidade térmica é “do corpo, por grau”.

A ideia em uma frase: no calorímetro, calor cedido = calor recebido; e calor específico é da substância (por grama), capacidade térmica é do corpo.

Resposta: soma 05 (01 + 04).