UFRGS 2014 — questão 15 de Física
Enunciado em texto
Instrução: As questões 15 e 16 referem-se aos enunciados e gráfico abaixo.
O gráfico representa, em um processo isobárico, a variação em função do tempo da temperatura de uma amostra de um elemento puro cuja massa é de 1,0 kg, observada durante 9 minutos.
[Gráfico: temperatura T (°C), de 0 a 80, no eixo vertical, contra o tempo t (min), de 0 a 9, no eixo horizontal, com grade de 10 em 10 °C e de 1 em 1 min. A curva é uma reta subindo de (0 min; 0 °C) até (3 min; 40 °C), depois um patamar horizontal em 40 °C de 3 a 6 min, e depois outra reta subindo de (6 min; 40 °C) até (9 min; 70 °C).]
A amostra está no estado sólido a 0 °C no instante t=0 e é aquecida por uma fonte de calor que lhe transmite energia a uma taxa de J/min, supondo que não haja perda de calor.
A partir dos dados do gráfico, pode-se afirmar que esse elemento apresenta uma temperatura de fusão e um calor específico no estado líquido que são, respectivamente,
(A) 70 °C e 180 J/(kg.K).
(B) 70 °C e 200 J/(kg.K).
(C) 40 °C e 150 J/(kg.K).
(D) 40 °C e 180 J/(kg.K).
(E) 40 °C e 200 J/(kg.K).
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2014, Física — UFRGS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Comissão Permanente de Seleção (COPERSE).
Resolução comentada
O que a questão pede: ler no gráfico a temperatura de fusão e calcular o calor específico da fase líquida.
Passo 1 — a temperatura de fusão. A amostra começa sólida. Enquanto funde, recebe calor e a temperatura não muda: é o patamar horizontal, em 40 °C (de 3 a 6 min).
Passo 2 — a fase líquida. Depois do patamar, de 6 a 9 min, a amostra é líquida e esquenta de 40 °C para 70 °C. Em 3 min, a fonte entrega:
Passo 3 — o calor específico, com °C = 30 K:
⚠️ A armadilha: usar o primeiro trecho, o do sólido: 6 000 J para subir 40 °C dá 150 J/(kg·K), a alternativa C. Esse é o calor específico do sólido, não do líquido. E 70 °C (alternativas A e B) é só a temperatura final, não uma mudança de fase.
A ideia em uma frase: na curva de aquecimento, patamar é mudança de fase; nos trechos inclinados, c = Q/(mΔT), com Q = potência × tempo.
Resposta: alternativa E (40 °C e 200 J/(kg·K)).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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