UNICAMP 2026 (2ª fase) — questão 11 de Física
Enunciado em texto
A caracterização das propriedades térmicas dos materiais é de suma importância para o seu emprego em múltiplas aplicações, bem como para a busca de novos materiais. Uma classe particular desses materiais é chamada de Materiais de Mudança de Fase (PCM, do inglês Phase Change Materials) por apresentarem valores elevados do calor latente de fusão, vaporização, etc.
a) A parafina é um componente encontrado em alguns PCMs. Uma amostra de parafina, inicialmente na sua temperatura de fusão, recebe calor a uma potência líquida, já excluindo-se as perdas, dada por W. Sendo cal/g o calor latente de fusão dessa amostra, quanto tempo será necessário para fundir uma massa g da parafina?
Dado: 1 cal 4 J.
b) No espaço de respostas, o gráfico representa a temperatura em função do tempo de duas amostras metálicas, Al e Cu, durante o aquecimento de cada uma delas produzido pela absorção de energia de um laser. As amostras, tendo massas idênticas e estando sujeitas a condições de troca de calor similares, apresentam tempos de aquecimento diferentes, uma vez que têm calores específicos bem distintos: J/(kg·°C) e J/(kg·°C). Se a massa da amostra de Al for dada por kg, qual é o calor nela armazenado desde o instante até s?
(Gráfico: temperatura (°C), de 20,00 a 20,08, com números a cada 0,02 e grade a cada 0,005, em função do tempo (s), de 0,00 a 0,20, com números a cada 0,05 e grade a cada 0,01. As duas curvas partem de 20,00 °C em e sobem cada vez mais devagar. A do Cu sobe mais depressa e chega perto de 20,075 °C em 0,20 s. A do Al passa por 20,03 °C em 0,05 s, por cerca de 20,05 °C em 0,10 s e por 20,06 °C em 0,15 s, chegando perto de 20,067 °C em 0,20 s.)
(Enunciado e figura: Vestibular Unicamp 2026, 2ª fase — Comvest/Unicamp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à UNICAMP.
Resolução comentada
O que a questão pede: (a) o tempo para derreter 20 g de parafina com 30 W; (b) o calor absorvido pela amostra de alumínio até 0,15 s.
Item (a) — o calor necessário. A parafina já está na temperatura de fusão, então todo o calor vai para a mudança de fase: . Passando o calor latente para joules, J/g:
Item (a) — o tempo. Potência é energia por tempo, :
Item (b) — a leitura do gráfico. Na curva do Al, em s a temperatura é 20,06 °C; em era 20,00 °C. Então °C.
Item (b) — calor sensível:
⚠️ A armadilha: no item (b), usar 20,06 °C (a temperatura) no lugar da variação 0,06 °C, ou ler a curva do Cu, que em 0,15 s está perto de 20,075 °C. No item (a), esquecer a conversão de calorias: com “J/g” sairia 40 s.
A ideia em uma frase: mudança de fase usa Q = mL e calor sensível usa Q = mcΔθ; o tempo vem de Q = P·Δt.
Resposta: (a) s; (b) J.
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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