UNIFESP 2019 — questão 13 de Física
Enunciado em texto
A figura representa um calorímetro de fluxo, cuja função é medir o calor específico de determinado líquido de densidade 800 kg/m³. Esse líquido flui pelo aparelho com uma vazão constante de 3 L/min, entra à temperatura = 25 ºC e sai à temperatura = 30 ºC, depois de ter sido aquecido por um aquecedor de potência constante de 320 W.
(Figura: um recipiente com parede isolante (laranja) cheio do líquido (azul). O líquido entra pela esquerda, por um tubo onde está o termômetro , com a indicação “3 L/min”, e sai pela direita, por um tubo onde está o termômetro , também com “3 L/min”. Dentro do recipiente há um resistor, marcado “320 W”, ligado a uma bateria do lado de fora.)
Considere que todo calor fornecido pelo aquecedor seja absorvido pelo líquido.
a) Calcule a energia térmica, em J, dissipada pelo aquecedor, necessária para aquecer 6 L do líquido.
b) Determine o calor específico do líquido, em .
(Enunciado e figura: Vestibular Unifesp 2019, Conhecimentos Específicos — Unifesp/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de São Paulo (Unifesp) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: (a) quanta energia o aquecedor entrega enquanto passam 6 L de líquido; (b) com essa energia, o calor específico do líquido.
Item (a) — Passo 1: quanto tempo leva para passar 6 L. A vazão é 3 L por minuto:
Passo 2 — a energia. Potência é energia por tempo, e a do aquecedor é constante:
Item (b) — Passo 1: a massa de 6 L. A densidade está em kg/m³, então o volume vai em m³ (1 L = m³):
Passo 2 — o calor sensível. Todo o calor do aquecedor vai para o líquido, que esquenta de 25 °C para 30 °C, ou seja, Δθ = 5 °C:
Conferindo por minuto: em 1 min o aquecedor entrega 320 × 60 = 19 200 J a 3 L, que têm 2,4 kg. Então c = 19 200/(2,4 × 5) = 1 600 J/(kg·°C). Dá o mesmo, como tinha de dar: o regime é estacionário.
⚠️ A armadilha: tratar o líquido como água e usar 1 L = 1 kg. Com m = 6 kg, sairia c = 38 400/30 = 1 280 J/(kg·°C), errado. A densidade do líquido é 800 kg/m³: cada litro tem 0,8 kg.
A ideia em uma frase: no calorímetro de fluxo, a energia entregue em um intervalo, P·Δt, aquece a massa que passou nesse intervalo, m·c·Δθ — iguale as duas e ache c.
Resposta: (a) 38 400 J (3,84 × 10⁴ J); (b) c = 1 600 J/(kg·°C).
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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