UNIOESTE 2015 — questão 19 de Física

Gabarito CCalorimetria — curva de aquecimento com fusãoConcurso Vestibular · Conhecimentos Gerais
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 19 de Física do UNIOESTE 2015

Enunciado em texto

Duzentos gramas de uma substância no estado sólido são colocados em um recipiente com um termômetro. O conjunto, inicialmente a 20 ºC, é colocado em uma estufa, que fornece 40,0 cal.s−140{,}0\ \text{cal.s}^{-1}. A temperatura da substância é tomada a cada minuto e fornece uma curva de aquecimento que está reproduzida na figura abaixo. Supondo que tanto a capacidade térmica do termômetro quanto a capacidade térmica do recipiente são desprezíveis, assinale a alternativa CORRETA.

[Gráfico: Temperatura (°C), de 0 a 120, × Tempo (min), de 0 a 5. A temperatura sobe em reta de 20 °C (t = 0) a 80 °C (t = 2 min), fica constante em 80 °C de 2 a 3 min e volta a subir em reta até 120 °C em t = 5 min.]

(A) O calor específico da substância no estado sólido é igual a 0,15 cal.g−1.∘C−10{,}15\ \text{cal.g}^{-1}.{}^{\circ}\text{C}^{-1}.

(B) O calor específico da substância no estado líquido é igual a 0,10 cal.g−1.∘C−10{,}10\ \text{cal.g}^{-1}.{}^{\circ}\text{C}^{-1}.

(C) O calor latente de fusão da substância é igual a 12,0 cal.g−112{,}0\ \text{cal.g}^{-1}.

(D) A temperatura do ponto triplo desta substância é 80 ºC.

(E) A substância absorveu 600 cal nos 5 minutos analisados.

(Enunciado e figura: Vestibular UNIOESTE 2015 — Unioeste.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE).

Resolução comentada

O que a questão pede: calor específico, calor latente e calor total, lidos da curva de aquecimento.

Passo 1 — calor por minuto. A estufa fornece 40,0 cal por segundo:

40×60=2400 cal/min40 \times 60 = 2400\ \text{cal/min}

Passo 2 — o patamar (fusão). Entre 2 e 3 min a temperatura fica em 80 °C: é a fusão. Em 1 min a substância recebe 2400 cal:

L=Qm=2400200=12,0 cal/gL = \frac{Q}{m} = \frac{2400}{200} = 12{,}0\ \text{cal/g}

A alternativa C está correta.

Conferindo as outras:

Sólido (0 a 2 min, de 20 °C a 80 °C):

cs=4800200×60=0,40 cal/g ∘Cc_s = \frac{4800}{200 \times 60} = 0{,}40\ \text{cal/g}\,{}^{\circ}\text{C}

Líquido (3 a 5 min, de 80 °C a 120 °C):

cl=4800200×40=0,60 cal/g ∘Cc_l = \frac{4800}{200 \times 40} = 0{,}60\ \text{cal/g}\,{}^{\circ}\text{C}

Então (A) e (B) são falsas. (D) 80 °C é a temperatura de fusão nessa pressão; o ponto triplo é outro ponto do diagrama de fases, que o gráfico não informa. (E) em 5 min a substância recebe 5 × 2400 = 12 000 cal.

⚠️ A armadilha: esquecer de passar de segundos para minutos e usar 40 cal por minuto: tudo sairia 60 vezes menor (por exemplo, L = 0,2 cal/g).

A ideia em uma frase: com fonte de potência constante, calor = potência × tempo; nas rampas sai o calor específico, no patamar sai o calor latente.

Resposta: alternativa C (L = 12,0 cal/g).

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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