FSICA PROJETO REVISO 2018 MW TROCA DE CALOR

FÍSICA - PROJETO REVISÃO 2018 MW TROCA DE CALOR SENSÍVEL PROFESSOR JOSÉ LUIZ

Calorímetro Recipiente termicamente isolado que evita troca de calor entre o seu conteúdo e o meio externo. Em princípio, um calorímetro ideal não deveria trocar calor com os corpos de seu interior, mas na prática isso ocorre. Portanto, em alguns casos, vamos considerar a capacidade térmica do calorímetro no equacionamento da troca de calor. Imagem: Akshat Goel / Creative Commons Attribution-Share Alike 3. 0 Unported

Calorímetro A garrafa térmica é um tipo de calorímetro. Com a finalidade de isolar termicamente o conteúdo de uma garrafa térmica do meio ambiente, adotam-se os seguintes procedimentos: • As paredes internas são feitas de vidro, que, por ser mau condutor, atenua a troca de calor por condução; • as paredes internas são duplas, separadas por uma região de vácuo, cuja função é evitar a condução do calor que passa pelas paredes de vidro. Imagem: Henna / Creative Commons Attribution-Share Alike 1. 0 Generic

Calorímetro • O vidro de que são feitas as paredes internas da garrafa é espelhado, para que o calor radiante seja refletido, atenuando assim as trocas por irradiação. • Para evitar as possíveis trocas de calor por convecção, basta fechar a garrafa, pois dessa forma as massas fluidas internas não conseguem sair do sistema. • É evidente que não existe o isolamento térmico perfeito; assim, apesar dos cuidados citados, após um tempo relativamente grande (várias horas), o conteúdo da garrafa térmica acaba atingindo o equilíbrio térmico com o meio ambiente. Imagem: Henna / Creative Commons Attribution. Share Alike 1. 0 Generic A garrafa térmica é um tipo de calorímetro.

Trocas de calor - ∑Q = 0 Aparelho utilizado em laboratório com o objetivo de realizar experiências envolvendo trocas de calor entre corpos ou substâncias, evitando a perda de calor.

Trocas de calor Num sistema de vários corpos, termicamente isolados do meio externo, a soma das quantidades de calor por eles trocados é igual a zero. Para um sistema de n corpos, escrevemos: No caso de o sistema não estar termicamente isolado ou de o calorímetro não ser ideal, devemos levar em conta a troca de calor dos corpos com o ambiente.

Vamos Exercitar?

Trocas de calor Um recipiente termicamente isolado contém 500 g de água na qual se mergulha uma barra metálica homogênea de 250 g. A temperatura inicial da água é 25, 0°C e a da barra 80, 0°C. Considerando o calor específico da água igual a 1, 00 cal/g. °C, o do metal igual a 0, 056 cal/g. °C e desprezando a capacidade térmica do recipiente, determine a temperatura do equilíbrio térmico.

Exercício 01 Massas iguais de cinco líquidos distintos, cujos calores específicos estão dados na tabela adiante, encontram-se armazenadas, separadamente e à mesma temperatura, dentro de cinco recipientes com boa isolação e capacidade térmica desprezível. Se cada líquido receber a mesma quantidade de calor, suficiente apenas para aquecê-lo, mas sem alcançar seu ponto de ebulição, aquele que apresentará temperatura mais alta, após o aquecimento, será: a) a água. b) o petróleo. c) a glicerina. d) o leite. e) o mercúrio. Tabela Líquido Água Petróleo Glicerina Leite Mercúrio Calor Específico (J/9°C) 4, 19 2, 09 2, 43 3, 93 0, 14

Resolução Resposta: e) o mercúrio: c = 0, 14 J/g. ºC Pela equação geral da calorimetria (Qs = m. c. ∆T), percebemos que a variação de temperatura é inversamente proporcional ao calor específico da substância. Ou seja, vai sofrer MAIOR VARIAÇÃO DE TEMPERATURA aquela substância que apresentar MENOR CALOR ESPECÍFICO. Resposta: e)

Exercício 02 Um bloco de massa 2, 0 kg, ao receber toda energia térmica liberada por 1000 g de água que diminuem a sua temperatura de 1°C, sofre um acréscimo de temperatura de 10°C. O calor específico do bloco, em cal/g. °C, é: (Adote: cágua: 1, 0 cal/g. °C) a) 0, 2 b) 0, 1 c) 0, 15 d) 0, 05 e) 0, 01

Resolução Sabemos que: Substituindo os valores, obtemos: Como todo calor liberado pela água vai ser aproveitado para aquecer o bloco, temos que: Resposta: d)

Exercício 03 Um frasco contém 20 g de água a 0°C. Em seu interior é colocado um objeto de 50 g de alumínio a 80°C. Os calores específicos da água e do alumínio são respectivamente 1, 0 cal/g°C e 0, 10 cal/g°C. Supondo não haver troca de calor com o frasco e com o meio ambiente, a temperatura de equilíbrio dessa mistura será: a) 60°C b) 16°C c) 40°C d) 32°C e) 10°C

Resolução Substituindo os valores, obtemos: Sabemos que: Como não vai haver troca de calor com o meio externo, temos que: Resposta: b)

Exercício 04 Quando dois corpos de tamanhos diferentes estão em contato e em equilíbrio térmico, e ambos isolados do meio ambiente, pode-se dizer que: a) o corpo maior é o mais quente. b) o corpo menor é o mais quente. c) não há troca de calor entre os corpos. d) o corpo maior cede calor para o corpo menor. e) o corpo menor cede calor para o corpo maior. Resolução Como os corpos estão em equilíbrio térmico, não vai existir calor, visto que CALOR É A ENERGIA TÉRMICA EM TR NSITO devido a diferenças de temperatura entre os corpos. Resposta: c)

Exercício 05 É preciso abaixar de 3°C a temperatura da água da bacia, para que o nosso amigo possa tomar banho confortavelmente. Para que isso aconteça, quanto calor deve ser retirado da água? O caldeirão contém 10 kg de água e o calor específico da água é 1 cal/g°C. Imagem: Richfife / Domínio Público a) 20 kcal b) 10 kcal c) 50 kcal d) 30 kcal e) Precisa-se da temperatura inicial da água para determinar a resposta.

Resolução Sabemos que: Da equação geral da calorimetria, temos Substituindo os valores, obtemos: O sinal negativo indica que o calor foi retirado da água. Resposta: d)

BOM ESTUDO!