Questão 31
AFA 2022
(AFA - 2022 - Modelo A - Questão 31) Para determinar o calor específico de um objeto de material desconhecido, de massa igual a 600g, um professor sugeriu aos alunos um procedimento que foi realizado em duas etapas.
1ª etapa: no interior de um recipiente adiabático, de capacidade térmica desprezível, colocou-se certa quantidade de água que foi aquecida por uma resistência elétrica R. Utilizando-se de um amperímetro A e de um voltímetro V, ambos ideais, manteve-se a voltagem e a corrente fornecidas por uma bateria em 2A e 20V, conforme ilustrado na figura 1.
Com a temperatura lida no termômetro T, obteve-se, em função do aquecimento
, o gráfico representado na figura 2.
2ª etapa: repete-se a experiência, desde o início, desta vez, colocando o objeto de material desconhecido imerso na água. Sem alterar a quantidade de água, a corrente e a tensão no circuito elétrico, obteve-se o gráfico representado na figura 3.
Considerando que, em ambas as etapas, toda energia elétrica foi dissipada por efeito Joule no resistor R, pode-se concluir que o calor específico do material que é feito o objeto é, em cal/(g.°C) igual a
0,15
0,20
0,35
0,80
Gabarito:
0,20
Resolução:
A potência dissipada pela resistência é dada por:
Na primeira situação, X kg de água são aquecidos e sofrem uma variação de 20ºC em 16 minutos.
Na segunda situação, (X+0,6) kg - X kg de água e 600g do material - são aquecidos em 16 minutos e sofrem uma variação de 16 ºC.
Da primeira experiência, temos:
.
Isolando o X:
.
.
Na segunda situação, a capacidade térmica do sistema é dada por: .
Como temos o algarismo 16 dos dois lados da equação, podemos simplificar, logo:
A questão pediu a resposta em cal/(g ºC).
Portanto, .