Questão 2
FUVEST 2017
(Fuvest 2017 - 2ª fase - 3º dia) Um cilindro termicamente isolado tem uma de suas extremidades fechadas por um pistão móvel, também isolado, que mantém a pressão constante no interior do cilindro. O cilindro contém uma certa quantidade de um material sólido à temperatura Ti = -134 °C. Um aquecedor transfere continuamente 3000 W de potência para o sistema, levando-o à temperatura final Tf = 114 °C. O gráfico e a tabela apresentam os diversos processos pelos quais o sistema passa em função do tempo.
a) Determine a energia total, E, fornecida pelo aquecedor desde Ti = -134 °C até Tf = 114 °C.
b) Identifique, para esse material, qual dos processos (I, II, III, IV ou V) corresponde à mudança do estado sólido para o estado líquido.
c) Sabendo que a quantidade de energia fornecida pelo aquecedor durante a vaporização é 1,2 x 106 J, determine a massa, M, do material.
d) Determine o calor específico a pressão constante, cp, desse material no estado líquido.
Gabarito:
Resolução:
a) A potência do aquecedor é constante, e pela tabela sabemos que o intervalo de tempo total é de 760 segundos.
Logo, a energia fornecida é:
.
b)A substância começa no estado sólido, aquece durante o processo I até chegar na temperatura de fusão, e é o processo II que corresponde à mudança de estado sólido para estado líquido. Durante a mudança de estado não há variação da temperatura da substância.
c) Q = ML.
1,2*106 J = M*800 J/g.
M = 1,5*103 g = 1,5 kg.
d) A energia fornecida para a sustância no estado líquido é dada por:
Elíquido = 3000*(328-78) = 7,5*105 J.
E há uma variação de 200ºC.