No interior de um calorímetro, totalmente preenchido por 0,40 kg de certa substância, há um termômetro e um resistor elétrico, todos inicialmente em equilíbrio térmico, na temperatura de 40°C. No instante t = 0, o resistor foi conectado a uma bateria, passando a dissipar 80 watts. A leitura do termômetro permitiu a construção do gráfico da temperatura T da substância em função do tempo t, mostrado na figura. Considerando que toda a energia dissipada pelo resistor é absorvida pela substância, o calor específico da substância, em J/g°C, é igual a
- A) 3,0
- B) 3,5
- C) 4,0
- D) 4,5
- E) 5,0
Resposta:
A alternativa correta é letra E) 5,0
O gráfico desta questão está com uma falha de impressão que dificulta a visualização das temperaturas. No intervalo de tempo entre t = 0 e t = 500 s a temperatura passou de 40^circ C para 60^circ C.
Vamos calcular a quantidade de energia dissipada pelo resistor em 500 s. Essa energia será transferido para a substância, aumentando sua temperatura, por esse motivo chamaremos essa energia de quantidade de calor (Q).
Pot = dfrac{Q}{Delta t}
Q = Pot times Delta t
Q = 80 times 500
Q = 40,000,J
Agora utilizando a equação da calorimetria:
Q = m , c , Delta theta
Convertendo a massa da substância em gramas, pois a resposta deve ser dada em J/g^circ C:
m = 0,4,kg = 400,g
Substituindo na equação da calorimetria:
40,000 = 400 cdot c cdot (60-40)
40,000 = 8,000c
c=dfrac{40,000}{8,000}
c = 5,0,J/g ^circ C
Portanto o calor específico da substância é de color{#3498db}{5,0 ,J/g^circ C}.
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