Questão de fisica 2 (ajuda por favor)

Professor Rafael W.

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Respondeu há 4 anos

Melhor resposta

Essa foi a melhor resposta, escolhida pelo autor da dúvida

Bom dia Felipe, vamos lá!

A primeira coisa que você precisa notar é que os dois corpos estão em contato e estão isolados de tudo. Então, todo calor que o corpo A perder será absorvido pelo corpo B.

Além disso, o a água estão congelada, então ocorrem dois processos para ela, uma parte do calor absorvido será utilizado para transformar o gelo em água (nessa etapa a água permanece na mesma temperatura de 0 C°) e outra parte do calor absorvido será utilizada para elever a temperatura da água líquida.

Vamos começar pela primeira etapa, calculando a quantidade de energia necessária para fazer o gelo virar líquido. Durante esse processo, chamado de fusão, a água apresenta o calor latente (L) e utilizamos a seguinte expressão:

Q = L*m

Aqui precisamos cuidar com as unidades. O calor latente da água L = 300 KJ/Kg, então a massa também precisa estar em Kg. Assim, m = 0,2 Kg. Colocando na equação:

Q = 300 KJ/kg * 0,2 Kg =>  Q = 60 kJ (resposta da a)

Então, dos 80 KJ que o gelo recebe, 60 KJ são utilizados pra transformar o gelo em água, sobrando 20 KJ para aumentar a sua temperatura. Para esse processo de aumentar a temperatura de um líquido, a água apresenta o chamado calor específico, Ce = 4kj/kg*K. Como iremos realizar uma subtração de temperaturas, não preciso me preocupar com o K alí nas unidade. A fórmula para o processo de aumento de temperatura do corpo é:

Q = m*Ce*(Tf - Ti).

Queremos descobrir agora a temperatura final da água, então podemos substituir as informações que já sabemos.

20 KJ = 0,2Kg * 4KJ/Kg*K * (Tf - 0).              0 é a temperatura inicial da água em forma líquida, e 20 KJ é o calor que sobrou para aumentar essa temperatura.

Tf = 20/0,8  => Tf = 25 °C (resposta da letra b)

Agora, podemos descobrir a capacidade térmica do corpo A. A capacidade térmica é: C = m*c, ou seja, é o produto do calor específico pela massa. Podemos usar a mesma equação anterior, mas agora substiruir m*c por C, obtemos.

Q = C * (Ti - Tf)    Nesse caso, o Q euqivale aos 80KJ perdidos, e por ser o corpo A, a temperatura inicial são os 75 °C e a Temperatura final será menor. Além disso, por eles estarem em contato, ambos entrarão em equilíbrio térmico, ou seja, a temperatura final dos dois corpos será a mesma.

80 KJ = C * (75 - 25)K

C = 80 KJ / 50 K

C = 1,6 KJ/K (resposta de letra c)

Espero ter ajudado!