Questão 91 da EEAR 2013

Question

– Em um laboratório de Física, 200g de uma determinada substância, inicialmente sólida, foram analisados e os resultados foram colocados em um gráfico da temperatura em função do calor fornecido à substância, conforme mostrado na figura a seguir. Admitindo que o experimento ocorreu à pressão normal (1 atm), determine, respectivamente, o valor do calor específico no estado sólido, em \frac{\text{cal}}{\text{g}^\circ\text{C}} e o calor latente de fusão, em cal/g, da substância.

Gráfico da temperatura em graus Celsius em função da quantidade de calor em quilocalorias, mostrando o aquecimento da substância no estado sólido de 150 a 650 graus Celsius de 0 a 20 kcal, patamar de fusão a 650 graus Celsius de 20 a 39 kcal, e posterior aquecimento no estado líquido a partir de 39 kcal.

A
0,2 e 95.
B
2,0 e 95.
C
0,5 e 195.
D
0,67 e 195.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 91 da EEAR 2013

Exame de escolaridade · Física: Mudanças de estado físico e calor latente

– Em um laboratório de Física, 200g de uma determinada substância, inicialmente sólida, foram analisados e os resultados foram colocados em um gráfico da temperatura em função do calor fornecido à substância, conforme mostrado na figura a seguir. Admitindo que o experimento ocorreu à pressão normal (1 atm), determine, respectivamente, o valor do calor específico no estado sólido, em \frac{\text{cal}}{\text{g}^\circ\text{C}} e o calor latente de fusão, em cal/g, da substância.

Gráfico da temperatura em graus Celsius em função da quantidade de calor em quilocalorias, mostrando o aquecimento da substância no estado sólido de 150 a 650 graus Celsius de 0 a 20 kcal, patamar de fusão a 650 graus Celsius de 20 a 39 kcal, e posterior aquecimento no estado líquido a partir de 39 kcal.

A
0,2 e 95.
B
2,0 e 95.
C
0,5 e 195.
D
0,67 e 195.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Na região do sólido, o calor recebido serve para aumentar a temperatura, então vale Q = m\,c\,\Delta\theta. No patamar de fusão, a temperatura fica constante em 650\ ^\circ\text{C} e o calor serve para mudar de estado, então vale Q = m\,L.

Calor específico do sólido: pelo gráfico, o sólido vai de 150\ ^\circ\text{C} a 650\ ^\circ\text{C} recebendo 20\ \text{kcal} = 20000\ \text{cal}. Então \Delta\theta = 650 - 150 = 500\ ^\circ\text{C}.

20000 = 200 \cdot c \cdot 500
c = \dfrac{20000}{100000} = 0{,}2\ \dfrac{\text{cal}}{\text{g}^\circ\text{C}}

Calor latente de fusão: o patamar vai de 20 a 39\ \text{kcal}, ou seja, Q = 19\ \text{kcal} = 19000\ \text{cal}.

19000 = 200 \cdot L
L = \dfrac{19000}{200} = 95\ \text{cal/g}

Assim, c = 0{,}2\ \text{cal/g}^\circ\text{C} e L = 95\ \text{cal/g}.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

BErra a potência de dez no calor específico (2,0 em vez de 0,2), provavelmente ao converter kcal em cal.
CCalor específico 0,5 sai de dividir pela massa ou usar a variação de temperatura de forma errada, e o 195 não corresponde ao patamar de 19 kcal.
DO 0,67 não sai de nenhuma conta correta e o 195 é inconsistente com 19000 cal / 200 g.

Assuntos: Mudanças de estado físico e calor latente, Calorimetria: calor sensível e trocas de calor.

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Fonte: EEAR 2013 · CFS. Prova oficial ↗