PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 77 (CFS 1) da EEAR 2022
– Duas amostras “A” e “B” de água no estado líquido de mesma massa (m) e mesmo calor específico (c) possuem temperatura iniciais diferentes \text{T}_{\text{IA}} e \text{T}_{\text{IB}}, sendo \text{T}_{\text{IA}} maior que \text{T}_{\text{IB}}. A mistura obtida com as duas amostras, após algum tempo, atinge a temperatura final \text{T}_{\text{F}}. A quantidade de calor que a amostra “A” cedeu é igual a ______ .
- A\text{mc}\left(\dfrac{\text{T}_{\text{IA}} + \text{T}_{\text{IB}}}{2}\right)
- B\text{mc}\left(\dfrac{\text{T}_{\text{IB}} - \text{T}_{\text{IA}}}{2}\right)
- C\text{mc}\left(\dfrac{\text{T}_{\text{IA}} - \text{T}_{\text{IB}}}{2}\right)
- D\text{mc}\left(\dfrac{\text{T}_{\text{IB}} - 2\text{T}_{\text{IA}}}{2}\right)
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Resolução comentada
Na convenção de sinais da calorimetria, o calor recebido é positivo e o calor cedido é negativo. Como A está inicialmente mais quente, ela perde calor para B até que ambas atinjam a mesma temperatura.
Considerando que não há troca de calor com o ambiente, a soma dos calores trocados é zero:
Usando Q=mc(T_F-T_I) para cada amostra:
Como as massas e os calores específicos são iguais, podemos cancelar mc e obter:
Agora, substituímos essa temperatura na expressão do calor trocado por A:
Como T_{IA}>T_{IB}, o resultado é negativo, confirmando que A cedeu calor. A expressão positiva da alternativa C corresponde apenas ao módulo desse calor, não ao seu valor com a convenção de sinais.
Alternativa B.
Pegadinha: A alternativa C engana por apresentar um valor positivo para o calor cedido, que é negativo na convenção de sinais da calorimetria.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AMultiplica mc pela temperatura final, em vez de pela variação de temperatura de A.
- CApresenta o módulo do calor cedido, sem o sinal negativo usado para a perda de calor.
- DNão resulta da subtração correta entre a temperatura final e a temperatura inicial de A.
Assunto: Calorimetria: calor sensível e trocas de calor.
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Fonte: EEAR 2022 · CFS 1. Prova oficial ↗