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 . Um aquecedor transfere continuamente 3000W de potência para o sistema, levando-o à temperatura final . O gráfico e a tabela apresentam os diversos processos pelos quais o sistema passa em função do tempo. Processo Intervalo de tempo (s) :---: :---: :---: I 20 II 0 III 200 IV 0 V 28 a) Determine a energia total, E , fornecida pelo aquecedor desde até . 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 1,2106J , determine a massa, M , do material. d) Determine o calor específico a pressão constante, cp , desse material no estado líquido. Note e adote: :--- Calor latente de vaporização do material = . Desconsidere as capacidades térmicas do cilindro e do pistão.

Questão F02 da 2ª fase da FUVEST 2017

3º dia · Física

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 T_i = -134\ ^\circ\text{C}. Um aquecedor transfere continuamente 3000\text{ W} de potência para o sistema, levando-o à temperatura final T_f = 114\ ^\circ\text{C}. O gráfico e a tabela apresentam os diversos processos pelos quais o sistema passa em função do tempo.

Gráfico da temperatura T em graus Celsius versus o tempo t em segundos, mostrando o aquecimento e as mudanças de fase de um material a partir de -134 °C até além de 100 °C ao longo de mais de 750 segundos.

Processo	Intervalo de tempo (s)	\Delta T\ (^\circ\text{C})
I	0 - 24	20
II	24 - 78	0
III	78 - 328	200
IV	328 - 730	0
V	730 - 760	28

a) Determine a energia total, E, fornecida pelo aquecedor desde T_i = -134\ ^\circ\text{C} até T_f = 114\ ^\circ\text{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 \times 10^6\text{ J}, determine a massa, M, do material.

d) Determine o calor específico a pressão constante, c_p, desse material no estado líquido.

Note e adote:
Calor latente de vaporização do material = 800\text{ J/g}. Desconsidere as capacidades térmicas do cilindro e do pistão.

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Resolução comentada Em breve: a resolução passo a passo desta questão.

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Questão F02 no caderno da 2ª fase da FUVEST 2017