Questão 9 (1º semestre · 2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2010

Resolução comentada

a) Pelo enunciado, Q = m \cdot c \cdot \Delta T. O calor fornecido ao conjunto (metal + água) se divide entre o cilindro e a água. Se os dois chegam à mesma temperatura final, temos:

O calor Q, a massa do metal e a massa de água (1 kg) são iguais nos três cilindros. Assim, a elevação de temperatura da água é maior quando c_{metal} é menor, pois o denominador diminui.

Pela tabela, o menor calor específico é o do chumbo (0{,}128\ \text{J/g K}), contra 0{,}385 do cobre e 0{,}450 do ferro. O chumbo precisa de pouco calor para se aquecer, retém menos energia e repassa mais para a água. Por isso, a mesma quantidade de calor aquece a água mais rapidamente no cilindro de chumbo.

Resposta: no cilindro de chumbo, que tem o menor calor específico.

b) Metais em contato com a água podem liberar íons para ela, principalmente com aquecimento. O chumbo é um metal pesado tóxico e cumulativo no organismo, e os íons \ce{Pb^{2+}} causam saturnismo, com danos ao sistema nervoso, aos rins e ao sangue. Já o ferro é um nutriente essencial e o cobre também é necessário em pequenas quantidades, sendo usado em tubulações de água potável. Portanto, a água que ficou em contato com o chumbo não deve ser consumida.

Resposta: no cilindro de chumbo, pela toxicidade dos íons de chumbo.

Assunto: Combustão e poder calorífico.