Exercícios sobre capacidade térmica

A respeito dos conceitos de capacidade térmica e calor específico, marque a alternativa correta:

a) A capacidade térmica refere-se à substância, enquanto o calor específico depende da quantidade de substância existente.

b) A capacidade térmica é a quantidade de calor necessária para que 1 g da substância eleve a sua temperatura em 1 °C.

c) O calor específico é fruto da razão entre a quantidade de calor recebida por um corpo e o tempo gasto na troca de energia.

d) A capacidade térmica é uma grandeza que depende da quantidade da substância e é determinada pelo produto da massa pelo calor específico.

e) Capacidade térmica e calor específico são sinônimos.

Um cubo feito de alumínio possui aresta de 1 cm. Sabendo que a densidade do alumínio é de 2,7 g/cm3 e que o calor específico do alumínio é 0,22 cal/g°C, determine a capacidade térmica aproximada desse cubo.

a) 6,0 x 10–1 cal/°C

b) 5 x 10–3 cal/°C

c) 4 x 10–3 cal/°C

d) 3 x 10–1 cal/°C

e) 2 x 10–3 cal/°C

Uma barra de cobre com massa de 200 g, inicialmente a 230°C, é colocada dentro de um recipiente que contém 200 g de água, inicialmente a 20°C. Sabendo que a temperatura final do equilíbrio térmico é de 25°C e que o recipiente e a água encontram-se na mesma temperatura, determine a capacidade térmica do recipiente em cal/°C.

DADOS: Calores específicos: c_COBRE = 0,03 cal/g°C; c_ÁGUA = 1 cal/g°C

a) 26

b) 36

c) 46

d) 56

e) 66

Dois corpos feitos da mesma substância possuem variações de temperatura diferentes ao serem expostos a uma mesma fonte térmica durante um mesmo intervalo de tempo. A grandeza que explica essa diferença na variação de temperatura mesmo que os elementos sejam da mesma substância é:

a) Calor específico

b) Densidade

c) Coeficiente de dilatação

d) Volume

e) Capacidade térmica

LETRA “D”

A capacidade térmica é uma grandeza que determina o comportamento de um corpo ao receber calor. O calor específico refere-se à substância, sendo a grandeza que determina a quantidade de calor necessária para que 1 g da substância eleve a sua temperatura em 1 °C.

LETRA “A”

Primeiramente devemos encontrar a massa de alumínio a partir da equação da densidade. Sabendo que a densidade é 2,7 g/cm3 e que o volume do cubo (aresta elevada ao cubo) corresponde a 1 cm3, temos:

d = m 
     v

d . v = m

m = 2,7 . 1

m = 2,7 g

Sabendo que a capacidade térmica é definida como o produto da massa do corpo pelo calor específico, temos:

C = m . c

C = 2,7 . 0,22

C = 0,594 = 5,9 x 10-1 cal/°C

LETRA “C”

Sabendo que, ao unir os elementos, a soma das quantidades de calor deve ser nula, temos:

Q_RECIPIENTE + Q_COBRE + Q_ÁGUA = 0

Utilizando a equação da quantidade de calor sensível para cada elemento, temos:

m_RECIPIENTE . c_RECIPIENTE . (25 – 20) + 200 . 0,03 . (25 – 230) + 200 . 1 (25 – 20) = 0

Como o produto da massa pelo calor específico é a capacidade térmica, podemos escrever:

C_RECIPIENTE . 5 - 1230 + 1000 = 0

5. C_RECIPIENTE = 1230 – 1000

5. C_RECIPIENTE = 230

C_RECIPIENTE = 230
                     5

C_RECIPIENTE = 46 cal/°C

LETRA “E”

A capacidade térmica é fruto do produto da massa do corpo pelo calor específico da substância. Como os blocos são feitos de mesmo material, o calor específico para ambos é o mesmo. Sendo assim, a diferença na variação de temperatura pode ser explicada pela diferença entre as capacidades térmicas dos elementos, gerada possivelmente por uma diferença de massa entre os dois corpos.