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Questão 82
Foi realizada uma experiência em que se utilizava uma lâmpada de incandescência para, ao mesmo tempo,
aquecer 100 g de água e 100 g de areia. Sabe-se que, aproximadamente, 1 cal = 4 J e que o calor específico
da água é de 1 cal/gºC e o da areia é 0,2 cal/gºC. Durante 1 hora, a água e a areia receberam a mesma quantidade de energia da lâmpada, 3,6 kJ, e verificou-se que a água variou sua temperatura em 8ºC e a areia em
30ºC. Podemos afirmar que a água e a areia, durante essa hora, perderam, respectivamente, a quantidade de
energia para o meio, em kJ, igual a
A)0,4 e 3,0.
B) 2,4 e 3,6.
C) 0,4 e 1,2.
D)1,2 e 0,4.
E) 3,6 e 2,4.
Resolução
Há dois sistemas de corpos a serem analisados, o constituído por água, lâmpada e meio (sistema 1) e o constituído por areia, lâmpada e meio (sistema 2).
Assim, os sistemas são termicamente isolados.
Logo:
∑Q = 0 ⇒ Q + Qlâmpada + Qmeio = 0
Como não há mudança de estado físico:
m ⋅ c ⋅ Δθ + Qlâmpada + Qmeio = 0
(1)
De acordo com o enunciado, a lâmpada fornece 3,6 kJ de energia, logo.
Qlâmpada = –3,6 kJ
Executando as devidas transformações de unidade:
careia = 0,2
cágua = 1
cal
J
kJ
= 0,2 ⋅ 4
= 0,8 ⋅ 10 –3
g°C
g°C
g°C
cal
kJ
= 4 ⋅ 10 –3
g°C
g°C
Assim,
•Para o sistema 1
mágua ⋅ cágua ⋅ Δθágua + Qlâmpada + Qmeio = 0
100 ⋅ 4 ⋅ 10 –3 – 8 – 3,6 + Qmeio = 0 ∴ Qmeio = +0,4 kJ
•Para o sistema 2
mareia ⋅ careia ⋅ Δθareia + Qlâmpada + Qmeio = 0
100 ⋅ 0,8 ⋅ 10 –3 ⋅ 30 – 3,6 + Qmeio = 0 ∴ Qmeio = +1,2 kJ
Resposta: C