Calor Latente - trocas de calor com
mudança de estado
POTÊNCIA


É a grandeza que expressa a quantidade
de energia fornecida por uma fonte a cada
unidade de tempo.
É a rapidez com a qual uma certa
quantidade de energia é transformada.
Q
P
t
Unidades usuais
Unidades do SI
Q...........................Joule (J)
t.....…….…...…..segundo (s)
P…………….…Watt (W) = J/s
Mudanças de Estado Físico
Calor latente de
Lf = 80 cal/g.
Calor latente de
Ls = – 80 cal/g.
Calor latente de
100°C):
Lv = 540 cal/g.
Calor latente de
100°C):
Lc = – 540 cal/g.
fusão do gelo (a 0°C):
solidificação da água (a 0°C):
vaporização da água (a
condensação do vapor (a
•
Divisões da vaporização:
a)
Evaporação b) Ebulição
c) Calefação
a)
Evaporação: é um processo espontâneo e
lento, que se verifica a uma temperatura
qualquer e depende da área de contato.
Na evaporação, quanto maior a área de
contato mais rapidamente se processa a
passagem do estado líquido para o gasoso.
b) Ebulição: é um processo que se verifica a
uma determinada temperatura.
Logo é um processo forçado.
É mais rápido que a evaporação.
c) Calefação: ocorre quando uma massa
de líquido cai sobre uma superfície
aquecida a uma temperatura superior a
temperatura de ebulição do líquido.
A calefação é um processo quase
instantâneo.
Um chiado
característico
.
DIAGRAMA DE FASE
Ponto Crítico.
O estado definido pelo ponto crítico permite que a
substância se apresente em equilíbrio nas fases gasosa e
líquida, com pressão, temperatura e densidade iguais. Esse
ponto, característico de cada substância, é definido pela
pressão crítica e pela temperatura crítica. Verifica-se que
uma substância na fase gasosa, com temperatura superior à
temperatura crítica, mantém-se na fase gasosa qualquer que
seja a pressão à que ela esteja submetida. Daí a distinção
que se faz entre vapor e gás:
PONTO TRIPLO
O ponto triplo de uma substância é caracterizado por um valor de pressão e outro
de temperatura sob os quais essa substancia pode coexistir em equilíbrio nos
estados físicos sólido, líquido e gasoso (vapor) simultaneamente.
Com essa pressão e essa temperatura não ocorre mudança nas proporções
relativas de qualquer um deles.
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F1) Para tentar descobrir com qual material
sólido estava lidando, um cientista realizou a
seguinte experiência: em um calorímetro de
madeira de 5 kg e com paredes adiabáticas
foram colocados 3 kg de água. Após certo
tempo, a temperatura medida foi de 10° C, a
qual se manteve estabilizada. Então, o
cientista retirou de um forno a 540° C uma
amostra desconhecida de 1,25 kg e a
colocou dentro do calorímetro. Após um
tempo suficientemente longo, o cientista
percebeu que a temperatura do calorímetro
marcava 30° C e não se alterava (ver figura
abaixo).
Material
Calor específico
(cal/g.ºC)
Água
Alumínio
Chumbo
Ferro
Madeira
Vidro
1,00
0,22
0,12
0,11
0,42
0,16
Sem considerar as imperfeições dos aparatos
experimentais e do procedimento utilizado pelo
cientista, assinale a alternativa que indica qual
elemento da tabela acima o cientista introduziu no
calorímetro.
a) Chumbo b) Alumínio c) Ferro d) Vidro
F4) A existência da água em seus três estados
físicos, sólido, líquido e gasoso, torna nosso
Planeta um local peculiar em relação aos outros
Planetas do Sistema Solar. Sem tal peculiaridade, a
vida em nosso Planeta seria possivelmente
inviável. Portanto, conhecer as propriedades físicas
da água ajuda a melhor utilizá-la e assim contribuir
para a preservação do Planeta. Na superfície da
Terra, em altitudes próximas ao nível do mar, os
estados físicos da água estão diretamente
relacionados à sua temperatura conforme
mostrado no Gráfico ao lado.
Esse Gráfico representa o comportamento de uma
massa de 1,0 g de gelo a uma temperatura inicial
de – 50ºC, colocada em um calorímetro que, ligado
a um computador, permite determinar a
temperatura da água em função da quantidade de
calor que lhe é cedida.
Observando-se o Gráfico, pode-se concluir que a
quantidade de calor necessária para liquefazer a
massa de 1,0g de água e elevar sua temperatura
de 0ºC até 100ºC é, respectivamente,
a)
b)
c)
d)
105 cal e 80 cal.
105 cal e 100 cal.
80 cal e 105 cal.
100 cal e 105 cal.
P12) Júlia coloca uma esfera de cobre e uma de
alumínio, ambas de mesma massa e à mesma
temperatura, sobre um bloco de gelo. Após um
certo tempo, ela observa que essas esferas
permanecem em equilíbrio nas posições indicadas
nesta figura:
Todas as dimensões estão representadas em
escala na figura. Sejam dCu e dAl as densidades e
cCu e cAl os calores específicos, respectivamente,
do cobre e do alumínio.
Com base nessas informações, é CORRETO
afirmar que
a) dCu
b) dCu
c) dCu
d) dCu
<
>
<
>
dAl
dAl
dAl
dAl
e
e
e
e
cCu
cCu
cCu
cCu
>
<
<
>
cAl.
cAl.
cAl.
cAl.
E2) Sob pressão normal (ao nível do mar), a
água entra em ebulição à temperatura de
100°C. Tendo por base essa informação, um
garoto em uma cidade litorânea fez a
seguinte experiência:
• colocou uma caneca metálica contendo
água no fogareiro do fogão de sua casa.
•Quando a água começou a ferver, encostou
cuidadosamente a extremidade mais estreita
de uma seringa de injeção, desprovida de
agulha, na superfície do líquido e, erguendo
o êmbolo da seringa, aspirou certa
quantidade de água para seu interior
tapando-a em seguida.
• verificando após alguns instantes que a
água da seringa havia parado de ferver, ele
ergueu o êmbolo da seringa, constando,
intrigado, que a água voltou a ferver após
um pequeno deslocamento do êmbolo.
Considerando o procedimento anterior, a
água voltou a ferver porque esse
deslocamento
A) Permite a entrada de calor do ambiente
externo para o interior da seringa.
B) Provoca, por atrito, um aquecimento da
água contida na seringa.
C) Produz um aumento de volume que
aumenta o ponto de ebulição da água.
D) Proporciona uma queda de pressão no
interior da seringa que diminui o ponto de
ebulição da água.
E) Possibilita uma diminuição da densidade
da água que facilita sua ebulição.
E6) Em grandes metrópoles, devido a mudanças na superfície
terrestre — asfalto e concreto em excesso, por exemplo —
formam-se ilhas de calor. A resposta da atmosfera a esse
fenômeno é a precipitação convectiva. Isso explica a violência
das chuvas em São Paulo, onde as ilhas de calor chegam a
ter 2 a 3 graus centígrados de diferença em relação ao seu
entorno.
Revista Terra da Gente. Ano 5, nº 60, Abril 2009 (adaptado).
As características físicas, tanto do material como da
estrutura projetada de uma edificação, são a base
para compreensão de resposta daquela tecnologia
construtiva em termos de conforto ambiental. Nas
mesmas condições ambientais (temperatura, umidade
e pressão), uma quadra terá melhor conforto térmico
se
a) pavimentada com material de baixo calor específico, pois quanto menor
o calor específico de determinado material, menor será a variação
térmica sofrida pelo mesmo ao receber determinada quantidade de calor.
b) pavimentada com material de baixa capacidade térmica, pois quanto
menor a capacidade térmica de determinada estrutura, menor será a
variação térmica sofrida por ela ao receber determinada quantidade de
calor.
c) pavimentada com material de alta capacidade térmica, pois quanto maior
a capacidade térmica de determinada estrutura, menor será a variação
térmica sofrida por ela ao receber determinada quantidade de calor.
d) possuir um sistema de vaporização, pois ambientes mais úmidos
permitem uma mudança de temperatura lenta, já que o vapor d’água
possui a capacidade de armazenar calor sem grandes alterações
térmicas, devido ao baixo calor específico da água (em relação à
madeira, por exemplo).
e) possuir um sistema de sucção do vapor d’água, pois ambientes mais
secos permitem uma mudança de temperatura lenta, já que o vapor
d’água possui a capacidade de armazenar calor sem grandes alterações
térmicas, devido ao baixo calor específico da água (em relação à
madeira, por exemplo).
E3) O Sol representa uma fonte limpa e
inesgotável de energia para o nosso planeta. Essa
energia pode ser captada por aquecedores solares,
armazenada e convertida posteriormente em
trabalho útil. Considere determinada região cuja
insolação – potência solar incidente na superfície
da Terra – seja de 800 watts/m2. Uma usina
termossolar utiliza concentradores solares
parabólicos que chegam a dezenas de quilômetros
de extensão. Nesses coletores solares parabólicos,
a luz refletida pela superfície parabólica espelhada
é focalizada em um receptor em forma de cano e
aquece o óleo contido em seu interior a 400 o C. O
calor desse óleo é transferido para a água,
vaporizando-a em uma caldeira. O vapor em alta
pressão movimenta uma turbina acoplada a um
gerador de energia elétrica.
Considerando que a distância entre a borda inferior e
a borda superior da superfície refletora tenha 6 m de
largura e que focaliza no receptor os 800 watts/m2
de radiação provenientes do Sol, e que o calor
específico da água é 1 cal/g°C= 4.200 J/Kg°C, então o
comprimento linear do refletor parabólico necessário
para elevar a temperatura de 1 m3 (equivalente a 1
t) de água de 20°C para 100°C, em uma hora,
estará entre
a) 15 m e 21 m.
b) 22 m e 30 m.
c) 105 m e 125 m.
d) 680 m e 710 m.
e) 6.700 m e 7.150 m.