Em um laboratório de Física, uma amostra de 200 g de cobre recebeu 150 cal em 30s de uma determinada fonte térmica, tendo sua temperatura elevada de 40^circ C para 160 ^circ C. Sabendo que o calor específico do cobre é 0,093 cal / g^circ C, determine o potencial térmico utilizado neste processo sendo 1 cal=4 j.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício de Física onde uma amostra de 200 g de cobre recebeu 150 calorias (cal) em 30 segundos de uma fonte térmica. Com isso, a temperatura dela subiu de 40°C para 160°C. A gente sabe que o calor específico do cobre é 0,093 cal/g°C e que 1 cal é igual a 4 joules (J). Nosso objetivo aqui é descobrir qual foi o potencial térmico usado nesse processo. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de calor, energia e potência térmica.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar a fórmula básica que relaciona calor, massa, calor específico e variação de temperatura. Essa fórmula é:
Q = m times c times De
Onde:
  • $ Q $ é o calor fornecido,
  • $ m $ é a massa do objeto,
  • $ c $ é o calor específico,
  • $ \Delta T $ é a variação de temperatura.

Passo 3

Vamos identificar cada uma das partes da fórmula com os valores que temos:
  • Massa $ m = 200 , g $,
  • Calor específico $ c = 0,093 , cal/g°C $,
  • Variação de temperatura $ \Delta T = 160°C - 40°C = 120°C $.

Passo 4

Agora, vamos calcular o calor $ Q $ usando os valores acima:
Q
Q = 200 , g times 0,093 , cal/g°C times 120°C
Q = 200 times 0,093 times 120

Passo 5

Entretanto, o enunciado diz que a amostra recebeu apenas 150 cal. Isso significa que precisamos encontrar a potência térmica usada nessa transferência de calor. Para isso, primeiro vamos converter as calorias para joules, já que a potência é medida em watts (W), que é equivalente a joules por segundo (J/s).
Sabemos que:
1 , cal = 4 , J
Então,
Q = 150 , cal times 4 , J/cal = 600 , J

Passo 6

Agora, para encontrar a potência térmica $ P $, usamos a fórmula:
P
Onde:
  • $ Q = 600 , J $,
  • $ t = 30 , s $.
Substituindo os valores:
P = Qt

Resposta

O potencial térmico utilizado nesse processo foi de 20 W.

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