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
para
. Sabendo que o calor específico do cobre é
, determine o potencial térmico utilizado neste processo sendo
.
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:
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:
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:
Então,
Passo 6
Agora, para encontrar a potência térmica $ P $, usamos a fórmula:
Onde:
- $ Q = 600 , J $,
- $ t = 30 , s $.
Substituindo os valores:
Resposta
O potencial térmico utilizado nesse processo foi de 20 W.