Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 17.Exercício - Ex. 44
17.45. Um bloco de 500,0 g de um metal desconhecido, que esteve na água fervente por vários minutos, é rapidamente colocado dentro de um copo de isopor (isolante) contendo 1,0 kg de água à temperatura ambiente (20 °C). Depois de esperar e mexer delicadamente por 5,0 min, você observa que a temperatura da água alcançou o valor constante de 22 °C. a) Supondo que o isopor absorva uma quantidade desprezível de calor e que nenhum calor seja perdido para o ambiente, qual é o calor específico do metal? b) Que material é mais útil para armazenar energia térmica: esse metal ou uma quantidade igual de água? Explique. C) Suponha agora que o calor absorvido pelo isopor não seja desprezível. O calor específico calculado na parte (a) seria alto demais, pequeno demais ou continuaria sendo correto? Explique.
Passo 1
O calor latente de fusão pode ser calculado como
Bom, aqui o calor será
Ou
Repare no gráfico que entre e min não há aumento de temperatura, ou seja, é uma fase de transição, e ficamos nessa fase por . Então
Substituindo os valores
Isso vai dar
Passo 2
Agora vamos para o item (b). O estado líquido ocorre acima de , por que a partir daquele ponto a temperatura volta a subir. Para calcular o calor especifico na parte líquida, vamos pegar algumas informações do gráfico. Bem, vamos pegar dois pontos onde o material é liquido. Eu vou pegar os pontos onde e . Com essas informações a gente consegue descobrir o calor
E agora que sabemos o calor, a gente pode chegar no calor especifico
Substituindo os valores
Fazendo essa continha
Passo 3
Agora para o estado sólido, vamos pegar dois pontos abaixo de . Eu vou pegar e . Temos novamente
E agora que sabemos o calor, a gente pode chegar no calor especifico
Agora a gente só precisa substituir os valores
Fazendo essa continha