Exercícios Resolvidos de Transferência de Calor

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Enunciado

Uma amostra de uma substância na sua fase líquida com calor específico , e uma amostra da mesma substância na sua fase sólida, com calor específico , são colocadas em um recipiente termicamente isolado e se espera até que entrem em equilíbrio térmico. Considere que as amostras possuem a mesma massa. Sabendo que o gráfico abaixo ilustra a temperatura das amostras em função do tempo , assinale a alternativa correta.

e a amostra sólida derrete completamente.

e a temperatura de equilíbrio está acima da temperatura de congelamento

e a amostra líquida solidifica parcialmente

e esse gráfico é impossível de acontecer fisicamente

e a temperatura de equilíbrio está abaixo da temperatura de congelamento

e a temperatura de equilíbrio é maior do que a de evaporação

e, no equilíbrio, observa-se a substância tanto na sua fase sólida como na sua fase líquida

Passo 1

Como as duas amostras têm mesma massa temos que a diferença da taxa de variação de temperatura das duas depende de seus calores específicos.

Como a amostra tem uma variação de temperatura mais rápida que a amostra temos que o seu calor específico é menor, ou seja

Agora olhando para a variação de temperatura da amostra vemos um platô antes do equilíbrio ser atingido (último platô). Esse platô representa uma transição de fase de sólido para líquido.

Como esse platô está abaixo da temperatura de equilíbrio, temos que a temperatura de congelamento (ou liquefação) é menor do que a temperatura de equilíbrio. Isso representa também que toda a amostra derreteu.

Resposta

(b)

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