Se objetos com temperaturas diferentes entrarem em contato, o calor naturalmente se move do objeto com a temperatura mais alta para o objeto com a temperatura mais baixa. A transferência de calor cessa quando os dois objetos atingem o equilíbrio térmico . Pode-se dizer que a transferência de calor causa uma mudança na temperatura dos objetos em contato. Com base nessa breve explicação, conclui-se que o calor (Q) está relacionado a um objeto e à variação de temperatura (ΔT) desse objeto. Cada objeto possui uma massa (m) e o tipo de objeto também varia.
A dedução da fórmula do calor neste artigo é feita por meio de raciocínio. Você pode comprovar a validade desse raciocínio com base em suas experiências cotidianas ou realizando um experimento.
A relação entre o calor (Q) e a variação de temperatura (ΔT)
Há dois recipientes cheios de água com a mesma massa. A água é aquecida usando duas bocas de fogão diferentes. A chama de uma das bocas é mais baixa, enquanto a chama da outra é mais alta. Se ambas forem aquecidas por dez minutos, qual recipiente estará mais quente? Se você já aqueceu água alguma vez, concordará que a água aquecida no fogão com a chama mais alta estará mais quente (a temperatura final da água será maior ou a variação de temperatura será maior).
A chama representa a quantidade de calor (Q). Uma chama pequena tem pouco calor, uma chama grande tem mais calor. Quando há pouco calor, a variação de temperatura é pequena. Quando há muito calor, a variação de temperatura é grande. Quanto mais calor, maior a variação de temperatura. Pode-se concluir que a quantidade de calor (Q) é proporcional à variação de temperatura do objeto.
Relação entre calor (Q) e massa do objeto (m)
Há dois recipientes cheios de água com massas diferentes; um recipiente contém mais água e o outro, menos. A água é aquecida usando dois fogões com a mesma chama. Se ambos forem aquecidos por dez minutos, qual recipiente terá a água mais quente? Se você já aqueceu água alguma vez, concordará que a água no recipiente com menos água estará mais quente (a temperatura final da água será maior ou a variação de temperatura será maior). Para que a água no recipiente com mais água sofra a mesma variação de temperatura que a água no recipiente com menos água, a chama que aquece a água com mais água precisa ser maior.
A quantidade de água representa a massa de água (m). O tamanho da chama representa a quantidade de calor. Pode-se concluir que a quantidade de calor (Q) é proporcional à variação de temperatura do objeto. Quanto mais água, mais calor é necessário para elevar a temperatura da água.
A relação entre o calor (Q) e o tipo de objeto ( c )
Se você aquecer simultaneamente uma barra de ferro e uma barra de vidro do mesmo tamanho usando a mesma chama, qual aquecerá mais rápido, o ferro ou o vidro? Obviamente, o ferro aquecerá mais rápido. Podemos concluir que o calor necessário para elevar a temperatura de um objeto é proporcional ao tipo de objeto.
As três comparações acima são combinadas em uma equação:
Esta é a fórmula ou equação do calor.
Informações: Q = calor (Joule), m = massa do objeto (kg), c = calor específico do objeto (J/kg °C)o), delta T = variação de temperatura (Co ou K)
1. Cinco quilogramas de gelo a uma temperatura de -22 ° C são aquecidos até que todo o gelo derreta a uma temperatura de 0 ° C. Se o calor latente do gelo é 333 kJ/kg e o calor específico do gelo é 2100 J/kg °C , então a quantidade de calor necessária é...
A. 1496 kJ
B. 1596 kJ
C. 1696 kJ
D. 1796 kJ
E. 1896 kJ
Discussão
Isso é conhecido:
Massa de gelo (m) = 5 kg
Temperatura inicial (T) = -22 ° C
Calor latente do gelo (L) = 333 kJ/kg = 333.000 J/kg
Calor específico do gelo (c) = 2100 J/kg C o
Pergunta: A quantidade de calor necessária (Q)
Resposta:
Processo 1: aumentar a temperatura do gelo de -22 ° C para 0 ° C
Q = mc ΔT = (5)(2100)(22) = 231.000 Joules
Processo 2: derreter todo o gelo em água
Q = m L = (5)(333.000) = 1.665.000 J
Calor total = 231.000 J + 1.665.000 J = 1.896.000 J = 1.896 kJ
A resposta correta é E.
Fonte da pergunta:
Questões de Física da SBMPTN
