quinta-feira, 19 de janeiro de 2012

Caiu no vestibular

Mudança de fase

(UNIFESP)
Em uma experiência de Termologia, analisou-se a variação da temperatura, medida em graus Celsius, de 100 g de uma substância, em função da quantidade de calor fornecido, medida em calorias. Durante o experimento, observou-se que, em uma determinada etapa do processo, a substância analisada apresentou mudança de fase sólida para líquida. Para visualizar o experimento, os dados obtidos foram apresentados em um gráfico da temperatura da substância como função da quantidade de calor fornecido.


Determine:
a) O calor específico da substância na fase líquida e seu calor latente específico de fusão.
b) Após a substância atingir a temperatura de 80 ºC, cessou-se o fornecimento de calor e adicionou-se a ela 50 g de gelo a 0 ºC. Supondo que a troca de calor ocorra apenas entre o gelo e a substância, determine a massa de água, fase liquida, em equilíbrio térmico. 

Dados:

Calor latente de fusão do gelo: L = 80 cal/g
Calor específico da água: c = 1,0 cal/(g.ºC) 

Resolução:

a) Q = m.c.Δθ => 1000-600 = 100.c.(80-40) => c = 0,10 cal/(g.ºC)

b) Ao se resfriar de 80 ºC a 0 ºC a substância fornece Q = 1000 cal. O gelo para derreter totalmente necessitaria receber Q = 50 g.80 cal/g = 4000 cal. Portanto, somente parte do gelo derrete. A quantidade de calor de 1000 cal derrete a massa M de gelo igual a:

Q = M.Lfusão => 100 = M.80 => M = 12,5 g 

Respostas:

a) 0,10 cal/g°C; 4,0 cal/g
b) 12,5 g (fase líquida)



Balançando alto

(UNESP)
O Skycoaster é uma atração existente em grandes parques de diversão, representado nas figuras a seguir. Considere que em um desses brinquedos, três aventureiros são presos a cabos de aço e içados a grande altura. Os jovens, que se movem juntos no brinquedo, têm massas iguais a 50 kg cada um. Depois de solto um dos cabos, passam a oscilar tal como um pêndulo simples, atingindo uma altura máxima de 60 metros e chegando a uma altura mínima do chão de apenas 2 metros. Nessas condições e desprezando a ação de forças de resistências, qual é, aproximadamente, a máxima velocidade, em m/s, dos participantes durante essa oscilação e qual o valor da maior energia cinética, em kJ, a que eles ficam submetidos?


Resolução:

Conservação da energia mecânica:

m.g.H = m.g.h + M.v2/2 => g.H = g.h + v2/2 => 10.60 = 10.2 + v2/2 =>
v = √1160 => v 34 m/s

Energia cinética máxima:

Ec = m.v2/2 => Ec = (150.1160)/2 => Ec = 87000 J => Ec = 87 kJ 

Respostas:
 
a) v = √1160 => v 34 m/s
b) 87 kJ

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