O calor específico de uma substância
(Unesp-SP) A respeito da informação “O calor específico de uma substância pode ser considerado constante e vale 3 J/(g °C)”, três estudantes, I, II e III, forneceram as explicações seguintes:
I – Se não ocorrer mudança de estado, a transferência de 3 joules de energia térmica para 1 grama dessa substância provoca elevação de 1 grau Celsius na sua temperatura.
II – Qualquer massa em gramas de um corpo constituído com essa substância necessita de 3 joules de energia térmica para que sua temperatura se eleve de 1 grau Celsius.
III – Se não ocorrer mudança de estado, a transferência de 1 joule de energia térmica para 3 gramas dessa substância provoca elevação de 1 grau Celsius na sua temperatura.
Dentre as explicações apresentadas:
a) apenas I está correta
b) apenas II está correta
c) apenas III está correta
d) apenas I e II estão corretas
e) apenas II e III estão corretas
Alternativa Correta é o item “A”. Veja a explicação:
Conceito de calor específico
O calor específico de uma substância é, por definição, a quantidade de energia na forma de calor necessária para que 1 g dessa substância sofra variação de temperatura de 1 °C, sem que ocorra mudança de estado.
Então a partir dessa definição, podemos concluir que:
Apenas I é correto, pois se trata da definição aplicada aos dados da questão. Isso significa que 1 grama de uma substância sofre o aumento de 1º C quando tal substância recebe 3 J de energia e tudo isso ocorre sem que ela sofra mudança de estado físico.
A opção II esta errada, pois não é uma massa qualquer que vai sofrer um aumento de 1º C ao receber 3J de energia.
Na definição de calor específico acima, fica claro que o calor específico depende do estado físico da masssa. Então, por exemplo, a água líquida e o gelo possuem calor específico diferente.
- Calor específico do gelo: 2,03 J / (g. ºC)
- Calor específico da água: 4,18 J /( g. ºC)
A opção III está errada também, pois de acordo com a definição, o valor correto para a energia térmica, nas condições propostas, é 9 J. Sabe como chegamos nesse resultado?
Para calcular, você pode usar uma das equações das física ou usar uma simples regra de três.
O calor específico citado nesse problema é 3 J/(g °C) e ele pode ser rescrito como 3 J/(1g .1°C).
Veja no item III, 1J é transferido para 3g dessa substância, aumentando a sua temperatura em 1ºC.
Na regra de três teremos:
energia_____massa__________ temperatura
3J___________1 g ____________ 1ºC
x ___________ 3g _____________ 1ºC
x=3.3=9J
Veja que a resposta deu 3J, mas o item III diz o contrário que a energia transferida para massa vale 1J. Então, o III está errado.
Segunda forma de calcular o item III
Quer saber qual é a equação da física que encontra o mesmo resultado?
A dita cuja é conhecida como:
Q = c.m.ΔT
Essas letras representam:
- Q é a quantidade de calor (energia transferida entre corpos ou substâncias);
- c é o calor específico da substância
- m é a massa da substância
- ΔT é a variação de temperatura sofrida.Como usar essa equação?
dados: O valor que queremos encontrar é Q = X , o calor específico da substância não muda que é c= 3 J/(g °C), a massa da substância m=3g e a variação de temperatura é ΔT=1ºC . Substituindos esses valores na equação, teremos:
- Q = c.m.ΔT
- X = 3.3. 1
- X=9J
Isso significa o que? Significa que 9J de energia são tranferidos para 3 gramas dessa substância quando sofre um aumento de 1 ºC.
Se você bem lembra, o item III fala apenas de 1J de enegia e não de 9J. Por isso que esse item está errado.
Logo a alternativa Correta é o item “A”.