domingo, 18 de março de 2012

EQUILÍBRIO TÉRMICO

Equilíbrio térmico


Imagine um corpo A e um corpo B onde qA > qB num sistema termicamente isolado. O que se observa é que o corpo A vai transferir energia térmica para o corpo B até que ocorra o equilíbrio térmico. Como o sistema é termicamente isolado, ou seja, não troca energia térmica com o meio, o calor cedido por A (-QA) é igual ao calor recebido por B (QB).


Assim pode-se escrever:
-QA = +QB
QA + QB = 0

Conclui-se que: quando dois ou mais corpos, colocados em contato, constituem um sistema isolado, a soma algébrica das quantidades de calor trocadas até o equilíbrio térmico é igual a zero.
SQtrocado = 0

Calorímetros são recipientes metálicos revestidos de isopor, que faz deles um sistema isolado, utilizado para realizar experiências de trocas de calor.
O calorímetro deve servir como recipiente e participar das trocas de calor, cedendo ou recebendo calor para o conteúdo.

Calorímetro ideal: além de impedir as trocas de calor do seu conteúdo com o meio externo, não pode permitir troca de calor com os corpos nele contidos. Sua capacidade térmica é considerada desprezível.



Exercício resolvido

1. Misturando um litro de água a 70oC e dois litros de água a 10oC, obtemos três litros de água a:
a) 70oC
b) 40oC
c) 35oC
d) 30oC
e) 20oC

Resolução:

Q
m
c
qf
qi
Água quente
1000 g
1
x
70
Água fria
2000 g
1
x
10

Q1 + Q2 = 0
1000 . 1 . (x – 70) + 2000 . 1 . (x – 10) = 0
1000 x – 70.000 + 2000 x – 20.000 = 0
3000 x = 90.000
X = 30 °C

Alternativa D


2. Uma bacia contém 18 litros de água à temperatura de 24 oC. Desprezando-se a capacidade térmica da bacia e as perdas para o ambiente, pode-se obter uma mistura à temperatura final de 36 oC. despejando-se na bacia certa quantidade de água a 72 oC. Essa quantidade de água deverá ser de:
a) 7,5 litros
b) 6,0 litros
c) 4,5 litros
d) 3,0 litros
e) 1,5 litros

Resolução:

Q
m
c
qf
qi
Água fria
18.000 g
1
36
24
Água quente
x
1
36
72

Q1 + Q2 = 0
18.000 . 1 . (36 – 24) + x . 1 . (36 – 72) = 0
18.000 . 12 + x . (-36) = 0
36 . x = 216.000
X = 6.000 g ® 6 litros

Alternativa B


3. Um corpo de massa m a 270o C é colocado em um recipiente, onde existe idêntica massa de água a 50o C, obtendo-se uma temperatura de equilíbrio igual a 70o C. Admitindo que somente houve troca de calor entre o corpo e a água, o calor específico do corpo, em cal/goC, é igual a:
a) 0,010
b) 0,030
c) 0,054
d) 0,20
e) 0,10

Resolução:

Q
m
c
qf
qi
corpo
m
X
70
270
Água
m
1
70
50

Q1 + Q2 = 0
m . x . (70 – 270) + m . 1 . (70 – 50) = 0
-200.m.x + 20.m = 0
200.m.x = 20.m
X = 0,10 cal/g.°C

Alternativa E