2F - Física - 06/07 A 10/07

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Avaliar a conservação de energia em sistemas físicos, como nas trocas de calor com mudanças de estado físico, e nas máquinas mecânicas a vapor;

Mecanismos e efeitos das trocas de calor:

• Calor latente

Calor latente

Nem toda a troca de calor existente na natureza se detém a modificar a temperatura dos corpos. Em alguns casos há mudança de estado físico destes corpos. Neste caso, chamamos a quantidade de calor calculada de calor latente ( diferente de calor sensível ou calor específico sensível que é uma grandeza física que está relacionada com a variação da temperatura de um corpo, enquanto ele mantém o mesmo estado físico).

A quantidade de calor latente (Q) é igual ao produto da massa do corpo (m) e de uma constante de proporcionalidade (L).

Assim:

A constante de proporcionalidade é chamada calor latente de mudança de fase e se refere a quantidade de calor que 1 g da substância calculada necessita para mudar de uma fase para outra.

Além de depender da natureza da substância, este valor numérico depende de cada mudança de estado físico.

Por exemplo, para a água:

Calor latente de fusão		80cal/g
Calor latente de vaporização		540cal/g
Calor latente de solidificação		-80cal/g
Calor latente de condensação		-540cal/g

Quando:

Q>0: o corpo funde ou vaporiza.

Q<0: o corpo solidifica ou condensa.

Exemplo:

Qual a quantidade de calor necessária para que um litro de água vaporize? Dado: densidade da água=1g/cm³ e calor latente de vaporização da água = 540 cal/g.

Assim:

Curva de aquecimento

Ao estudarmos os valores de calor latente, observamos que estes não dependem da variação de temperatura. Assim podemos elaborar um gráfico de temperatura em função da quantidade de calor absorvida. Chamamos este gráfico de Curva de Aquecimento:

Tipos de calor latente

• Calor latente de fusão: é quando uma substância passa da fase sólida para a fase líquida. Um exemplo seria um cubo de gelo passando para a água em estado líquido;
• Calor latente de vaporização: ocorre quando uma determinada substância passa do estado líquido para o gasoso.

exercícios 

1. Um corpo de massa 6g em estado sólido, é aquecido até o ponto de fusão. Sabendo que o calor latente do corpo é de 35 cal/g, determine a quantidade de calor recebida pelo corpo.

2. O gráfico  representa a temperatura de  uma amostra de massa 100g de determinado metal, inicialmente sólido, em função da quantidade de calor por ela absorvida.

Qual o calor latente tem fusão desse metal, em cal/g?

3. Inicialmente em estado líquido, um corpo com massa igual a 40g, é resfriado e alcança devido ao resfriamento o estado de fusão. Sabendo que a quantidade de calor é 1200 cal, determine o calor latente de fusão desse corpo.

4. A figura mostra os gráficos das temperaturas em função do tempo de aquecimento, em dois experimentos separados, de dois sólidos, A e B, de massas iguais, que se liquefizeram durante o processo. A taxa com que o calor é transferido no aquecimento é constante e igual nos dois casos.

Se Ta e Tb forem as temperaturas de fusão e L a e L b os calores latentes de fusão de A e B, respectivamente, então: