Al.1.3 - capacidade térmica mássica

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Escola Secundária de Severim de Faria Física e Química A 2010/11

Aquecimento/Arrefecimento de Sistemas
Plano de Aula 14 De Abril 2011

Sumário: Actividade Laboratorial 1.4: Balanço energético de um sistema termodinâmico. A aula iniciar-se-á com a apresentação da actividade laboratorial 1.4. Antes desta se iniciar e, para relembrar os alunos dos conceitos aprendidos resolver as questõesprélaboratoriais que constam do manual (pag. 99) Resolução das Questões pré-laboratoriais: 1. a) A temperatura não aumenta porque a energia transferida para a água é utilizada para quebrar ligações intermoleculares e não para aumentar a agitação molecular. b) A energia interna aumenta, apesar de não aumentar a temperatura. 2. Variação da entalpia de fusão do gelo. 3. Q = m × ΔHfus Q=0,1×3,33×105 Q =3,34×104 J.

4. a) Q = m c Δθ Q=0,1×2100×(0-(-10)) Q= 2,1×103 J. b) Q = m ΔHfus Q=0,1×3,34×105 Q= 3,34×104 J. c) Q= m c Δθ + m ΔHfus Q = 2,1×103+3,34×104 Q = 3,55×104 J

d) O gelo transferiria para as vizinhanças a mesma energia, ou seja, 3,55×104 J. 5. a) Q = m c Δθ Q=0,150×2100×(0-(-20))= 6300 J. b) Q = m ΔHfus Q=0,150×334000 Q= 50100 J.

c) Q = m c Δθ Q=0,150×4200×(100-0) Q= 63000 J. d) Q =mΔHvap Q=0,150×2,26×106 Q=339000 J. e) Q1 = 6300 J, Q2 =6300+50100 = 56400 J , Q3 = 6300+50100+63000 = 119400 J, Q4 = 119400+339000 = 458400 J. 6. Supondo que não há perdas de energia, o sistema é isolado: Q1 + Q2 + Q3 = 0, sendo Q1 + Q2 a energia recebida pelo gelo e Q3 a energia cedida pela água; por isso, 1 Núcleo de Estágio de Física e Química 1 Filipa Batalha

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Q1 + Q2 + Q3 = mΔH+mcΔθ + mcΔθ = 0,010×3,34×105 + 0,010×4200 (θf – 0) + 0,250×4200(θf – 20) = 0, donde T = 16,2 °C.

Pretende-se que os alunos apresentem propostas sobre como fazer o balanço energético do sistema (gelo + água líquida + calorímetro). Execução da actividade laboratorial. Realizar, em conjunto com os alunos, os cálculos da energia fornecida aosistema. Após cálculos feitos, responder às questões pós laboratoriais do manual e a dois desafios propostos:

Desafios: • Qual o efeito do suor na estabilização da temperatura do corpo humano? Quando o suor evapora retira energia da pele, arrefecendo-a. (produção máxima de suor = 1 litro por hora) • Por que razão é que a temperatura ambiente aumenta quando chove?

Quando o vapor de águacondensa, formando água líquida, transfere energia para o meio ambiente, pelo que o ar atmosférico aumenta de temperatura. .

Após concluir a actividade experimental e todos os seus passos se houver tempo realizar alguns exercícios da ficha de trabalho nº3: 2. Uma certa massa de um gás expande-se transferindo para o exterior 400 J de energia como trabalho e recebe 200 J de energia como calor. Qualfoi a variação da energia interna? 1ªda Termodinâmica: ΔEint = W + Q + R ΔEint = -400 + 200 + 0 = -200 J A variação de energia interna é negativa, portanto esta diminui. Considera um sistema termodinâmico fechado no qual ocorreu um processo em que se verificaram trocas de energia entre o sistema e a sua vizinhança, sob a forma de calor, de trabalho e de radiação. Nesse processo, a energia interna dosistema manteve-se constante, tendo o sistema transferido para a sua vizinhança 700 J sob a forma de trabalho e 300 J sob a forma de radiação. Calcule a energia transferida, sob a forma de calor, e refere o sentido (do sistema para a vizinhança ou da vizinhança para o sistema) dessa transferência. Apresenta todas as etapas de resolução. Num processo termodinâmico, a variação de energia interna deum sistema não isolado resulta do balanço das transferências de energia que ocorrem, sob a forma de calor, trabalho e radiação entre o sistema e a sua vizinhança (1ª Lei da Termodinâmica). ΔEint = W + Q + R 2 Núcleo de Estágio de Física e Química 1 Filipa Batalha

3.

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Como neste processo a energia interna do sistema, se...
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