Exemplo: Aquecendo um Bloco de Cobre | Capítulo 1 | Termodinâmica para Estudantes de Física

Capítulo 1 · Item 1.9

Exemplo 1.2: Aquecendo um Bloco de Cobre

Aplicação de ΔQ = mcΔT · Comparações energéticas

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Enunciado e Dados

Um bloco de cobre é aquecido de $T_{i}$ para $T_{f}$ . Calcule o calor necessário.

Massa

m = 0, 1

Temp. inicial

T_{i} = 293

K (20 °C)

Temp. final

T_{f} = 353

K (80 °C)

Calor específico

c_{C u} = 385

J/(kg·K)

Variação de temperatura:

Δ T = T_{f} - T_{i} = 353 - 293 = 60 K

Aplicar a equação do calor:

Δ Q = m c Δ T = 0, 1 kg \times 385 J/(kg·K) \times 60 K

Resultado

Δ Q = 2310 J = 2, 31 k J

Comparação: Energia Potencial

Quanto vale 2310 J em termos mecânicos? Usando $E_{p} = m g h$ :

h = \frac{Δ Q}{m g} = \frac{2310}{0, 1 \times 9, 8} \approx 2357 m

Aquecer 100 g de cobre em 60 K consome a mesma energia que elevar esse bloco a 2,3 km de altura.

Comparação: Ferro de Passar (Exemplo 1.3)

Um ferro de passar roupa opera com potência $P = 1000$ W. Quanto tempo para fornecer 2310 J?

Δ t = \frac{Δ Q}{P} = \frac{2310}{1000} = 2, 31 s

Apenas 2,3 segundos de operação!