Uma panela de cobre de 150g contem 220 g de agua

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Problemas Resolvidos de Física Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES 
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Halliday, Resnick, Walker - Física 2 - 4a Ed. - LTC - 1996. Cap. 20 – Calor e Primeira Lei da Termodinâmica 
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HALLIDAY, RESNICK, WALKER, FUNDAMENTOS DE FÍSICA, 4.ED., LTC, RIO DE 
JANEIRO, 1996. 
 
 
FÍSICA 2 
 
 
CAPÍTULO 20 – CALOR E PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA 
 
17. Uma panela de cobre de 150 g contém 220 g de água, ambas a 20,0oC. Um cilindro de cobre 
muito quente de 300 g é colocado dentro da água, fazendo com que ela ferva, com 5,00 g sendo 
convertidos em vapor. A temperatura final do sistema é 100oC. (a) Quanto calor foi transferido 
para a água? (b) E para a panela? (c) Qual era a temperatura inicial do cilindro? 
 (Pág. 198) 
Solução. 
(a) O calor total recebido pela água Qa é dividido em calor gasto para aquecimento de T0 = 20,0oC 
para T = 100oC (sensível, Qa,s) e calor gasto para promover a mudança de fase para vapor (latente, 
Qa,l): 
 , ,a a s a l a a a v vQ Q Q m c T L m= + = ∆ + 
Na expressão acima, ma e mv são as massas de água e de vapor d’água, ca é o calor específico da 
água e Lv é o calor latente de vaporização da água. 
 ( )( )( ) ( )( )o o220 g 1,00 cal/g. C 80 C 538,9 cal/g 5,00 g 20.294,5 calaQ = + = 
 20,3 kcalaQ ≈ 
(b) A panela recebeu apenas calor de aquecimento de T0 = 20,0oC para T = 100oC: 
 ( )( )( )o o150 g 0,0923 cal/g. C 80 C 1.107,6 calp p p pQ m c T= ∆ = = 
 1,11 kcalpQ ≈ 
(c) A temperatura inicial do cilindro de cobre pode ser obtida por meio do balanço da energia 
trocada no âmbito do sistema. Na expressão abaixo, Qc é o calor cedido pelo cilindro. 
 0c p aQ Q Q+ + = 
 0c c c p am c T Q Q∆ + + = 
 ( )( ) ( ) ( ) ( )o o300 g 0,0923 cal/g. C 100 C 1.107,6 cal 20.294,5 cal 0cT − + + =  
 ( ) ( ) ( ) ( )o2.769 cal 27,69 cal/ C 1.107,6 cal 20.294,5 cal 0cT− + + = 
 ( ) ( )o27,69 cal/ C 24.171,1 calcT = 
 o872,9180 CcT =  
 o873 CcT ≈