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Dificuldade: fácil

Para determinar a capacidade térmica mássica do alumínio, forneceu-se energia a um cilindro desse metal, de massa $1,010 \mathrm{~kg}$, a uma taxa temporal de $3,0 \mathrm{~J}$ por segundo.

Na tabela seguinte, encontram-se registadas as variações de temperatura, $\Delta \theta$, do cilindro de alumínio em função do tempo de aquecimento, $t$.

Admita que toda a energia fornecida contribuiu para o aumento de temperatura do cilindro de alumínio.

Calcule a capacidade térmica mássica do alumínio.

Utilize as potencialidades gráficas da calculadora. Apresente a equação da reta de ajuste obtida, identificando as grandezas físicas consideradas.

Apresente todas as etapas de resolução.

Fonte: Exame - 2015, 2ª fase
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Tabela Periódica
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Formulário

Fonte: IAVE

Fonte: IAVE

Resolução do Exercício:

Dado que a taxa temporal de fornecimento de energia é constante, e o rendimento também (neste caso considera-se um rendimento de $100 \%$), a variação de temperatura do cilindro é diretamente proporcional ao tempo de aquecimento, assim pode-se aplicar um modelo linear* a esta dependência. A equação da reta de ajuste ao gráfico da variação de temperatura, $\Delta \theta$, em função do tempo, $t$ é $\Delta \theta=3,28 \times 10^{-3} t(\mathrm{Sl})$.

Como toda a energia fornecida é absorvida pelo cilindro e não há perdas para o exterior:

$E_{\text {fornecida }}=m c \Delta \theta \Leftrightarrow P \Delta t=m c \Delta \theta \Leftrightarrow \Delta \theta=\frac{P}{m c}(t-0) \Leftrightarrow \Delta \theta=\frac{P}{m c} t$.

Cálculo da capacidade térmica mássica do alumínio:

$\frac{P}{m c_{\mathrm{Al}}}=3,28 \times 10^{-3}{ }^{\circ} \mathrm{C~} \mathrm{s}^{-1} \Rightarrow$ $\frac{3,0 \mathrm{~J} \mathrm{~s}^{-1}}{1,010 \mathrm{~kg} \times c_{\mathrm{Al}}}=3,28 \times 10^{-3}{ }^{\circ} \mathrm{C~} \mathrm{s}^{-1} \Rightarrow c_{\mathrm{Al}}=\frac{3,0 \mathrm{~J} \mathrm{~s}{ }^{-1}}{1,010 \mathrm{~kg} \times 3,28 \times 10^{-3}{ }^{\circ} \mathrm{C}^{-1}}=9,1 \times 10^{2} \mathrm{~J} \mathrm{~kg}^{-1}{ }^{\circ} \mathrm{C}^{-1}$.

*Admite-se que no intervalo de temperatura considerado a capacidade térmica mássica do alumínio é constante.

Fonte: SPF

Assinala os critérios que a tua resposta incluiu corretamente:



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