Questão 67 - Unicamp - Q_Y - Unicamp 2027

Gabarito

Questão 67

Objetiva
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Um dos maiores problemas dos computadores modernos é o calor gerado por chips cada vez menores e mais potentes. O gálio (Ga) é um material promissor para a refrigeração de chips devido às suas propriedades, como alta condutividade térmica. 
Considere uma amostra sólida de Ga de massa mGa = 10 g, em um processo térmico no qual esse material recebe calor do chip de um computador com potência variável. O sistema está a uma temperatura inicial T1= 20 °C, e, após, um determinado tempo, essa amostra sofre uma transição de fase para o estado líquido a T2 = 30 °C, atingindo em t = 230 s uma temperatura T3 na fase líquida. Considere que a quantidade de calor recebida pela amostra na sua fase líquida para variar sua temperatura de T2 a T3 é Q=80 J. Sendo o calor específico do Ga na fase líquida igual a  Cliq= 0,4 J / (g.°C), o gráfico que melhor representa esse processo térmico é


Observação: Para melhor visualização dos dados, foi introduzida uma quebra indicada pelo símbolo // nos eixos dos tempos (s) de alguns gráficos. 

Alternativas

  1. A

  2. B

  3. C

  4. D

Gabarito:
    S/A

Dados:

mGa= 10g   Q = 80J (fase líquida)   Cliq = 0,4 J/g°C   ΔT = ? 

Pela equação fundamental da calorimetria aplicada na fase líquida, obtemos a variação da temperatura da amostra. Observe o cálculo abaixo:

Q =  mGa· cLiq·ΔT   80 = 10 x 0,4 x ΔT   ΔT = 804 = 20°C 

A temperatura final da amostra fica dada por: 

ΔT = TFinal – 30   20 = TFinal – 30    TFinal= 50°C 

Sabendo que a temperatura inicial da amostra vale 20°C, que a transição de fase ocorre com temperatura constante e igual a 30°C e que a variação de temperatura na fase líquida vale 20°C, fazendo com que a temperatura final da amostra seja de 50°C, a alternativa correta é a alternativa b. 

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