Unicamp 2027 (Vestibular 2027 · 1ª fase) · questão 67

Questão 67 Unicamp 2027 · Vestibular 2027 · 1ª fase: Termologia e calorimetria

Física › Termologia e calorimetriaVestibulares

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 \(m_{Ga}=10\) 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 \(T_1=20\) °C, e, após, um determinado tempo, essa amostra sofre uma transição de fase para o estado líquido a \(T_2=30\) °C, atingindo em \(t=230\) s uma temperatura \(T_3\) na fase líquida. Considere que a quantidade de calor recebida pela amostra na sua fase líquida para variar sua temperatura de \(T_2\) a \(T_3\) é \(Q=80\) J.

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

Sendo o calor específico do Ga na fase líquida igual a \(c_{liq}=0{,}4\) J/(g.°C), o gráfico que melhor representa esse processo térmico é

  1. A
    Alternativa A
  2. B
    Alternativa B
  3. C
    Alternativa C
  4. D
    Alternativa D
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Gabarito: Alternativa B.

Resolução comentada

Ideia-chave: aquecimento do sólido, patamar na fusão (30 °C) e aquecimento do líquido até \(T_3\).

  1. Líquido: \(Q = m\,c\,\Delta T \Rightarrow 80 = 10 \times 0{,}4 \times \Delta T \Rightarrow \Delta T = 20\) °C.
  2. \(T_3 = 30 + 20 = 50\) °C em \(t = 230\) s.
  3. O gráfico deve subir de 20 a 30 °C, ficar constante durante a fusão e subir até 50 °C em 230 s.

Resposta: alternativa B.

Por que não as outras: A chega a 120 °C; C não mostra o patamar da mudança de fase; D mostra resfriamento.

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