Gabarito disponível
Um projétil de chumbo está a uma temperatura de 175 °C quando atinge uma parede e nela se aloja. Considere que 25% da energia cinética do projétil imediatamente antes da colisão permaneça nele como energia interna.
Dados:
• calor específico do chumbo: 125 J/(kg.°C);
• temperatura de fusão do chumbo: 327 °C;
• calor latente de fusão do chumbo: 26.000 J/kg.
Se a energia interna que permanece após o projétil atingir a parede é justamente a mínima para que ocorra a fusão total do chumbo, a velocidade do projétil imediatamente antes da colisão, em m/s, é:
Dados:
• calor específico do chumbo: 125 J/(kg.°C);
• temperatura de fusão do chumbo: 327 °C;
• calor latente de fusão do chumbo: 26.000 J/kg.
Se a energia interna que permanece após o projétil atingir a parede é justamente a mínima para que ocorra a fusão total do chumbo, a velocidade do projétil imediatamente antes da colisão, em m/s, é:
Resolução comentada
A energia interna mínima para fundir o chumbo é m(c·ΔT + L), e ela equivale a 25% da energia cinética, o que dá v = 600 m/s.
Para fundir totalmente é preciso aquecer de 175 °C a 327 °C (ΔT = 152 °C) e depois fundir: Q = m(125·152 + 26000) = 45000·m J. Isso corresponde a 25% da energia cinética: 0,25·(½mv²) = 45000·m, ou seja, v²/8 = 45000. Então v² = 360000 e v = 600 m/s.
Análise das alternativas
A, B, C e D) Erradas: não satisfazem v² = 360000. Resultam de esquecer a parcela do calor latente, de ignorar o fator de 25% ou de errar a conta da energia cinética.
Referência: Calorimetria: calor sensível e calor latente; conversão de energia cinética em energia interna.
Resolução comentada do VaiConcursos.