Física II ⇒ Calor Específico e Calor Latente Tópico resolvido

[Gaussiano]

Um corpo inderfomável em repouso é atingido por projétil metálico com a velocidade de 300m/s e a temperatura de 0°C. Sabe-se que devido ao impacto, 1/3 da energia cinétia é absorvida pelo corpo e o restante transfrma-se em calor, fundindo parialmente o projétil. O metal tem ponto de fusão [tex3]t_{f}[/tex3] = 300°C, calor específico c = 0,02cal/g.°C e calor latente de fusão [tex3]L_{f}[/tex3] = 6 cal/g. Considerando 1 cal [tex3]\approx[/tex3] 4 J, a fração x da massa total do projétil metálico que se funde é tal que:
A x < 0,25
B x = 0,25
C 0,25 < x < 0,5
D x = 0,5
E x > 0,5

[theblackmamba]

A energia cinética do projétil é:
[tex3]E{cin}=\frac{m\cdot 300^2}{2}=45000m\,\,J[/tex3]. Lembre que [tex3]m[/tex3] está em kg.

Dois terços desta energia se trasforma em calor:
[tex3]Q=\frac{2}{3} \cdot 45000m = 30000m[/tex3]

[tex3]Q_1[/tex3] (aquecer o projétil até 300ºC). Vamos colocar a massa em gramas ([tex3]1000m[/tex3]):
[tex3]Q_1=1000m \cdot 0,02\cdot (300-0)\cdot 4 = 24000m[/tex3]

[tex3]Q_2[/tex3] (fundir parcialmente o projétil):

[tex3]Q_2=m_f\cdot L\cdot 4[/tex3], mas [tex3]m_f[/tex3] está em kg, então vamos passar para gramas
[tex3]Q_2=6 \cdot 1000 \cdot m_f\cdot 4=24000m_f[/tex3]

Pela conservação de energia:
[tex3]Q=Q_1+Q_2[/tex3]
[tex3]30000m=24000m+24000m_f[/tex3]
[tex3]m_f = 0,25m[/tex3]

Ou seja, se fundiu uma parte parte equivalente a 0,25 da massa do projétil. Portanto,

[tex3]\boxed{x=0,25}[/tex3]

Letra B