UNCISAL 2018

A água no interior do recipiente estava isolada termicamente e em contato com um conjunto de pás. Cada vez que os corpos eram abandonados de uma determinada altura, as pás entravam em movimento e agitavam a água. Em virtude do atrito das pás com a água, os corpos caíam com velocidade praticamente constante, isto é, sua energia cinética se mantinha constante. Assim, como os contatos dos fios com as roldanas estavam bem lubrificados, à medida que os corpos desciam, a diminuição da energia potencial gravitacional podia ser considerada integralmente transformada em energia interna da água, devido à agitação provocada nela pelas pás. Dessa maneira, a temperatura da água sofria uma elevação, de modo semelhante ao que ocorreria se ela estivesse recebendo calor. Um termômetro adaptado ao aparelho permitia a Joule medir essa elevação de temperatura. Em outras palavras, o trabalho realizado pelo peso dos corpos era convertido em aumento da energia interna da água.

Suponha que o experimento de Joule tenha sido realizado com dois corpos de massas m = 5,0 kg, caindo de uma altura h = 2,0 m, em um local onde a aceleração da gravidade é g = 9,8 m/s² . Suponha, ainda, que a massa de água contida no recipiente era de m_água = 500 g e que a elevação de temperatura dessa massa de água tenha sido de ∆T = 1,4°C. Assinale a alternativa que corresponde ao número de vezes que os dois corpos tiveram que cair simultaneamente para que Joule chegasse à conclusão de que o equivalente mecânico do calor era de aproximadamente 4,2 J, ou seja, que 1,0 cal equivale a cerca de 4,2 J. Considere o calor específico da água igual a 1,0 cal/g.°C.