206 calorimetria

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CalorimetriaUNESP 7a) A respeito da informação “O

calor específico de uma substância pode ser considerado constante e vale 3 J/(g°C)”. Três estudantes, I, II e III, forneceram as explicações seguintes.

I – Se não ocorrer mudança de estado, a transferência de 3 joules de energia térmica para 1 grama dessa substância provoca elevação de 1 grau Celsius na sua temperatura.

II – Qualquer massa em gramas de um corpo construído com essa substância necessita de 3 joules de energia térmica para que sua temperatura se eleve de 1 grau Celsius.

III – Se não ocorrer mudança de estado, a transferência de 1 joule de energia térmica para 3 gramas dessa substância provoca elevação de 1 grau Celsius na sua temperatura.

Dentre as explicações apresentadas,

(A) apenas I está correta.(B) apenas II está correta.(C) apenas III está correta.(D) apenas I e II estão corretas.(E) apenas II e III estão corretas.

UNESP 19) Uma estudante põe 1,0l de água num recipiente graduado, a temperatura ambiente de 20°C, e o coloca para ferver num fogão de potência constante. Quando retira o recipiente do fogão, a água pára de ferver e a estudante nota que restaram 0,80l de água no recipiente. Despreze o calor absorvido pelo recipiente, a sua dilatação e a dilatação da água.

a) Faça o esboço do gráfico t (°C) x Q (J) que representa esse aquecimento, onde t (°C) é a temperatura da água contida no recipiente e Q (J) é a quantidade de calor absorvida pela água. Coloque, pelo menos, os pontos correspondentes à temperatura inicial, à temperatura e quantidade de calor absorvida no início da ebulição e à temperatura e quantidade de calor quando a água é retirada do fogo.

b) Suponha que toda a água que falta tenha sido vaporizada. Qual a energia desperdiçada nesse processo? Justifique.

São dados:Calor específico da água: ca=4200J/kg.°C).Calor latente de vaporização da água: Lv =

2300000 J/kg.

Densidade (massa específica) da água: da=1000kg/m3; 1m3 = 1000l. Temperatura de ebulição da água na região: te = 100°C.

a)

b) 460 kJUNESP 46b) Uma panela com água é

aquecida de 25°C para 80°C. A variação de temperatura sofrida pela panela com água, nas escalas Kelvin e Fahrenheit, foi de

a) 32 K e 105°F.b) 55 K e 99°F.c) 57 K e 105°F. d) 99 K e 105°F.e) 105 K e 32°F.

UNESP 18) Um cowboy atira contra uma parede de madeira de um bar. A massa da bala de prata é 2 g e a velocidade com que esta bala é disparada é de 200 m/s. É assumido que toda a energia térmica gerada pelo impacto permanece na bala.

a) Determine a energia cinética da bala antes do impacto.

b) Dado o calor específico da prata 234 J/kg°C, qual a variação de temperatura da bala, supondo que toda a energia cinética é transformada em calor no momento que a bala penetra na madeira?

a) 40Jb) 85,5°C

UNESP 42c) A figura mostra os gráficos das temperaturas em função do tempo de aquecimento, em dois experimentos separados, de dois sólidos, A e B, de massas iguais, que se liquefazem durante o processo. A taxa com que o calor é transferido no aquecimento é constante e igual nos dois casos.

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Se TA e TB forem as temperaturas de fusão e LA e LB os calores latentes de fusão de A e B, respectivamente, então

a) TA > TB e LA > LB. b) TA > TB e LA = LB.c) TA > TB e LA < LB. d) TA < TB e LA > LB.e) TA < TB e LA = LB.

UNESP 15) Duas peças metálicas de massas iguais, uma de ferro e a outra de chumbo, inicialmente a 100°C, são colocadas em contacto térmico com um grande bloco de gelo a 0°C. Após o equilíbrio térmico das peças com o gelo, o calor fornecido pela peça de ferro deixa mF gramas de gelo fundido, enquanto que o calor fornecido pela peça de chumbo deixa mC gramas de gelo fundido. O calor específico do ferro vale aproximadamente

0,45 J/g·°C e o do chumbo, 0,15 J/g·°C.a) Qual o valor da razão mF/mC?b) Sabendo que mF = 90 g e que o calor

latente de fusão do gelo vale 320 J/g, qual o valor da massa M de cada peça metálica?

a) 3b) 640 g

UNESP 42e) A temperatura mais alta registrada sobre a Terra foi de 136°F, em Azizia, Líbia, em 1922, e a mais baixa foi de –127°F, na estação Vostok, Antártica, em 1960. Os valores dessas temperaturas, em °C, são, respectivamente,

a) 53,1 e –76,3. b) 53,1 e –88,3.c) 57,8 e –76,3. d) 57,8 e –79,3.e) 57,8 e –88,3.

UNESP 16) Uma quantidade de vapor de água, inicialmente a 130°C, é necessária para aquecer 200 g de água de 20°C a 50°C, contida em um recipiente de vidro de 100g. Considerando o calor específico do vapor cv = 2,01 x 103 J/(kg.°C), o calor latente de vaporização L = 2,26 x 106 J/kg, o calor específico da água ca = 4,19 x 103 J/(kg.°C), o calor específico do vidro cvi = 837 J/(kg.°C), e considerando o sistema termicamente isolado e em equilíbrio térmico após o aquecimento da água, determine:

a) a quantidade total de calor Q cedida durante os estágios necessários para aquecer a água, em função da massa do vapor mx;

b) a massa mx do vapor.a) QT = 2,53 . 106 mx (J) (para mx em kg)b) 1,09 . 10–2kg

UNESP 42b) Nos quadrinhos da tira, a mãe menciona as fases da água conforme a mudança das estações.

Entendendo “boneco de neve” como sendo “boneco de gelo” e que com o termo “evaporou” a mãe se refira à transição água → vapor, pode-se supor que ela imaginou a seqüência gelo→água→vapor→ água. As mudanças de estado que ocorrem nessa seqüência são

a) fusão, sublimação e condensação.b) fusão, vaporização e condensação.c) sublimação, vaporização e condensação.d) condensação, vaporização e fusão.e) fusão, vaporização e sublimação.

UNESP 17) Uma quantidade de 1,5 kg de certa substância encontra-se inicialmente na fase sólida, à temperatura de –20°C. Em um processo a pressão constante de 1,0 atm, ela é levada à fase líquida a 86°C. A potência necessária nessa transformação foi de 1,5 kJ/s. O gráfico na figura mostra a temperatura de cada etapa em função do tempo.




Calculea) o calor latente de fusão Lf.b) o calor necessário para elevar a

temperatura de 1,5kg dessa substância de 0 a 86°C.

a) 330 kJ/kgb) 540 kJ

UNESP 42e) O gráfico representa a temperatura em função do tempo de um líquido aquecido em um calorímetro.

Considerando-se desprezível a capacidade térmica do calorímetro e que o aquecimento foi obtido através de uma resistência elétrica, dissipando energia à taxa constante de 120 W, a capacidade térmica do líquido vale

(A) 12 J/oC.(B) 20 J/oC.(C) 120 J/oC.(D) 600 J/oC.(E) 1200 J/oC.

UNESP 44A) Um estudante desenvolve um termômetro para ser utilizado especificamente em seus trabalhos de laboratório. Sua idéia é medir a temperatura de um meio fazendo a leitura da resistência elétrica de um resistor, um fio de cobre, por exemplo,

quando em equilíbrio térmico com esse meio. Assim, para calibrar esse termômetro na escala Celsius, ele toma como referências as temperaturas de fusão do gelo e de ebulição da água. Depois de várias medidas, ele obtém a curva apresentada na figura.

A correspondência entre a temperatura T, em °C, e a resistência elétrica R, em Ω, é dada pela equação

a) T = 100 x (R – 16) / 6,6.b) T = 100 x 6,6 / (R – 16).c) T = (R – 6,6) / (6,6 x 100).d) T = 100 x (R – 16) / 16.e) T = 100 x (R – 6,6) / 16.

UNESP 19) Um aquecedor elétrico fechado contém inicialmente 1 kg de água a temperatura de 25ºC e é capaz de fornecer 300 cal a cada segundo. Desconsiderando perdas de calor, e adotando 1 cal/(gºC) para o calor específico da água e 540 cal/g para o calor latente, calcule

a) o tempo necessário para aquecer a água até o momento em que ela começa a evaporar.

b) a massa do vapor formado, decorridos 520 s a partir do instante em que o aquecedor foi ligado.

a) 250sb) 150g

UNESP 44d) Uma garrafa térmica possui em seu interior 1,0 kg de água a 80ºC. Meia hora depois, a temperatura da água caiu para 50ºC. Nessas condições, e lembrando que o calor específico da água é 1,0 cal/(gºC), o fluxo de calor perdido pela água foi em média de

(A) 1,0 cal/min.(B) 100 cal/min.(C) 500 cal/min.(D) 1 000 cal/min.(E) 4 180 cal/min.




UNESP 19) Uma panela de alumínio, de massa 100g, com 0,500kg de água em seu interior, é aquecida em um fogão, passando de 30°C para 100°C. Dados: calor específico da água = 1,00 cal/(g°C) e calor específico do alumínio = 0,215 cal/(g°C), e estimando que 30% do calor fornecido pela chama sejam perdidos para o ambiente, determinar:

a) o calor absorvido pelo sistema formado pela panela com a água;

b) o calor fornecido pelo fogão ao sistema.a) Qabsorvido = 36505 calb) Qfornecido = 52150cal

UNESP 43d) Em um dia ensolarado, a potência média de um coletor solar para aquecimento de água é de 3 kW. Considerando a taxa de aquecimento constante e o calor específico da água igual a 4200J/kg.°C), o tempo gasto para aquecer 30 kg de água de 25°C para 60°C será, em minutos, de

a) 12,5.b) 15. c) 18. d) 24,5. e) 26.

UNESP 44c) Considere seus conhecimentos sobre mudanças de fase e analise as afirmações I, II e III, referentes à substância água, um recurso natural de alto valor.

I. Durante a transição de sólido para líquido, a temperatura não muda, embora uma quantidade de calor tenha sido fornecida à água.

II. O calor latente de condensação da água tem um valor diferente do calor latente de vaporização.

III.Em determinadas condições, a água

pode coexistir na fase sólida, líquida e gasosa.Pode-se afirmar quea) apenas a afirmação I é correta.b) apenas as afirmações I e II são corretas.c) apenas as afirmações I e III são corretas.d) apenas as afirmações II e III são

corretas.e) as afirmações I, II e III são corretas.

UNESP 45b) Considere o diagrama para uma determinada substância.

Sabendo-se que a transformação ocorre no sentido de A para D, pode-se afirmar que no trecho

(A) AB a substância está na fase líquida.(B) BC está ocorrendo fusão ou

vaporização.(C) CD há apenas vapor.(D) BC há uma mistura de líquido e vapor.(E) CD está ocorrendo transição de fase.

UNESP 37a) Desde 1960, o Sistema Internacional de Unidades (SI) adota uma única unidade para quantidade de calor, trabalho e energia, e recomenda o abandono da antiga unidade ainda em uso. Assinale a alternativa que indica na coluna I a unidade adotada pelo SI e na coluna II a unidade a ser abandonada.

UNESP 42e) Segundo a Biblioteca Virtual Leite Lopes, O calor de combustão de um combustível é a quantidade de calor que 1 grama da substância produz, ao ser completamente




queimada.(www.prossiga.br/leitelopes/)O calor de combustão do carvão vegetal

pode ter valores muito variáveis, mas um valor médio bem aceito é 3,0·107J/kg. Nesse caso, sabendo-se que o calor específico da água é 4,2·103 J/(kg·ºC), e supondo que não haja perdas, a massa de carvão que, completamente queimada, fornece a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1,0 kg de água de 28 ºC à fervura (100ºC), em gramas, é aproximadamente de

(A) 600.(B) 300.(C) 150.(D) 50.(E) 10.

UNESP 15) Em um acampamento, um grupo de estudantes coloca 0,50 L de água, à temperatura ambiente de 20 ºC, para ferver, em um lugar onde a pressão atmosférica é normal. Depois de 5,0 min, observam que a água começa a ferver, mas distraem-se, e só tiram a panela do fogão depois de mais 10 min, durante os quais a água continuou fervendo. Qual a potência calorífica do fogão e o volume de água contido na panela ao final desses 15 min de aquecimento? Despreze o calor perdido para o ambiente e o calor absorvido pelo material de que é feita a panela; suponha que o fogão forneça calor com potência constante durante todo tempo. Adote para a densidade da água: ρágua=1,0·kg/L.

São dados: calor específico da água: cágua=4,2·103 J/(kg·ºC); calor latente de vaporização da água: Lágua=2,3·106 J/kg. Dê a resposta com dois algarismos significativos.

5,6x102W ; 0,35l

UNESP 44d) Uma cozinheira, moradora de uma cidade praiana, não dispunha de um termômetro e necessitava obter água a uma temperatura de 60 ºC. Resolveu, então, misturar água fervendo com água proveniente de um pedaço de gelo que estava derretendo. Considere o sistema isolado, ou seja, que a troca de calor só se estabeleceu entre as quantidades de água misturadas e, ainda, que a cozinheira usou a mesma xícara nas suas medições. A cozinheira só chegaria ao seu objetivo se tivesse misturado

uma xícara da água a 0 ºC com(A) três xícaras de água fervendo.(B) duas xícaras e meia de água fervendo.(C) duas xícaras de água fervendo.(D) uma xícara e meia de água fervendo.(E) meia xícara de água fervendo.

UNESP 70E) Um termoscópio é um dispositivo experimental, como o mostrado na figura, capaz de indicar a temperatura a partir da variação da altura da coluna de um líquido que existe dentro dele. Um aluno verificou que, quando a temperatura na qual o termoscópio estava submetido era de 10 oC, ele indicava uma altura de 5 mm. Percebeu ainda que, quando a altura havia aumentado para 25 mm, a temperatura era de 15 oC.

Quando a temperatura for de 20 oC, a altura da coluna de líquido, em mm, será de

(A) 25.(B) 30.(C) 35.(D) 40.(E) 45.

UNESP 82c) As pontes de hidrogênio entre moléculas de água são mais fracas que a ligação covalente entre o átomo de oxigênio e os átomos de hidrogênio. No entanto, o número de ligações de hidrogênio é tão grande (bilhões de moléculas em uma única gota de água) que estas exercem grande influência sobre as propriedades da água, como, por exemplo, os altos valores do calor específico, do calor de vaporização e de solidificação da água. Os altos valores do calor específico e do calor de vaporização da água são fundamentais no processo de regulação de temperatura do corpo humano. O corpo humano dissipa energia, sob atividade normal por meio do metabolismo, equivalente a uma lâmpada de 100 W. Se em uma pessoa de massa 60 kg todos


http://www.prossiga.br/leitelopes/



os mecanismos de regulação de temperatura parassem de funcionar, haveria um aumento de temperatura de seu corpo. Supondo que todo o corpo é feito de água, em quanto tempo, aproximadamente, essa pessoa teria a temperatura de seu corpo elevada em 5 ºC? Dado: calor específico da água 4,2 ×≅ 103J/kg·ºC.

(A) 1,5 h.(B) 2,0 h.(C) 3,5 h.(D) 4,0 h.(E) 5,5 h.

(A) Kelvin, pois trata-se de um trabalho científico e esta é a unidade adotada pelo Sistema Internacional.

(B) Fahrenheit, por ser um valor inferior ao zero absoluto e, portanto, só pode ser medido nessa escala.

(C) Fahrenheit, pois as escalas Celsius e Kelvin não admitem esse valor numérico de temperatura.

(D) Celsius, pois só ela tem valores numéricos negativos para a indicação de temperaturas.

(E) Celsius, por tratar-se de uma matéria publicada em língua portuguesa e essa ser a unidade adotada oficialmente no Brasil.

UNIFESP 53c. Sobrefusão é o fenômeno em que um líquido permanece nesse estado a uma temperatura inferior à de solidificação, para a correspondente pressão. Esse fenômeno pode ocorrer quando um líquido cede calor lentamente, sem que sofra agitação. Agitado, parte do líquido solidifica, liberando calor para o restante, até que o equilíbrio térmico seja atingido à temperatura de solidificação para a respectiva pressão. Considere uma massa de 100 g de água em sobrefusão a temperatura de –10°C e pressão de 1 atm, o calor específico da água de 1 cal/g°C e o calor latente de solidificação da água de –80 cal/g. A massa de água que sofrerá solidificação se o líquido for agitado será

(A) 8,7 g.(B) 10,0 g.(C) 12,5 g.

(D) 50,0 g.(E) 60,3 g.

UNIFESP 18. Um resistor para chuveiro elétrico apresenta as seguintes especificações:

Tensão elétrica: 220 V.Resistência elétrica (posição I): 20,0 Ω.Resistência elétrica (posição II): 11,0 Ω.Potência máxima (posição II): 4 400 W.Uma pessoa gasta 20 minutos para tomar

seu banho, com o chuveiro na posição II, e com a água saindo do chuveiro à temperatura de 40°C. Considere que a água chega ao chuveiro à temperatura de 25°C e que toda a energia dissipada pelo resistor seja transferida para a água. Para o mesmo tempo de banho e a mesma variação de temperatura da água, determine a economia que essa pessoa faria, se utilizasse o chuveiro na posição I,

a) no consumo de energia elétrica, em kWh, em um mês (30 dias);

b) no consumo de água por banho, em litros, considerando que na posição I gastaria 48 litros de água.

Dados:calor específico da água: 4 000 J/kg°C.densidade da água: 1 kg/L.a) 19,8 kWh b) 40l ou 39,3l

UNIFESP 52d. Dois corpos, A e B, com massas iguais e a temperaturas tA=50oC e tB=10oC, são colocados em contato até atingirem a temperatura de equilíbrio. O calor específico de A é o triplo do de B. Se os dois corpos estão isolados termicamente, a temperatura de equilíbrio é

(A) 28 oC.(B) 30 oC.(C) 37 oC.(D) 40 oC.(E) 45 oC.

UNIFESP 53c. Em dias muito quentes e secos, como os do último verão europeu, quando as temperaturas atingiram a marca de 40 oC, nosso corpo utiliza-se da transpiração para transferir para o meio ambiente a energia




excedente em nosso corpo. Através desse mecanismo, a temperatura de nosso corpo é regulada e mantida em torno de 37 oC. No processo de transpiração, a água das gotas de suor sofre uma mudança de fase a temperatura constante, na qual passa lentamente da fase líquida para a gasosa, consumindo energia, que é cedida pelo nosso corpo. Se, nesse processo, uma pessoa perde energia a uma razão de 113 J/s, e se o calor latente de vaporização da água é de 2,26 × 103J/g, a quantidade de água perdida na transpiração pelo corpo dessa pessoa, em 1 hora, é de

(A) 159 g.(B) 165 g.(C) 180 g.(D) 200 g.(E) 225 g.

UNIFESP 53a. Um termômetro é encerrado dentro de um bulbo de vidro onde se faz vácuo. Suponha que o vácuo seja perfeito e que o termômetro esteja marcando a temperatura ambiente, 25oC. Depois de algum tempo, a temperatura ambiente se eleva a 30oC. Observa-se, então, que a marcação do termômetro

(A) eleva-se também, e tende a atingir o equilíbrio térmico com o ambiente.

(B) mantém-se a 25oC, qualquer que seja a temperatura ambiente.

(C) tende a reduzir-se continuamente, independente da temperatura ambiente.

(D) vai se elevar, mas nunca atinge o equilíbrio térmico com o ambiente.

(E) tende a atingir o valor mínimo da escala do termômetro.

UNIFESP 16. Avalia-se que um atleta de 60 kg, numa prova de 10000 m rasos, desenvolve uma potência média de 300 W.

a) Qual o consumo médio de calorias desse atleta, sabendo que o tempo dessa prova é de cerca de 0,50 h? Dado: 1 cal = 4,2 J.

b) Admita que a velocidade do atleta é constante. Qual a intensidade média da força exercida sobre o atleta durante a corrida?

a) 1,3 . 105 calb) Fres = 0Fmuscular = Fat = Far = 54N

UNIFESP 52c. O SI (Sistema Internacional de unidades) adota como unidade de calor o joule, pois calor é energia. No entanto, só tem sentido falar em calor como energia em trânsito, ou seja, energia que se transfere de um corpo a outro em decorrência da diferença de temperatura entre eles. Assinale a afirmação em que o conceito de calor está empregado corretamente.

(A) A temperatura de um corpo diminui quando ele perde parte do calor que nele estava armazenado.

(B) A temperatura de um corpo aumenta quando ele acumula calor.

(C) A temperatura de um corpo diminui quando ele cede calor para o meio ambiente.

(D) O aumento da temperatura de um corpo é um indicador de que esse corpo armazenou calor.

(E) Um corpo só pode atingir o zero absoluto se for esvaziado de todo o calor nele contido.

UNIFESP 54c. Qualquer dos seus leitores que tenha a ventura de residir em meio ao romântico cenário do País de Gales ou da Escócia poderia, não tenho dúvida, confirmar meus experimentos medindo a temperatura no topo e na base de uma cascata. Se minhas observações estão corretas, uma queda de 817 pés deve gerar um grau de calor, e a temperatura do rio Niágara deve subir cerca de um quinto de grau por causa de sua queda de 160 pés. Esse trecho foi publicado em 1845 por James P. Joule na seção de cartas da revista inglesa Philosophical Magazine e ilustra os resultados por ele obtidos em suas experiências para a determinação do equivalente mecânico do calor.

Sendo cágua = 4 200 J/(kgºC) o calor específico da água, adotando g = 10 m/s2 , 817 pés = 250 m e 160 pés = 50 m, pode-se afirmar que, ao se referir a “um grau de calor” e a “um quinto de grau”, Joule está exprimindo valores de temperatura que, em graus Celsius, valem aproximadamente




(A) 5,0 e 1,0.(B) 1,0 e 0,20.(C) 0,60 e 0,12.(D) 0,30 e 0,060.(E) 0,10 e 0,020.

UNIFESP 52D. Em uma experiência de laboratório, um aluno mede a temperatura de uma pequena quantidade de água contida em um tubo de ensaio (a água e o tubo foram previamente aquecidos e estão em equilíbrio térmico). Para isso, imerge nessa água um termômetro de mercúrio em vidro que, antes da imersão, marcava a temperatura ambiente: 20 ºC. Assim que todo o bulbo do termômetro é imerso na água, a coluna de mercúrio sobe durante alguns segundos até atingir 60 ºC e logo começa a baixar. Pode-se afirmar que a temperatura da água no instante em que o termômetro nela foi imerso era

(A) de 60 ºC, pois o termômetro nunca interfere na medida da temperatura e o calor perdido para o ambiente, nesse caso, é desprezível.

(B) de 60 ºC porque, nesse caso, embora possa haver perda de calor para o termômetro e para o ambiente, essas perdas não se manifestam, pois a medida da temperatura é instantânea.

(C) maior do que 60 ºC; a indicação é menor exclusivamente por causa da perda de calor para o ambiente, pois o termômetro não pode interferir na medida da temperatura.

(D) maior do que 60 ºC e a indicação é menor principalmente por causa da perda de calor para o termômetro.

(E) menor do que 60 ºC porque, nesse caso, a água absorve calor do ambiente e do termômetro.

UNIFESP 53B. A enfermeira de um posto de saúde resolveu ferver 1,0 litro de água para ter uma pequena reserva de água esterilizada. Atarefada, ela esqueceu a água a ferver e quando a guardou verificou que restaram 950 mL. Sabe-se que a densidade da água é 1,0·103 kg/m3, o calor latente de vaporização da água é 2,3·106 J/kg e supõe-se desprezível a massa de água que evaporou ou possa ter saltado para fora do recipiente durante a fervura. Pode-se afirmar que

a energia desperdiçada na transformação da água em vapor foi aproximadamente de:

(A) 25 000 J.(B) 115 000 J.(C) 230 000 J.(D) 330 000 J.(E) 460 000 J.

UNIFESP 53E. O gráfico mostra as curvas de quantidade de calor absorvido em função da temperatura para dois corpos distintos: um bloco de metal e certa quantidade de líquido.

O bloco de metal, a 115 ºC, foi colocado em contato com o líquido, a 10 ºC, em um recipiente ideal e isolado termicamente. Considerando que ocorreu troca de calor somente entre o bloco e o líquido, e que este não se evaporou, o equilíbrio térmico ocorrerá a

(A) 70 ºC.(B) 60 ºC.(C) 55 ºC.(D) 50 ºC.(E) 40 ºC.

14. 0,50 kg de uma substância a temperatura T0 = 40 ºC, na fase líquida, é colocado no interior de um refrigerador, até que a sua temperatura atinja T1 = –10 ºC. A quantidade de calor transferida em função da temperatura é apresentada no gráfico da figura.




A parte do gráfico correspondente ao intervalo de –10 ºC a 2,0 ºC foi ampliada e inserida na figura, à direita do gráfico completo. Calcule:

a) o calor latente específico de solidificação.

b) o calor específico na fase sólida. a) 3,0 . 105 J/kgb) 2,0 . 103 J/kg.°C

UNIFESP 14. Em uma experiência de Termologia, analisou-se a variação da temperatura, medida em graus Celsius, de 100 g de uma substância, em função da quantidade de calor fornecido, medida em calorias. Durante o experimento, observou-se que, em uma determinada etapa do processo, a substância analisada apresentou mudança de fase sólida para líquida. Para visualizar o experimento, os dados obtidos foram apresentados em um gráfico da temperatura da substância como função da quantidade de calor fornecido.

Determine:a) O calor específico da substância na fase

líquida e seu calor latente específico de fusão.b) Após a substância atingir a temperatura

de 80 ºC, cessou-se o fornecimento de calor e adicionou-se à ela 50 g de gelo a 0 ºC. Supondo que a troca de calor ocorra apenas entre o gelo e a substância, determine a massa de água, fase líquida, em equilíbrio térmico.

Dados:Calor latente de fusão do gelo: L = 80

cal/gCalor específico da água: c = 1,0 cal/(gºC)a) 0,10 cal/g°C, 4,0 cal/gb) 12,5g (fase líquida)

Unicamp 7) Desconfiada de que o anel que ganhara do namorado não era uma liga de ouro de boa qualidade, uma estudante resolveu tirar a dúvida, valendo-se de um experimento de calorimetria baseado no fato de que metais diferentes possuem diferentes calores específicos. Inicialmente, a estudante deixou o anel de 4,0g por um longo tempo dentro de uma vasilha com água fervente (100 °C). Tirou, então, o anel dessa vasilha e o mergulhou em um outro recipiente, bem isolado termicamente, contendo 2ml de água a 15°C. Mediu a temperatura final da água em equilíbrio térmico com o anel. O calor específico da água é igual a 1,0cal/g°C, e sua densidade é igual a 1,0g/cm3. Despreze a troca de calor entre a água e o recipiente.

a) Sabendo-se que o calor específico do ouro é cAu=0,03cal/g°C, qual deveria ser a temperatura final de equilíbrio se o anel fosse de ouro puro?

b) A temperatura final de equilíbrio medida pela estudante foi de 22°C. Encontre o calor específico do anel.

c) A partir do gráfico e da tabela abaixo, determine qual é a porcentagem de ouro do anel e quantos quilates ele tem.

a) ~ 19,8°Cb) ~ 0,045cal/g°Cc) 75% de Au e 18 quilates




b) Ao solidificar-se, a água a 0°C perde uma quantidade de calor que é proporcional à massa de água transformada em gelo. A constante de proporcionalidade Ls é chamada de calor latente de solidificação. Sabendo-se que o calor latente de solidificação e a densidade do gelo valem, respectivamente, Ls=80cal/g e ρg=0,90g/cm3, calcule a quantidade de calor trocado entre a água e o ar para que a espessura do gelo aumente de 5,0cm para 15cm.

a) 1,6x102cal/sb) 1,4x107cal

Unicamp 7) Em determinados meses do ano observa-se significativo aumento do número de estrelas cadentes em certas regiões do céu, número que chega a ser da ordem de uma centena de estrelas cadentes por hora. Esse fenômeno é chamado de chuva de meteoros ou chuva de estrelas cadentes, e as mais importantes são as chuvas de Perseidas e de Leônidas. Isso ocorre quando a Terra cruza a órbita de algum cometa que deixou uma nuvem de partículas no seu caminho. Na sua maioria, essas partículas são pequenas como grãos de poeira, e, ao penetrarem na atmosfera da Terra, são aquecidas pelo atrito com o ar e produzem os rastros de luz observados.

a) Uma partícula entra na atmosfera terrestre e é completamente freada pela força de atrito com o ar após se deslocar por uma distância de 1,5 km . Se sua energia cinética inicial é igual a Ec=4,5x104J, qual é o módulo da força de atrito média? Despreze o trabalho do peso nesse deslocamento. b) Considere que uma partícula de massa m=0,1g sofre um aumento de temperatura de ∆θ=2400°C após entrar na atmosfera. Calcule a quantidade de calor necessária para produzir essa elevação de temperatura se o calor específico do material que compõe apartícula é c=0,90J

a) 30Nb) 216J

Fuvest 68c) Um fogão, alimentado por um botijão de gás, com as características descritas no quadro abaixo, tem em uma de suas bocas um recipiente com um litro de água que leva 10minutos para passar de 20oC a 100oC. Para

estimar o tempo de duração de um botijão, um fator relevante é a massa de gás consumida por hora. Mantida a taxa de geração de calor das condições acima, e desconsideradas as perdas de calor, a massa de gás consumida por hora, em uma boca de gás desse fogão, é aproximadamente

a) 8gb) 12gc) 48gd) 320ge) 1920g

Fuvest 13b) Dois recipientes iguais A e B, contendo dois líquidos diferentes, inicialmente a 20°C, são colocados sobre uma placa térmica, da qual recebem aproximadamente a mesma quantidade de calor. Com isso, o líquido em A atinge 40°C, enquanto o líquido em B, 80°C. Se os recipientes forem retirados da placa e seus líquidos misturados, a temperatura final da mistura ficará em torno de

a) 45°Cb) 50°Cc) 55°Cd) 60°Ce) 65°C

Fuvest 14e) Um aquecedor elétrico é mergulhado em um recipiente com água a 10º C e, cinco minutos depois, a água começa a ferver a 100ºC. Se o aquecedor não for desligado, toda a água irá evaporar e o aquecedor será danificado. Considerando o momento em que a água começa a ferver, a evaporação de toda a água ocorrerá em um intervalo de aproximadamente




Fuvest 84c) Um trocador de calor consiste em uma serpentina, pela qual circulam 18litros de água por minuto. A água entra na serpentina à temperatura ambiente (20ºC) e sai mais quente. Com isso, resfria-se o líquido que passa por uma tubulação principal, na qual a serpentina está enrolada. Em uma fábrica, o líquido a ser resfriado na tubulação principal é também água, a 85 ºC, mantida a uma vazão de 12litros por minuto. Quando a temperatura de saída da água da serpentina for 40ºC, será possível estimar que a água da tubulação principal esteja saindo a uma temperatura T de, aproximadamente,

a) 75 ºCb) 65 ºCc) 55 ºCd) 45 ºCe) 35 ºC

Fuvest 86b) Energia térmica, obtida a partir da conversão de energia solar, pode ser armazenada em grandes recipientes isolados, contendo sais fundidos em altas temperaturas. Para isso, pode-se utilizar o sal nitrato de sódio (NaNO3), aumentando sua temperatura de 300oC para 550oC, fazendo-se assim uma reserva para períodos sem insolação. Essa energia armazenada poderá ser recuperada, com a temperatura do sal retornando a 300oC. Para armazenar a mesma quantidade de energia que seria obtida com a queima de 1L de gasolina, necessita-se de uma massa de NaNO3 igual a

Poder calorífico da gasolina=3,6x107J/L, Calor específico do NaNO3=1,2x103J/kgoC

a) 4,32 kg.b) 120 kg.c) 240 kg.d) 3x104 kg.e) 3,6x104 kg.

Ita 22) Inicialmente 48g de gelo a 0°C são colocados num calorímetro de alumínio de 2,0g, também a 0°C. Em seguida, 75g de água a 80°C são despejados dentro desse recipiente. Calcule a temperatura final do conjunto. Dados: calor latente do gelo Lg=80cal/g, calor específico da água cH2O=1,0cal g–1°C–1, calor específico do alumínio cAl=0,22 cal g–1°C–1.

17,50°C

Ita 7B) Um bloco de gelo com 725g de massa é colocado num calorímetro contendo 2,50kg de água a uma temperatura de 5,0°C, verificando-se um aumento de 64g na massa desse bloco, uma vez alcançado o equilíbrio térmico. Considere o calor específico da água (c=1,0 cal/g°C) o dobro do calor específico do gelo, e o calor latente de fusão do gelo de 80 cal/g. Desconsiderando a capacidade térmica do calorímetro e a troca de calor com o exterior, assinale a temperatura inicial do gelo.

a) –191,4°C b) –48,6°C c) –34,5°C d) –24,3°C e) –14,1°C

Ita 9B) Um corpo indeformável em repouso é atingido por um projétil metálico com a velocidade de 300m/s e a temperatura de 0°C. Sabe-se que, devido ao impacto, 1/3 da energia cinética é absorvida pelo corpo e o restante transforma-se em calor, fundindo parcialmente o projétil. O metal tem ponto de fusão tf=300°C, calor específico c=0,02 cal/g°C e calor latente de fusão Lf= 6cal/g. Considerando 1 cal 4J, 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.




Ita 11D) Numa cozinha industrial, a água de um caldeirão é aquecida de 10°C a 20°C, sendo misturada, em seguida, à água a 80°C de um segundo caldeirão, resultando 10, de água a 32°C, após a mistura. Considere haja troca de calor apenas entre as duas porções de água misturadas e que a densidade absoluta da água, de 1 kg/, não varia com a temperatura, sendo, ainda, seu calor específico c=1,0 cal g–1°C–1. A quantidade de calor recebida pela água do primeiro caldeirão ao ser aquecida até 20°C é de

a) 20 kcal. b) 50 kcal. c) 60 kcal. d) 80 kcal. e) 120 kcal.

Ita 12E) A água de um rio encontra-se a uma velocidade inicial V constante, quando despenca de uma altura de 80 m, convertendo toda a sua energia mecânica em calor. Este calor é integralmente absorvido pela água, resultando em um aumento de 1K de sua temperatura. Considerando 1 cal 4J, aceleração da gravidade≅

g=10 m/s2 e calor específico da água c=1,0calg–

1°C–1, calcula-se que a velocidade inicial da água V é de

a) 102 m/s. b) 20 m/s. c) 50 m/s. d) 1032 m/s. e) 80 m/s.

UNESP 16) Uma garrafa térmica contém inicialmente 450g de água a 30°C e 100g de gelo na temperatura de fusão, a 0°C. Considere o calor específico da água igual a 4,0J/(g°C) e o calor latente de fusão do gelo igual a 320J/g. a) Qual será a quantidade de calor QF necessária para fundir o gelo dentro da garrafa?b) Supondo ideal o isolamento térmico da garrafa e desprezando a capacidade térmica de suas paredes internas, qual será a temperatura final da água contida no seu interior, quando o equilíbrio térmico for atingido?a) 3,2 . 104Jb) 10°C



206 calorimetria

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