Organização: Lucas Lemos

Calorimetria e Mudanças de Fase

01. (ITA) Um corpo indeformável em repouso é atingido por um projétil metálico com a

velocidade de 300 m/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 o calor latente de fusão LF = 6 cal/g. Considerando 1 cal ≅ 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.

02. (ITA) Na determinação do calor específico de um metal, aqueceu-se uma amostra de

50 gramas desse metal a 98 °C e a amostra aquecida foi rapidamente transferida a um

calorímetro de cobre bem isolado. O calor específico do cobre é de 9,3.10-2 cal/g °C e a

massa de cobre no calorímetro é de 150 gramas. No interior do calorímetro há 200

gramas de água (c = 1,0 cal/g °C). A temperatura do calorímetro antes de receber a

amostra aquecida era de 21,0 °C. Após receber a amostra e restabelecido o equilíbrio, a

temperatura atingiu 24,6 °C. O calor específico do metal em questão é:

a) cerca de duas vezes maior que o do cobre.

b) Cerca de metade do calor específico do cobre.

c) superior a 1,0 cal/g °C.

d) inferior a 1,0 cal/g °C.

e) aproximadamente igual ao da água.

03. (ITA) Um bloco de massa 𝑚1 e calor específico 𝑐1, à temperatura 𝑇1, é posto em contato

com um bloco de outro material, com massa, calor específico e temperatura

respectivamente 𝑚2, 𝑐2 e 𝑇2. Depois de estabelecido o equilíbrio térmico entre os dois

blocos, sendo 𝑐1 e 𝑐2 constantes e supondo que as trocas de calor com o resto do

universo sejam desprezíveis, a temperatura final T deverá ser igual a:

a) 𝑚1𝑇1 − 𝑚2𝑇2 𝑚1 − 𝑚2 .

b) 𝑚1𝑐1 − 𝑚2𝑐2 𝑇2 − 𝑇1 𝑚1𝑐1 − 𝑚2𝑐2 .

c) 𝑐1𝑇1 − 𝑐2𝑇2 𝑐1 − 𝑐2 .

d) 𝑚1𝑐1𝑇1 − 𝑚2𝑐2𝑇2 𝑚1𝑐1 − 𝑚2𝑐2 .

e) 𝑚1𝑐1 − 𝑚2𝑐2 𝑇1 − 𝑇2 𝑚1𝑐1 + 𝑚2𝑐2 .

04. (EN) Um bloco A encontra-se, inicialmente, à temperatura 𝜃 °C. Sendo colocado em

contato com outro bloco B de material diferente, mas de mesma massa, inicialmente, a

0 °C, verifica-se, no equilíbrio térmico, que a temperatura dos dois blocos é de

0,75 𝜃 °C. Supondo que só houve troca de calor entre os dois corpos, a relação entre os

calores específicos dos materiais A e B 𝐶𝐴/𝐶𝐵 é:

a) 1/4.

b) 4

c) 0,4

d) 40

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e) 3

05. (EsPCEx) Uma substância pura, inicialmente na fase líquida, recebe calor Q de uma

fonte térmica e sua temperatura varia de acordo com o gráfico abaixo. A temperatura

de ebulição do líquido, em °C, é:

a) 120.

b) 80.

c) 400.

d) 800.

e) 1000.

06. (FUVEST) Dois recipientes iguais, A e B, contêm, respectivamente, 2,0 litros e 1,0 litros

de água à temperatura de 20 °C. Utilizando um aquecedor elétrico, de potência

constante, e mantendo-o ligado durante 80 s, aquece-se a água do recipiente A até a

temperatura de 60 °C. A seguir, transfere-se 1,0 litro da água de A para B, que passa a

conter 2,0 litros de água à temperatura 𝜃. Essa mesma situação final, para o recipiente

B, poderia ser alcançada colocando-se 2,0 litros de água a 20 °C em B, mantendo-o

ligado durante um tempo aproximado de:

a) 40 s.

b) 60 s.

c) 80 s.

d) 100 s.

e) 120 s

07. (ITA) A temperatura de ebulição do nitrogênio, à pressão normal, é aproximadamente

77 K e o seu calor de vaporização é de 48 kcal/kg. Qual é, aproximadamente, a massa

de nitrogênio vaporizada ao introduzir-se 0,5 kg de água a 0 °C num botijão de

nitrogênio líquido, onde a temperatura é de 77 K? Dados:

Calor específico médio do gelo no intervalo de temperatura considerado = 0,35 cal/g °C;

Calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g °C.

a) 1,25 kg.

b) 2,875 kg.

c) 1,57 kg.

d) 2,04 kg.

e) Nenhuma das respostas anteriores.

08. (ITA) São dados dois cubos A e B de mesmo material e inicialmente à mesma

temperatura T1. O cubo A tem aresta a e o cubo B tem aresta b, tal que a = 2b. Se ambos

os cubos são trazidos à temperatura T2 < T1, então, se o cubo B cede ao ambiente uma

quantidade de calor Q, o cubo A cederá:

a) 2Q.

b) 4Q.

c) 8Q.

d) Q.

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e) Nenhuma das alternativas anteriores

09. (ITA) Um fogareiro é capaz de fornecer 250 calorias por segundo. Colocando-se sobre

o fogareiro uma chaleira de alumínio de massa 500 g, tendo no seu interior 1,2 kg de

água à temperatura ambiente de 25 °C, a água começará a ferver após 10 minutos de

aquecimento. Admitindo-se que a água ferve a 100 °C e que o calor específico da

chaleira de alumínio é 0,23 cal/g °C e o da água 1,0 cal/g °C, pode-se afirmar que:

a) toda a energia fornecida pelo fogareiro é consumida no aquecimento da chaleira

com água, levando a água à ebulição.

b) somente uma fração inferior a 30% da energia fornecida é gasta no aquecimento

da chaleira com água, levando a água à ebulição.

c) uma fração entre 30% e 40% da energia fornecida pelo fogareiro é perdida.

d) 50% da energia fornecida pelo fogareiro é perdida.

e) a relação entre a energia consumida no aquecimento da chaleira com água e a

energia fornecida pelo fogão em 10 minutos situa-se entre 0,70 e 0,90.

10. (ITA) Um bloco de gelo de massa 3,0 kg, que está a uma temperatura de -10,0 °C, é

colocado em um calorímetro (recipiente isolado de capacidade térmica desprezível)

contendo 5,0 kg de água à temperatura de 40,0 °C. Qual a quantidade de gelo que sobra

sem se derreter? Dados:

Calor específico do gelo: 𝑐𝐺 = 0,5 kcal/kg °C.

Calor específico da água: 𝑐𝐴 = 1,0 kcal/kg °C.

Calor latente de fusão do gelo: L = 80 kcal/kg.

11. (UFG) Num piquenique, com finalidade de se obter água gelada, misturou-se num

garrafão térmico, de capacidade térmica desprezível, 2 kg de gelo picado a 0 °C e 3 kg

de água que estavam em garrafas ao ar livre, à temperatura ambiente de 40 °C.

Desprezando-se a troca de calor com o meio externo e conhecidos o calor latente de

fusão do gelo (80 cal/g) e o calor específico da água (1 cal/g °C), a massa de água

gelada disponível para se beber, em kg, depois de estabelecido o equilíbrio térmico, é

igual a:

a) 3,0.

b) 3,5.

c) 4,0.

d) 4,5.

e) 5,0.

12. (FUVEST) Nos dias frios, quando uma pessoa expele ar pela boca, forma-se uma

espécie de fumaça junto ao rosto. Isso ocorre porque a pessoa:

a) expele ar quente que condensa o vapor d’água existente na atmosfera.

b) expele o ar quente e úmido que se esfria, ocorrendo a condensação dos vapores

expelidos.

c) expele ar frio que provoca a condensação do vapor d’água na atmosfera.

d) provoca a liquefação do ar, com seu calor.

e) provoca a evaporação da água existente na atmosfera.

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13. (UFF) Marque a opção que apresenta a alternativa falsa:

a) Uma substância não existe na fase líquida quando submetida a pressões abaixo

daquela do ponto triplo.

b) A sublimação de uma substância é possível se esta estiver submetida a pressões

mais baixas que a de seu ponto triplo.

c) Uma substância só pode existir na fase líquida se a temperatura a que estiver

submetida for mais elevada que sua temperatura crítica.

d) Uma substância não sofre condensação a temperaturas mais elevadas que sua

temperatura crítica.

e) Na lua, um bloco de gelo pode passar diretamente para a fase sólida.

14. (ENEM) Se, por economia, abaixarmos o fogo sob uma panela de pressão logo que se

inicia a saída de vapor pela válvula, de forma simplesmente a manter a fervura, o

tempo de cozimento:

a) será maior porque a panela ‘’esfria’’.

b) será menor, por diminui a perda de água.

c) será maior, pois a pressão diminui.

d) será maior, pois a evaporação diminui.

e) não será alterado, pois a temperatura não varia.

15. (Olimpíada Paulista de Física) A palavra ‘’talha’’ tem diversos significados. No

dicionário encontra-se o seguinte:

Talha.S.f. Vaso de barro queimado de grande bojo. Espécie de pote para conservar água

para beber.

Todos que já beberam água de uma talha de barro sabem que a água este sempre

fresca, mesmo que a temperatura ambiente seja alta. Isto ocorre devido:

a) Ao processo de ‘’evaporação’’ da água que ocorre através dos poros das paredes de

barro, pois neste processo a água que evapora retira calor da água que fica dentro

da talha diminuindo sua temperatura.

b) Ao fato de o barro não deixar que o calor penetre para dentro da talha e assim a

temperatura da água fica inalterada.

c) À condensação que á água sofre no interior da talha.

d) Ao fato de sempre se colocar dentro da talha água gelada.

e) As moléculas de ar quente, por serem maiores que as moléculas de ar frio, não

conseguem penetrar através dos poros da talha e esquentar a água em seu interior.

16. (ENEM) Ainda hoje, é muito comum as pessoas utilizarem vasilhames de barro

(moringas ou potes de cerâmica não esmaltada) para conservar água a uma

temperatura menor do que a do ambiente. Isto ocorre porque:

a) o barro isola a água do ambiente, mantendo-a sempre a uma temperatura menor

que a dele, como se fosse isopor.

b) o barro tem o poder de ‘’gelar’’ a água pela sua composição química. Na reação, a

água perde calor.

c) o barro é poroso, permitindo que a água passe através dele. Parte dessa água

evapora, tomando calor da moringa e do restante da água, que são resfriadas.

d) o barro é poroso, permitindo que a água se deposite na parte de fora da moringa. A

água de fora sempre está a uma temperatura maior que a de dentro.

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e) a moringa é uma espécie de geladeira natural, liberando substâncias higroscópicas

que diminuem naturalmente a temperatura da água.

17. (UNIFESP) 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 é 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.

18. O que acontece quando se agita um recipiente contendo água em sobrefusão?

a) Necessariamente, toda a água se solidificar-se-à, acarretando uma queda na

temperatura do recipiente.

b) Parte da água solidificar-se-à, acarretando uma queda na temperatura do

ambiente.

c) Parte da água solidificar-se-à, acarretando um aumento na temperatura do

ambiente.

d) Necessariamente, toda a água se solidificar-se-à, acarretando um aumento na

temperatura do recipiente.

19. (ITA) Um vaporizador contínuo possui um bico pelo qual entra água a 20 °C, de tal

maneira que o nível de água no vaporizador permanece constante. O vaporizador

utiliza 800 W de potência, consumida no aquecimento da água até 100 °C e na sua

vaporização a 100 °C (dados: calor específico da água = 1 cal/g °C; calor latente de

vaporização da água = 540 cal/g; densidade da água = 1 g/ml; 1 cal = 4,2 J). A vazão

de água pelo bico é:

a) 0,31 ml/s.

b) 0,35 ml/s.

c) 2,4 ml/s.

d) 3,1 ml/s.

e) 3,5 ml/s.

20. (FEI) Duas vasilhas contendo água são mantidas em cidades A e B à mesma

temperatura. Sabe-se que em A a água está fervendo, mas em B a água não está

fervendo. Pode-se afirmar que:

a) é impossível o fenômeno descrito.

b) a altitude de A é maior que a de B.

c) a altitude de B é maior que a de A.

d) a temperatura ambiente em A é maior que em B.

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21. (ITA) A pressão do vapor do éter etílico é de 760 cmHg à temperatura de 35 °C.

Colocando-se certa quantidade desse líquido na câmara evacuada de um barômetro de

mercúrio de 1,00 m de comprimento e elevando-se a temperatura ambiente a 35 °C,

nota-se que a coluna de mercúrio:

a) sobe de 24 cm.

b) permanece inalterada.

c) desce a 24 cm do nível zero.

d) desce a zero.

e) desce a uma altura que é função da quantidade de éter introduzida.

22. (ITA) Um bloco de gelo com 725 g de massa é colocado num calorímetro contendo 2,50

kg de água a uma temperatura de 5,0 °C, verificando-se um aumento de 64 g 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.

23. (G1-CPS) As metas de Desenvolvimento do Milênio foram estabelecidas em 2000 na

maior reunião de chefes de estado da história. Elas devem ser cumpridas até 2015. No

Brasil, em relação à meta de acesso à água, o desempenho foi fraco. A meta é reduzir

pela metade a proporção da população sem acesso à água potável, atingindo 92% dos

domicílios em 2015. O país aumentou de 83% para 87% a taxa das casas com água

potável entre 1990 a 2001. Adaptado da ‘’Folha de São Paulo’’, 08/07/2003

O aumento do poder de compra eleva o poder aquisitivo de utensílios domésticos que

acabam contribuindo para a economia de energia e tempo. Um dos exemplos é a

utilização da panela de pressão, permitindo que os alimentos sejam cozidos em água

potável muito mais rapidamente do que em panelas abertas convencionais.

Com relação à água em ebulição, dentro da panela de pressão, pode-se dizer que:

a) a temperatura de ebulição é igual à de uma panela aberta.

b) a pressão exercida no seu interior é igual a pressão externa.

c) a temperatura interna é maior que a temperatura de ebulição de uma panela

aberta.

d) O tempo para iniciar a ebulição da água independe do tipo de panela utilizada.

e) A temperatura de ebulição é mantida a 100 °C no interior da panela de pressão.

24. (UFRJ) Três amostras de um mesmo líquido são introduzidas num calorímetro

adiabático de capacidade térmica desprezível: uma de 12 g a 25 °C, outra de 18 g a 15

°C e a terceira de 30 g a 5 °C. Calcule a temperatura do líquido quando se estabelecer o

equilíbrio térmico no interior do calorímetro.

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25. (AMAN) Três corpos A, B e C, encontram-se às temperaturas 30 °C, 40 °C e 50 °C,

respectivamente. Numa experiência ideal colocaram-se os corpos A e B no interior de

um calorímetro e se obteve uma temperatura de equilíbrio igual a 35 °C. Colocaram-se

depois, no interior do calorímetro, apenas os corpos B e C. A temperatura de equilíbrio

foi de 42 °C. Se a experiência for com os corpos A e C, a temperatura de equilíbrio entre

eles valerá:

Obs.: despreze a massa do calorímetro

a) 30 °C.

b) 34 °C.

c) 42,5 °C.

d) 38,5 °C.

e) 46 °C.

26. (ITA) Numa aula prática sobre ebulição faz-se a seguinte experiêcia: leva-se até a

fervura a água de um balão (não completamente cheio). Em seguida fecha-se o frasco e

retira-se do fogo. Efetuando-se um resfriamento brusco do balão, a água volta a ferver.

Isso se dá porque:

a) Na ausência do ar, a água ferve com maior facilidade.

b) A redução da pressão do vapor no frasco é mais rápida que a queda de

temperatura do líquido; o abaixamento isotérmico da pressão abaixa a

temperatura de ebulição.

c) Com o resfriamento, a água se contrai expulsando bolhas de ar que estavam no

seio do líquido.

d) Com o resfriamento brusco, a água evapora violentamente, pois, baixando a

pressão, aumenta a temperatura de vaporização.

e) Com o resfriamento brusco, o caminho livre médio das moléculas no líquido

aumenta.

27. (AFA) Derramando-se 50 cm³ de café quente (80 °C) em um copo de leite morno (40

°C), obtêm-se 250 cm³ de café com leite a uma temperatura aproximada de:

a) 48 °C.

b) 55 °C.

c) 60 °C.

d) 65 °C.

e) 78 °C.

28. (AFA) Uma porção de gelo a 0 °C é colocada no interior de um recipiente adiabático

onde existem 200 g de água a 10 °C. Ao final de algum tempo, verifica-se que no

recipiente existe apenas água a 0 °C. A massa de gelo utilizada no experimento foi: Dado:

LFusão = 80cal/g °C

a) 25 g.

b) 40 g.

c) 50 g.

d) 75 g.

e) 225 g.

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29. (AFA) Misturam-se 625 g de gelo a 0 °C com 1000 g de água a 50 °C em um calorímetro

de capacidade térmica desprezível. A temperatura de equilíbrio da mistura resultante,

em °C, será, aproximadamente, igual a: Dados:

Calor específico da água: 1,0 kcal/kg °C.

Calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g.

a) 10.

b) 18.

c) 27.

d) 38.

e) Zero.

30. (ITA) Num dia de calor, em que a temperatura ambiente era de 30 ºC, João pegou um

copo com volume de 200 cm³ de refrigerante à temperatura ambiente e mergulhou

nele dois cubos de gelo de massa 15 g cada um. Se o gelo estava à temperatura de -4 ºC

e derreteu-se por completo e supondo que o refrigerante tem o mesmo calor específico

que a água, a temperatura final da bebida de João ficou sendo aproximadamente de: Dados:

Calor específico da água = 4,18 kJ/kgK.

Calor latente de fusão da água = 333,5 kJ/kg.

Calor específico do gelo = 2,05 kJ/kgK.

Densidade do refrigerante = 1,0 g/cm³

a) 15 °C.

b) 25 °C.

c) 0 °C.

d) 12 °C.

e) 20 °C.

31. (EN) Uma pequena massa de vapor d’água a 100 °C é lançada sobre uma liga metálica,

condensando-se. A liga encontra-se inicialmente na sua temperatura de fusão, que é 90

°C, e o seu calor latente de fusão é de 5,0 cal/g; sabendo-se que o calor latente de

vaporização da água é de 540 cal/g, a razão entre a massa do vapor condensado e a

massa da parte do metal fundido, nesta ordem, é de: Dado:

CH2O = 1,0 cal/g°C

a) 1/108.

b) 5/90.

c) 1/60.

d) 2/37.

e) 1/110.

32. (ITA) Uma roda d'água converte em eletricidade, com eficiência de 30%, a energia de

200 litros de água por segundo caindo de uma altura de 5,0 metros. A eletricidade

gerada é utilizada para esquentar 50 litros de água de 15 °C a 65 °C. O tempo

aproximado que leva a água para esquentar até a temperatura desejada é: Dados:

Aceleração da gravidade local g = 9,8 m/s².

Calor específico da água = 4,18 kJ/kgK.

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a) 15 minutos.

b) meia hora

c) uma hora.

d) uma hora e meia.

e) duas horas.

33. (AFA) Um estudante, querendo determinar o equivalente em água de um calorímetro,

colocou em seu interior 250 g de água fria e, aguardando um certo tempo, verificou

que o conjunto alcançou o equilíbrio térmico a uma temperatura de 20 °C. Em seguida,

acrescentou ao mesmo 300 g de água morna, a 45 °C. Fechando rapidamente o

aparelho, esperou até que o equilíbrio térmico fosse feito; verificando, então, que a

temperatura final era de 30 °C. Baseando-se nesses dados, o equivalente em água do

calorímetro vale, em gramas,

a) 400.

b) 300.

c) 100.

d) 200.

34. (AFA) Duas substâncias, A e B, se encontram à mesma temperatura de 20 °C e cada

qual termicamente isolada. Fornecendo a mesma quantidade de calor a cada uma

delas, verifica-se que a temperatura de A passa a ser 60 °C e que a temperatura de B

passa a ser de 80 °C. A partir dessa situação, as substâncias são colocadas em contato

térmico. A temperatura final de equilíbrio é, em °C,

a) 64.

b) 68.

c) 70.

d) 72.

35. Para intervalos de temperaturas entre 5 °C e 50 °C, o calor específico (c) de uma

determinada substância varia com a temperatura (t) de acordo com a equação c =

(1/60)t + (2/15), onde c é dado em cal/g °C e t em °C. A quantidade de calor necessária

para aquecer 60 g desta substância de 10 °C até 22 °C é:

a) 480 cal.

b) 120 cal.

c) 288 cal.

d) 350 cal.

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GABARITO!

01. b

02. b

03. d

04. e

05. b

06. a

07. c

08. c

09. c

10. ≅ 0,7 kg

11. d

12. b

13. c

14. e

15. a

16. c

17. c

18. c

19. a

20. b

21. e

22. b

23. c

24. 12 °C

25. b

26. B

27. a

28. a

29. e

30. a

31. e

32. c

33. d

34. b

35. c