Aluno(a): Nº. Professor: Fabrízio Gentil Série: 2 o ano Disciplina: Física - Calorimetria. Pré Universitário Uni-Anhanguera

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1 Lista de Exercícios Pré Universitário Uni-Anhanguera Aluno(a): Nº. Professor: Fabrízio Gentil Série: 2 o ano Disciplina: Física - Calorimetria 01 - (MACK SP) Um estudante no laboratório de física, por descuido, colocou 200 g de água liquida (calor específico 1 cal/(g.ºc)) a 100 ºC no interior de um calorímetro de capacidade térmica 5 cal/ºc, que contém 100 g de água a 20 ºC. A massa de água líquida a 0 ºC, que esse aluno deverá adicionar no calorímetro, para que a temperatura de equilíbrio térmico volte a ser 20 ºC, é a) 900 g b) 800 g c) 700 g d) 600 g e) 500 g 02 - (PUC RJ) Um líquido é aquecido através de uma fonte térmica que provê 50,0 cal por minuto. Observa-se que 200 g deste líquido se aquecem de 20,0 ºC em 20,0 min. Qual é o calor específico do líquido, medido em cal/(g ºC)? a) 0,0125 b) 0,25 c) 5,0 d) 2,5 e) 4, (UFSC) Em uma aula experimental de física sobre calorimetria, o professor pede para que os alunos aqueçam duas substâncias diferentes, com 400 g cada, fazendo uso de um aquecedor elétrico. Desprezando eventuais perdas de calor para o meio ambiente, o professor considera a potência efetiva do aquecedor em 400 cal/min. O professor pede que os alunos registrem os dados experimentais em uma tabela e construam um gráfico. Abaixo é apresentado um dos gráficos construídos pelos alunos. 1

2 T( o C) Sub. A Sub. B 19 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 Q(kcal) Considere o gráfico acima e responda às perguntas abaixo. a) O experimento realizado pelos alunos permite encontrar, através da inclinação da reta, uma grandeza física característica de cada substância. Qual é esta grandeza física? b) Com base em princípios físicos, explicitando o raciocínio físico e matemático, qual das substâncias possui o maior valor para a grandeza física apontada no item anterior? c) Admitindo que a substância A seja uma enzima e que ela possua temperatura inicial de 20º C, o que acontece com a enzima após 30 minutos de aquecimento pelo aquecedor elétrico mencionado? Justifique sua resposta com base nos princípios da física e da biologia. Apresente os cálculos necessários (UERJ) Considere X e Y dois corpos homogêneos, constituídos por substâncias distintas, cujas massas correspondem, respectivamente, a 20 g e 10 g. O gráfico abaixo mostra as variações da temperatura desses corpos em função do calor absorvido por eles durante um processo de aquecimento. Determine as capacidades térmicas de X e Y e, também, os calores específicos das substâncias que os constituem (UEL PR) O homem utiliza o fogo para moldar os mais diversos utensílios. Por exemplo, um forno é essencial para o trabalho do ferreiro na confecção de ferraduras. Para isso, o ferro é aquecido até que se torne moldável. Considerando que a massa de ferro empregada na confecção de uma ferradura é de 0,5 kg, que a temperatura em que o ferro se torna moldável é de 520 ºC e que o calor específico do ferro vale 2

3 0,1 cal/g ºC, assinale a alternativa que fornece a quantidade de calor, em calorias, a ser cedida a essa massa de ferro para que possa ser trabalhada pelo ferreiro. Dado: temperatura inicial da ferradura: 20 ºC. a) 25 b) 250 c) 2500 d) e) (UFRN) A potência de um condicionador de ar é medida em BTU (British Thermal Unit, ou Unidade Termal Britânica). 1 BTU é definido como a quantidade necessária de energia para se elevar a temperatura de uma massa de uma libra de água em um grau Fahrenheit. O cálculo de quantos BTUs serão necessários para cada ambiente leva em consideração a seguinte regra: 600 BTUs por metro quadrado para até duas pessoas, e mais 600 BTUs por pessoa ou equipamento que emita calor no ambiente. De acordo com essa regra, em um escritório de 12 metros quadrados em que trabalhem duas pessoas e que haja um notebook e um frigobar, a potência do condicionador de ar deve ser a) BTUs. b) BTUs. c) BTUs. d) BTUs (UERJ) Um copo contendo 200 g de água é colocado no interior de um forno de microondas. Quando o aparelho é ligado, a energia é absorvida pela água a uma taxa de 120 cal/s. Sabendo que o calor específico da água é igual a 1 cal g 1 C 1, calcule a variação de temperatura da água após 1 minuto de funcionamento do forno (MACK SP) Certo estudante, em um laboratório de Física, na Inglaterra, realizou uma experiência que envolvia trocas de calor. Durante uma parte do trabalho, teve de aquecer um corpo de massa 1,00 kg, constituído de uma liga de alumínio, cujo calor específico é c = 0,215 cal/(g.ºc). A temperatura do corpo variou de 212 ºF até 392 ºF. Considerando que 1 caloria = 4,2 J, a energia térmica recebida por esse corpo foi aproximadamente a) 160 kj b) 90 kj c) 40 kj d) 16 kj e) 9 kj 09 - (PUC SP) Qual o valor do calor específico de uma substância de massa 270g que, ao receber 10,8 kj de calor de uma fonte térmica de potência constante, tem sua temperatura aumentada de 18 ºF, em um local cuja pressão é de 1atm? Adote 1cal = 4J a) 1,00cal/g ºC 3

4 b) 0,005cal/g ºC c) 1,287cal/g ºC d) 0,002cal/g ºC e) 0,20cal/g ºC 10 - (UEFS BA) O calorímetro é um aparato utilizado nos laboratórios para determinação do calor específico das substâncias. Um estudante em um laboratório didático utilizou um calorímetro ideal para misturar 200,0g de um líquido de calor específico 0,79cal/g C a 35 C, com uma amostra de metal desconhecido de massa 300,0g, a 150 C. Considerando-se que a temperatura de equilíbrio térmico foi de 40 C, o calor específico, em cal/g C da substância, é, aproximadamente, igual a a) 0,02 b) 0,05 c) 0,8 d) 1,0 e) 1, (UPE) Um bloco de ferro de 500 g a 42ºC é deixado num interior de um recipiente de capacidade térmica desprezível, contendo 500 g de água a 20ºC. Qual é a temperatura final de equilíbrio? Dados: Calor Específico do Ferro: c Fe = 0,1 cal/gºc Calor Específico da Água: c água = 1 cal/gºc a) 10ºC b) 12ºC c) 15ºC d) 20ºC e) 22ºC 12 - (UEMA) Em uma torneira, a temperatura da água era de 27ºC. Um aluno de Física construiu um aquecedor solar, obtendo nessa torneira uma temperatura da água de 70ºC. Para ferver 2kg de água o ganho de energia térmica em joule será de: a) 8, b) 3, c) 8, d) 3, e) 3, (UEL PR) Um martelo de massa M = 1,2 kg, com velocidade de módulo 6, 5 m/s, golpeia um prego de massa m = 14 g e para, após cada impacto. Considerando que o prego absorve toda a energia das marteladas, uma estimativa do aumento da temperatura do prego, gerado pelo impacto de dez marteladas sucessivas, fornecerá o valor aproximado de: Dado: Calor específico do ferro c = 450J/kgºC 4

5 a) 40 ºC b) 57 ºC c) 15 ºK d) 57 ºK e) 15 ºF 14 - (UFTM) Dona Joana é cozinheira e precisa de água a 80 ºC para sua receita. Como não tem um termômetro, decide misturar água fria, que obtém de seu filtro, a 25 ºC, com água fervente. Só não sabe em que proporção deve fazer a mistura. Resolve, então, pedir ajuda a seu filho, um excelente aluno em física. Após alguns cálculos, em que levou em conta o fato de morarem no litoral, e em que desprezou todas as possíveis perdas de calor, ele orienta sua mãe a misturar um copo de 200 ml de água do filtro com uma quantidade de água fervente, em ml, igual a a) 800. b) 750. c) 625. d) 600. e) (PUC RJ) Dois corpos idênticos são colocados em um calorímetro e mantidos em contato até atingirem o equilíbrio termodinâmico a uma temperatura T f. Sabendo que a temperatura de um dos corpos era 27 ºC e que a temperatura absoluta (em graus K) do outro era o dobro daquela do primeiro, encontre T f em graus K. a) 200. b) 600. c) 300. d) 450. e) (MACK SP) Em uma experiência no laboratório de Física, observa-se que um bloco metálico de 0,15 kg de massa, ao receber 1530 cal, varia sua temperatura de 68ºF para 122ºF. O calor específico da substância que constitui esse corpo é a) 0,19 cal/(g.ºc) b) 0,23 cal/(g.ºc) c) 0,29 cal/(g.ºc) d) 0,34 cal/(g.ºc) e) 0,47 cal/(g.ºc) 17 - (UEPB) Ao colocar sobre a placa que atinge maiores temperaturas um corpo sólido de 75g, foi detectada uma variação de temperatura em função do tempo conforme se ilustra no gráfico abaixo. Considerando que a placa libera energia a uma potência constante de 150 cal/min, é correto afirmar que o corpo sólido tem calor específico de: 5

6 a) 1,00 cal/g C b) 0,75 cal/g C c) 1,25 cal/g C d) 1,50 cal/g C e) 3,75 cal /g C TEXTO: 1 - Comum à questão: 18 A habilidade de uma pessoa em exercer uma atividade física depende de sua capacidade de consumir oxigênio. A forma física de uma pessoa é dada pela absorção máxima de oxigênio por períodos relativamente longos. Considere que uma pessoa, em boa forma física, consiga, por longos períodos, absorver até cerca de 50 ml de O 2 por minuto e por quilograma de sua massa, liberando 4,9 kcal por litro de O (UEG GO) Qual é a potência (em watts) de uma pessoa absorvendo 50 ml de O 2? a) 20,25 b) 18,45 c) 15,75 d) 17,15 TEXTO: 2 - Comum à questão: 19 A tabela abaixo mostra a quantidade de alguns dispositivos elétricos de uma casa, a potência consumida por cada um deles e o tempo efetivo de uso diário no verão. Dispositivo ar - condicionado geladeira lâmpada Quantidade Potência (kw) 1,5 0,35 0,10 T empoefetivo de uso diário (h) Considere os seguintes valores: densidade absoluta da água: 1,0 g/cm 3 calor específico da água: 1,0 cal g 1 ºC 1 6

7 1 cal = 4,2 J custo de 1 kwh = R$ 0, (UERJ) No inverno, diariamente, um aquecedor elétrico é utilizado para elevar a temperatura de 120 litros de água em 30 ºC. Durante 30 dias do inverno, o gasto total com este dispositivo, em reais, é cerca de: a) 48 b) 63 c) 96 d) 126 TEXTO: 3 - Comum à questão: 20 Para seus cálculos, sempre que necessário, utilize os seguintes valores para as constantes físicas: 20 - (UERJ) Uma pessoa, com temperatura corporal igual a 36,7 ºC, bebe 2 1 litro de água a 15 ºC. Admitindo que a temperatura do corpo não se altere até que o sistema atinja o equilíbrio térmico, determine a quantidade de calor, em calorias, que a água ingerida absorve do corpo dessa pessoa. 7

8 GABARITO: 1) Gab: B 2) Gab: B 3) Gab: a) Calor Específico b) c a = 1cal/g o C e c b = 0,5 cal/g o C. c) Não funciona mais 4) Gab: Capacidades térmicas C X = 10 cal/k C Y = 4 cal/k Calores específicos c X = 0,5 cal g 1 K 1 c Y = 0,4 cal g 1 K 1 5) Gab: D 6) Gab: B 7) Gab: = 36 ºC 8) Gab: B 9) Gab: A 10) Gab: A 11) Gab: E 12) Gab: B 13) Gab: A 14) Gab: E 15) Gab: D 16) Gab: D 17) Gab: A 18) Gab: D 19) Gab: B 20) Gab: Q = cal 8