Calorimetria Fluxo constante UERJ a Fase 1 Eq 34. Calorimetria Fonte de fluxo constante UERJ ª fase - 16

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1 Fonte de fluxo constante UERJ ª fase - 16 Fc A quantidade de calor necessário para ferver a água que enche uma chaleira comum de cozinha é, em calorias, da ordem de: a) 10 2 b) 10 3 c) 10 4 d) 10 5 Fluxo constante UERJ a Fase 1 Eq 34 Fc O gráfico abaixo representa o consumo do oxigênio de uma pessoa que se exercita, em condições aeróbicas, numa bicicleta ergométrica. Considere que o organismo libera, em média, 4,8 kcal para cada litro de oxigênio absorvido. Consumo de O 2 (L/mol (min) A energia liberada no período entre 5

2 Fonte de fluxo constante UERJ a Fase 1 o Exame 37 Fc Duas chaleiras idênticas, que começam a apitar no momento em que a água nelas contida entra em ebulição, são colocadas de duas formas distintas sobre o fogo, como indica a figura: Chaleira1 Chaleira 2 (apoiada em uma (colocada placa colocada diretamente sobre o fogo) sobre o fogo) Fonte de fluxo constante UERJ a Fase 2 o Exame 32 Fc Nas panelas de pressão atuais, a água ferve a aproximadamente C, e não a C, no nível do mar. Para duas panelas de pressão idênticas, A 1 e A 2, considere as seguintes condições: - duas massas de água, m 1 e m 2, ambas a 30 0 C no nível do mar, são levadas à fervura, respectivamente, em A 1 e A 2 ; - A 1 é mantida sem tampa e A 2 com tampa; - a quantidade de calor necessária para Adaptado de EPSTEN, Lewis C. thinking physics. San Francisco: Insight Press, 1995

3 Fonte de fluxo constante Fc UFRJ a prova -01 Sabemos que no verão, sob sol a pino, a temperatura da areia da praia fica muito maior do que a da água. Para avaliar quantitativamente este fenômeno, um estudante coletou amostras de massas iguais de água e de areia e cedeu a cada uma delas a mesma quantidade de calor. Verificou, então, que enquanto a temperatura da amostra de areia sofreu um acréscimo de 50 o C, a temperatura da amostra de água sofreu um acréscimo de apenas 6 o C. Considere o calor específico da água 1,00 cal/g oc. Calcule o calor específico da areia. Fonte de fluxo constante Fc Espelho côncavo UNIRIO 2001 Um espelho esférico, côncavo, gaussiano, de raio R = 5,0 m, está localizado na Terra e tem seu eixo principal voltado para o Sol. Em certo instante, a energia solar refletida pelo espelho passa a incidir sobre uma caixa de cobre enegrecida, cuja massa é de 100 g. Dentro da caixa existem 500 g de água inicialmente a 0 o C, e em equilíbrio térmico com a caixa. Suponha que não existem perdas de calor para o meio ambiente, que a área efetiva de reflexão do espelho é de 1 m 2 e que a caixa está ao nível do mar.

4 Fonte de fluxo constante P59 (PUC-SP) Fc Dia de céu azul. Ao ir à praia, às 9 h da manhã, um banhista percebe que a água do mar está muito fria, mas a areia da praia está quente. Retornando à praia, às 21 h, nota que a areia está muito fria, mas a água do mar ainda está morna. A) Explique o fenômeno observado. B) Dê o conceito de calor específico de uma substância. Fonte de fluxo constante P60 (Faap-SP) Fc Um corpo com massa 1,0 kg absorveu 1, cal e sua temperatura aumentou de 20ºX para 40ºX. Calcule o seu calor específico em cal/gºc, sabendo-se que a escala X adota as temperaturas -5ºX e 95X para os pontos do gelo e do vapor, respectivamente.

5 Fonte de fluxo constante PUC-SP) Fc Um forno de microondas produz ondas eletromagnéticas que aquecem os alimentos colocados no seu interior ao provocar a agitação e o atrito entre suas moléculas. Se colocarmos no interior do forno um copo com 250 g de água a 20ºC, quanto tempo será necessário para aquecê-la a 100ºC? Suponha que as microondas produzem cal/min na água e despreze a capacidade térmica do copo. (Dado: calor específico da água = 1,0 cal/gºc.) Fonte de fluxo constante 38) (UFFRJ) Fc Ao se aquecer 100 gramas de uma determinada subst in sólida verificase que ela começa a se fundir quando a temperatura atinge 240 o C. Durante o processo de fusão a subst absorve 600 cal. Cosnidere as seguintes afirmações. Az I A temp

6 UFF-RJ As variações com o tempo das temperaturas T 1 e T 2 de dois corpos de massas m 1 = 300 g e m 2 = 900 g, respectivamente, estão representadas no gráfico. Considerando-se que os dois corpos trocam calor entre si, mas estão isolados termicamente do resto do universo, pode-se afirmar que a razão c 1 /c 2 entre os calores específicos dos corpos de massa m 1 e me vale: 50,0 T ( o C) UFRJ Um recipiente de capacidade térmica desprezível contém 1kg de um líquido extremamente viscoso. Dispara-se um projétil de 2 x 10-2 kg que, ao penetrar no líquido, vai rapidamente ao repouso. Verifica-se então que a temperatura do líquido sofre um acréscimo de 3 C. Sabendo que o calor específico do líquido é 3J/kg C, calcule a velocidade com que o projétil penetra no líquido. 40,0 30,0 20,0 2 ] 1 10,0 0,0 10,0 20,0 30,0 t

7 UFRJ a Prova - 05 Duas quantidades diferentes de uma mesma substância líquida são misturadas em um calorímetro ideal. Uma das quantidades tem massa m e temperatura T, e a outra, massa 2 m e temperatura 3T / 2 a) Calcule a temperatura final do sistema b) Calcule a razão entre os módulos das variações de temperatura da massa menor em relação ao da massa maior, medidas em sua??? nova escala de temperatura definida por T = at + b, onde a e b são constantes UFRJ a prova - 09 Um calorímetro ideal contém uma certa massa de um líquido A a 300K de temperatura. Um outro calorímetro, idêntico ao primeiro, contém a mesma massa de um líquido B à mesma temperatura. Duas esferas metálicas idênticas, ambas a 400K de temperatura, são introduzidas nos calorímetros, uma no líquido A, outra no líquido B. Atingido o equilíbrio térmico em ambos os calorímetros, observa-se que a temperatura do líquido A aumentou para 360K e a do líquido B, para 320K. Sabendo que as trocas de calor ocorrem a pressão constante, calcule a razão ca/cb entre o calor específico ca do líquido A e o calor específico cb do líquido B.

8 P56 (U.Mackenzie-SP) Um calorímetro de capacidade térmica 40 cal/ºc contém 110 g de água (calor específico = 1 cal/gºc) a 90ºC. Que massa de alumínio (calor específico = 0,2 cal/gºc), a 20ºC, devemos colocar nesse calorímetro para esfriar a água a 80ºC? ITA-SP Na determinação do calor específico de um metal, aqueceu-se uma amostra de 50 g desse metal a 98ºC e a amostra aquecida foi rapidamente transferida a um calorímetro de cobre bem isolado. O calor específico do cobre é 0,093 cal/gºc e a massa do cobre no calorímetro é de 150 g. No interior do calorímetro há 200 g de água, cujo calor específico é 1,0 cal/gºc. A temperatura do calorímetro e da água antes de receber a amostra aquecida era de 21ºC. Após receber a amostra e restabelecido o equilíbrio térmico, a temperatura atingiu 24,6ºC. Determine o calor específico do metal em questão

9 P62 (Fuvest-SP) Um recipiente de vidro de 500 g e calor específico 0,20 cal/gºc contém 500 g de água cujo calor específico é 1,0 cal/gºc. O sistema encontra-se isolado e em equilíbrio térmico. Quando recebe uma certa quantidade de calor, o sistema tem sua temperatura elevada. Determine : A) a razão entre a quantidade de calor absorvida pela água e a recebida pelo vidro; B) a quantidade de calor absorvida pelo sistema para uma elevação de 1,0 ºC em sua temperatura. P63 (Fuvest-SP) Um recipiente contendo 3600 g de água à temperatura inicial de 80ºC é posto num local onde a temperatura ambiente permanece sempre igual a 20º C. Após 5 h o recipiente e a água entram em equilíbrio térmico com o meio ambiente. durante esse período, ao final de cada meia hora, as seguintes temperaturas foram registradas para água: 55ºC, 40ºC, 30ºC, 24ºC e 20º. Pede-se: A) um esboço indicando valores nos eixos do gráfico da temperatura da água em função do tempo: B) em média, quantas calorias por segundo a água transferiu para o ambiente. (Dado: calor específico da água= 1,0 cal/gºc.)

10 P. 67 (Fuvest-SP) Uma dona-de-casa em Santos, para seguir a receita de um bolo, precisa de uma xícara de água a 50 o C. Infelizmente, embora a cozinha seja bem aparelhada, ela não tem um termômetro. Como pode a dona-decasa resolver o problema? (Você pode propor qualquer procedimento correto, desde que não envolva termômetro.) 68 (Unicamp-SP.) Uma piscina contém 1000 L de água á temperatura de 22ºC. Uma pessoa que aumentar a temperatura da água da piscina para 25ºC, despejando um certo volume de água fervente (a 100ºC) no interior da mesma Qual é o volume necessário de água fervente? Sabendo-se que a densidade da água é 1 Kg/l, qual a massa necessária de água fervente?

11 P 69 (Unicamp-SP) Um rapaz deseja tomar um banho de banheira com água à temperatura de 30º, misturando água quente e fria. Inicialmente, ele coloca na banheira 100 l de água fria a 20 ºC. Desprezando a capacidade térmica da banheira e a perda de calor da água, pergunta-se a) quantos litros de água quente, a 50ºC, ele deve colocar na banheira? b) se a vazão da torneira de água quente é de 0,20 l/s, durante quanto tempo a torneira deverá ficar aberta? Gráfico UFPR-PR) O gráfico mostrado na figura a seguir apresenta as quantidades de calor absorvidas por dois corpos A e B, cujas massas estão relacionadas por m B =30m A, num intervalo em que a temperatura varia de 0 o C a 40 o C. Trocar gráfico Com base nesses dados, calcule a razão c A /c B dos calores específicos das substâncias que compõem os corpos A e B, explicando como você obteve essa solução.

12 UFRJ ª prova 05 Em um calorímetro ideal, há 98g de água à temperatura de 0 o C. Dois cubinhos metálicos são introduzidos no calorímetro. Um deles tem massa 8,0g, calor específico 0,25cal/goC e está à temperatura de 400 o C. O outro tem 10g de massa, calor específico 0,20cal/goC e está à temperatura de 100 o C. Posteriormente, esse último cubinho é retirado do calorímetro e verifica-se, nesse instante, que sua temperatura é 50 o C. Calcule a temperatura final de equilíbrio da água e do cubinho que permanece no calorímetro. Mudança de fase (estado físico) UERJ a fase 26 Mf Uma bolinha de aço a 120º C é colocada sobre um pequeno cubo de gelo a 0º C. Em escala linear, o gráfico que melhor representa a variação, no tempo, das temperaturas da bolinha de aço e do cubo de gelo, até alcançarem um estado de equilíbrio, é: A) B)

13 Mudança de fase Mf UERJ a Fase 2 o Exame 52 Um técnico, utilizando uma fonte térmica de potência eficaz igual a 100 w, realiza uma experiência para determinar a quantidade de energia necessária para fundir completamente 100 g de chumbo, a partir da temperatura de 27 C. Ele anota os dados da variação da temperatura em função do tempo, ao longo da experiência, e constrói o gráfico abaixo. o C Mudança de fase UERJ 2005 Discursiva - 03 Mf As questões desta prova apresentam situações relacionas ao ambiente típico de um supermercado O supermercado necessita diariamente de gelo em escamas. A potência P dissipada pela máquina empregada para fabricá-lo é de 360 cal/s. Sabendo que a temperatura da água ao entrar na máquina é de 20 0 C, determine: A) o calor liberado por 150 kg de água ao ser transformada integralmente em gelo a 3 0 C; T 64 t (s) Se o chumbo tem calor específico

14 Mudança de fase (estado físico) UFF a Fase - 07 Mf Gelo seco nada mais é que gás carbônico (CO 2 ) solidificado e sua aplicação vai de efeitos especais em shows à conservação de alimentos. Tal substância é conhecida desde meados do século XIX e recebeu esse nome devido ao fato de não passar pela fusão, quando submetida à pressão atmosférica, como ocorre com o gelo comum. Considere um cubo de 0,10 kg de gelo seco, a C, e um bloco de gelo comum de 1,0 kg, a C, colocados num recipiente. Desprezando a capacidade térmica do recipiente e a troca de calor com o ambiente: a) Determine a temperatura de equilíbrio térmico; b) Descreva os elementos que comporão o sistema no equilíbrio térmico. Mudança de fase (estado físico) UFRJ a prova 07 Mf Num calorímetro de capacidade térmica desprezível que contém 60g de gelo a 0 o C, injeta-se vapor dágua a 100 o C, ambos sob pressão normal. Quando se restabelece o equilíbrio térmico, há apenas 45g de água no calorímetro. O calor de fusão do gelo é 80 cal/g, o calor de condensação do vapor d'água é 540 cal/g e o calor específico da água é 1,0 cal/g o C. Calcule a massa do vapor d'água injetado.

15 Mudaça de fas UFRJ a Prova 08 Mf Quatro gramas de uma amostra de certa substância são aquecidas em um calorímetro, por meio de uma fonte térmica que fornece uma potência constante de 5,0 W. A temperatura dentro do calorímetro e o tempo durante o qual a fonte está ligada são registrados e representados no gráfico da figura abaixo. k(kelvin) tempo (s) Durante o processo de aquecimento da amostra, esta sofre uma mudança de Mudança de fase (estado físico) UFRJ a Prova 02 Mf Um calorímetro, considerado ideal, contém inicialmente uma certa massa de água à temperatura de 19,8 0 C. Observa-se que, após introduzir no calorímetro uma massa de gelo a 0 0 C, de valor igual a um quarto da massa inicial da água, a temperatura de equilíbrio térmico é 0 0 C com o gelo totalmente derretido. A partir desses dados, obtenha o calor latente de fusão do gelo. Considere o calor especificada água igual a 1,0 cal/g 0 C.

16 Mudança de fase (estado físico) UFRJ a prova 07 Mf Em um calorímetro de capacidade térmica desprezível, há 200g de gelo a 20ºC. Introduz-se, no calorímetro, água a 20ºC. O calor latente de solidificação da água é 80cal/g e os calores específicos do gelo e da água (líquida) valem, respectivamente, 0,50cal/g.ºC e 1,0 cal/g.ºc. Mudança de fase (estado físico) UNIRIO a Prova CG 39 Mf Os aparelhos de ar condicionado utilizam como unidade de energia o Btu (British termal unit). Essa unidade não pertence ao Sistema Internacional de Unidades (S.I), baseado no Sistema Métrico Decimal, e pode ser definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1,0 libra de água de 63 o F para 64 o F. Portanto, podemos afirmar que, em joules, 1,0 Btu corresponde à: DADOS:

17 Mudança de físico ITA-SP Mf 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. Potência UERJ ª fase - 24 P Uma menina deseja fazer um chá de camomila, mas só possui 200 g de gelo a 0 0 C e um forno de microondas cuja potência máxima é 800 W. Considere que a menina está no nível do mar, o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g, o calor específico da água é 1 cal/g 0 C e que 1 cal vale aproximadamente 4 joules. Usando esse forno sempre na potência máxima, o tempo necessário para a água entrar em ebulição é: (A) 45 s. (B) 90 s. (C) 180 s. (D) 360 s.

18 dose (unidade arbitrária) Potência UERJ a Fase 1 o Exame 56 P Feixes de partículas ou de radiação podem ser utilizados na terapia do câncer. A destruição de um tumor no organismo humano se dá pela transferência de uma certa quantidade de energia do feixe, denominada dose, para as células do tecido doente. O gráfico abaixo mostra como varia a dose fornecida por diferentes feixes, em função da profundidade de um tecido penetrado. Potência UERJ a Fase 1 o - Exame 33 P Suponha que uma pessoa precise de 2400 kcal/dia para suprir suas necessidades de energia. Num determinado dia, essa pessoa, além de executar suas atividades regulares, caminhou durante uma hora. A energia gasta nessa caminhada é a mesma necessária para produzir um aumento de temperatura de 80 0 C em 3 kg de água. 4 3 Raio X Prótons 2 1 Elétrons Radiação de cobalto Profundidade (cm)

19 Potência UFF a Fase 3 P Uma cafeteira elétrica de alumínio, com massa de 5, g e especificações nominais 3,0 kw e 110 volts, tem em seu interior 5, g de água. O sistema composto pela cafeteira e a água no seu interior, está inicialmente, à temperatura de 20 o C. Após ser ligada à tensão nominal, obtêm-se o café quando toda a água ferve e transforma-se em vapor que passa Potência UFRJ a Prova 04 P Uma pessoa acampada numa praia deserta queria esquentar água para fazer café. Dispondo de duas "resistências de imersão" de 1,2W cada, ligou-as à bateria de 12V de seu carro. Suponha desprezíveis a resistência interna da bateria e as resistências dos fios de transmissão. Considere que toda a energia elétrica dissipada pelas resistências seja usada para aquecer a água. a) Para aquecer a água mais rapidamente, as resistências devem ser ligadas em série ou em paralelo com a bateria? Justifique sua resposta. b) Suponha que a pessoa tenha ligado as resistências em paralelo com a bateria. Sendo o calor específico da água igual a 1 cal/g. o C e 1J = 0,24 cal, calcule quantos minutos foram necessários para fazer a temperatura de 480g de água se elevar de 18 o C a 100 o C.

20 Potência 15-(UFRRJ-RJ) P Um estudante utiliza um circuito elétrico, composto por uma bateria de 12 V e um resistor de 100 Ώ, para aquecer uma certa quantidade de água, inicialmente a 20 C, contida em um recipiente. O gráfico a seguir representa a temperatura da água, medida por um termômetro trazido pelo estudante, em função do tempo. Potência P64(Unicamp-SP) P Em um aquário de 10 litros, completamente cheio d água, encontra-se um pequeno aquecedor de 60 W. Sabendo-se que em 25min a temperatura da água aumentou de 2ºC, pergunta-se: A) Que quantidade de energia foi absorvida pela água? B)que fração da energia fornecida pelo aquecedor foi perdida para o exterior? (Dados: calor específico da água= 1 cal/gºc; densidade da água = 1kg/l; 1cal = 4,0 J.) Calorimetr4ia

21 E Energia UERJ ª fase - 04 Um corpo de massa 2,0 kg é lançado do ponto A, conforme indicado na figura, sobre um plano horizontal, com uma velocidade de 20 m/s. A seguir, sobe uma rampa até atingir uma altura máxima de 2,0 m, no ponto B. E Mudança de energia SIGLA Os aparelhos de ar condicionado utilizam como unidade de energia o Btu (British termal unit). Essa unidade não pertence ao Sistema Internacional de Unidades (S.I), baseado no Sistema Métrico Decimal, e pode ser definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1,0 libra de água de 63 o F para 64 o F. Portanto, podemos afirmar que, em joules, 1,0 Btu corresponde à: Sabe-se que o calor gerado no processo foi todo absorvido pelo corpo e que um termômetro sensível, ligado ao corpo, acusa uma variação de temperatura de 1ºC. A) Determine o calor específico médio do material que constitui o corpo, em J / kg C o B) Indique se a altura máxima atingida pelo corpo, caso não houvesse dissipação de energia, seria maior, menor ou igual a 2,0 m. Justifique sua resposta. Fonte de fluxo constante

22 Mudança de energia UFRJ 1999 Prova 3-08 E Um calorímetro de capacidade térmica desprezível tem uma de suas paredes inclinada como mostra a figura. Um bloco de gelo, a 0oC, é abandonado a 1,68 x 10-1m de altura e desliza até atingir a base do calorímetro, quando pára. Mudança de energia UNICAMP-SP E 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.

23 Gráfico especial UERJ a Fase 2 o Exame 28 G Leia a tirinha abaixo: Estou com tanto flio, tanto flio... que não posso nem falar celtas palavlas... como, por exemplo... água! Viu? P72 (U.F.- Uberlândia-MG) As temperaturas iniciais de uma massa m de um líquido A, 2 m de um líquido B, e 3 m de um líquido C são respectivamente iguais a 60ºC, 40ºC e 20ºC. Misturando-se os líquidos A e C a temperatura de equilíbrio é 30ºC; misturando-se os líquidos B e C, a temperatura de equilíbrio é 25ºC. Considere que a situação possa ocorrer sob pressão de 1 atm, quando o gelo se funde a 273 K. O ponto triplo, representado por T, corresponde a 273,16 K para a água. p (atm) sólido líquido T 0 t (K) Pode-se afirmar que a temperatura de

24 P72 (U.F.- Uberlândia-MG) As temperaturas iniciais de uma massa m de um líquido A, 2 m de um líquido B, e 3 m de um líquido C são respectivamente iguais a 60ºC, 40ºC e 20ºC. Misturando-se os líquidos A e C a temperatura de equilíbrio é 30ºC; misturando-se os líquidos B e C, a.