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 Aluno (a): Nº. Pré Universitário Uni-Anhanguera Professor: Fabrízio Gentil Série: 2 o ano Disciplina: Física - Calorimetria 01 - (ACAFE SC) Em clínicas de reabilitação realiza-se tratamento com pacientes em piscinas aquecidas. Uma determinada piscina contém 60 m 3 de água, a uma temperatura de 10ºC, cuja densidade é 1,0 g/cm 3. Desprezando as perdas de calor para o meio ambiente, deseja-se aquecer a água da piscina até atingir uma temperatura de 25ºC. A alternativa correta que apresenta a quantidade de calor, em cal, para realizar tal intento é: a) 1, b) 2, c) 1, d) 3, (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, (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 04 - (UDESC) Assinale a alternativa que corresponde à temperatura final de equilíbrio quando 10,0g de gelo à temperatura de 10,0 C são adicionados a 90,0g de água à temperatura de 50,0 C. a) 34,2 C b) 40,3 C 1

2 c) 36,5 C d) 42,0 C e) 35,1 C 05 - (PUC RJ) Três cubos de gelo de 10,0 g, todos eles a 0,0 ºC, são colocados dentro de um copo vazio e expostos ao sol até derreterem completamente, ainda a 0,0 ºC. Calcule a quantidade total de calor requerida para isto ocorrer, em calorias. Considere o calor latente de fusão do gelo L F = 80 cal/g a) 3, b) 2, c) 1, d) 8, e) 2, (FPS PE) Qual a quantidade de calor necessária para derreter totalmente uma barra de gelo de massa m = 0,8 Kg, inicialmente na temperatura 10º C, e manter o líquido resultante na temperatura final 0º C? Considere que o calor específico do gelo vale c gelo = 2220 J/Kg K e que o calor latente de fusão do gelo é igual a L F = J/Kg. a) Joules b) Joules c) Joules d) Joules e) Joules 07 - (UNIRG) Um certo forno de micro-ondas promete entregar uma potência de 500 W no seu interior. Usando esse forno, um indivíduo deseja transformar 100 g de gelo a uma temperatura de 10 C em água líquida a 20 C. Supondo-se que as micro-ondas geradas no interior do forno sejam 100% absorvidas pelas moléculas de água, quantos segundos serão necessários para que a transformação ocorra? Dados: calor específico do gelo = 2,1 J/g K calor específico da água = 4,2 J/g K calor latente de fusão do gelo = 335 J/g a) 67,0 b) 71,2 c) 83,8 d) 88, (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. 2

3 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 (UFPE) O calor necessário para fundir uma certa massa de uma substância é igual ao calor necessário para aumentar em 30K a temperatura da mesma massa da substância multiplicado por uma constante A. Se A = 2,5, quanto vale a razão L f /c, em K, entre o calor de fusão L f e o calor específico c desta substância? 10 - (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 (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. 3

4 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 (FUVEST SP) Em um recipiente termicamente isolado e mantido a pressão constante, são colocados 138 g de etanol líquido. A seguir, o etanol é aquecido e sua temperatura T é medida como função da quantidade de calor Q a ele transferida. A partir do gráfico de TxQ, apresentado na figura abaixo, pode-se determinar o calor específico molar para o estado líquido e o calor latente molar de vaporização do etanol como sendo, respectivamente, próximos de a) 0,12 kj/(mol C) e 36 kj/mol. b) 0,12 kj/(mol C) e 48 kj/mol. c) 0,21 kj/(mol C) e 36 kj/mol. d) 0,21 kj/(mol C) e 48 kj/mol. e) 0,35 kj/(mol C) e 110 kj/mol. Note e adote: Fórmula do etanol: C 2 H 5 OH Massas molares: C(12 g/mol), H(1 g/mol), O(16 g/mol) 13 - (FPS PE) Uma barra de gelo com massa igual a 5 Kg está a uma temperatura igual a 0º C. Considere que o calor latente de fusão do gelo vale L F = J/Kg. A quantidade de calor necessária para derreter completamente a barra de gelo será de aproximadamente: a) 3, Joules b) 1, Joules c) 2, Joules d) 1, Joules e) 5, Joules 4

5 14 - (UFPR) O gráfico abaixo, obtido experimentalmente, mostra a curva de aquecimento que relaciona a temperatura de uma certa massa de um líquido em função da quantidade de calor a ele fornecido. Sabemos que, por meio de gráficos desse tipo, é possível obter os valores do calor específico e do calor latente das substâncias estudadas. Assinale a alternativa que fornece corretamente o intervalo em que se pode obter o valor do calor latente de vaporização desse líquido. a) AB. b) BD. c) DE. d) CD. e) EF (UERJ) Em um reator nuclear, a energia liberada na fissão de 1 g de urânio é utilizada para evaporar a quantidade de 3,6 x 10 4 kg de água a 227 o C e sob 30 atm, necessária para movimentar uma turbina geradora de energia elétrica. Admita que o vapor d água apresenta comportamento de gás ideal. O volume de vapor d água, em litros, gerado a partir da fissão de 1 g de urânio, corresponde a: a) 1,32 x 10 5 b) 2,67 x 10 6 c) 3,24 x 10 7 d) 7,42 x (UECE) O gráfico abaixo ilustra a temperatura de certa quantidade de água em função da energia fornecida. 5

6 Considerando o calor específico do gelo 2090 J/(kg ºC) e 3, J/kg seu calor latente de fusão, a massa de água gerada após fundir todo o gelo é, aproximadamente, a) 159 kg. b) 1 kg. c) 159 g. d) 1 g (MACK SP) Um estudante, no laboratório de Física de sua escola, forneceu calor a um corpo de massa 50 g, utilizando uma fonte térmica de potência constante. Com as medidas obtidas, construiu o gráfico ao lado, que representa a quantidade de calor Q recebida pelo corpo em função de sua temperatura t. Analisando o gráfico, pode-se afirmar que o calor específico, no estado sólido e o calor latente de vaporização da substância que constitui o corpo, valem, respectivamente, a) 0,6 cal/(g.ºc) e 12 cal/g b) 0,4 cal/(g.ºc) e 12 cal/g c) 0,4 cal/(g.ºc) e 6 cal/g d) 0,3 cal/(g.ºc) e 12 cal/g e) 0,3 cal/(g.ºc) e 6 cal/g 18 - (IFPE) Uma amostra de determinada substância com massa 30g encontra-se inicialmente no estado liquido, a 60 C. Está representada pelo gráfico ao lado a temperatura dessa substância em função da quantidade de calor por ela cedida. Analisando esse gráfico, é correto afirmar que a) a temperatura de solidificação da substância é 10 C. 6

7 b) o calor específico latente de solidificação é 1,0 cal/g. c) o calor específico sensível no estado líquido é 1/3 cal/gºc. d) o calor específico sensível no estado sólido é 1/45 cal/gºc. e) ao passar do estado líquido a 60ºC para o sólido a 10 C a substância perdeu 180 cal (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: Considere 1cal = 4,19J a) 8,6x10 5 b) 3,6x10 5 c) 8,6x10 6 d) 3,6x10 4 e) 3,6x (FMJ SP) Para que a prata pura possa ser vendida em quantidades diferentes, ela é derretida, é jogada em água. Como resultado, solidificam-se filetes e gotas de diversos tamanhos, facilitando a pesagem, que é feita tal qual se faz na venda de cereais a granel. Quando 100 g de prata passam por esse processo, a quantidade de água que a esfria atinge a temperatura de 62 ºC que, no caso, é a temperatura do equilíbrio térmico. Se a prata que foi jogada na água encontrava-se completamente líquida e em seu ponto de fusão, admitindo que todo o calor perdido pela prata é absorvido pela água, o valor absoluto da quantidade de calor transferida pela prata para a água é, em joules, aproximadamente, Dados: calor específico da prata no estado sólido = 230 J/(kg ºC) calor latente de fusão da prata = J/kg ponto de fusão da prata = 962 ºC a) b) c) d) e) (UNISA SP) Luísa, uma garota muito esperta e prestativa, tem, entre suas tarefas em casa, encher as forminhas de gelo com água e colocá-las no congelador. Em determinado dia, a menina usou 250 g de água, à temperatura de 20 ºC para congelar. Seu congelador utiliza potência constante de 5,0 cal/s para formar o gelo, cujo calor latente de solidificação é igual a 80 cal/g. Sendo o calor específico da água igual a 1,0 cal/g.ºc, para encontrar a água colocada totalmente convertida em gelo, Luísa deverá abrir o congelador em, no mínimo, a) s. b) s. c) s. d) s. e) s (ESCS DF) No interior de um calorímetro ideal, são inseridos 10,0g de vapor d água a 100ºC e 67,5g de gelo a 0ºC, sempre à pressão atmosférica. Sabendo-se que o calor latente de fusão do 7

8 gelo é 80cal/g e que o calor latente da liquefação do vapor é 540cal/g, podemos afirmar que, após estabelecido o equilíbrio térmico, há, dentro do calorímetro, apenas: a) vapor d água a 100ºC; b) vapor d água e água a 100ºC; c) água a uma temperatura entre 0ºC e 100ºC; d) água e gelo a 0ºC; e) gelo a 0ºC (UECE) Considerando que os calores específico e latente de vaporização da água são respectivamente c = 4190 J/kg.K e L = 2256 kj/kg, a energia mínima necessária para vaporizar 0,5 kg de água que se encontra a 30ºC, em kj, e aproximadamente: a) 645 b) 1275 c) 1940 d) 3820 TEXTO: 1 - Comum à questão: 24 Dados: Velocidade da luz no vácuo: 3, m/s Aceleração da gravidade: 10 m/s = 9,0 10 Nm /C 4πε 0 Calor específico da água: 1,0 cal/gºc Calor latente de evaporação da água: 540 cal/g 24 - (UFPE) Uma massa m de água, inicialmente a 19 ºC, é aquecida durante 10 min numa boca de fogão que emite calor a uma taxa constante. A variação da temperatura da água com o tempo de aquecimento é mostrada na figura abaixo. Determine a porcentagem de água que evaporou durante o processo. TEXTO: 2 - Comum à questão: 25 Para seus cálculos, sempre que necessário, utilize os seguintes valores para as constantes físicas: 8

9 25 - (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. GABARITO: 1) Gab: A 2) Gab: B 3) Gab: B 4) Gab: C 5) Gab: E 6) Gab: A 7) Gab: D 8) Gab: 9) Gab: 75 10) 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 11) Gab: B 12) Gab: A 13) Gab: D 14) Gab: C 15) Gab: B 16) Gab: D 17) Gab: B 18) Gab: B 9

10 19) Gab: B 20) Gab: E 21) Gab: E 22) Gab: C 23) Gab: B 24) Gab: 15% 25) Gab: Q = cal 10