Calor - Sem mudança e fase

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1 1. (Unesp 2015) A energia contida nos alimentos Para determinar o valor energético de um alimento, podemos queimar certa quantidade desse produto e, com o calor liberado, aquecer determinada massa de água. Em seguida, mede-se a variação de temperatura sofrida pela água depois que todo o produto foi queimado, e determina-se a quantidade de energia liberada na queima do alimento. Essa é a energia que tal alimento nos fornece se for ingerido. No rótulo de um pacote de castanha de caju, está impressa a tabela a seguir, com informações nutricionais sobre o produto. INFORMAÇÃO NUTRICIONAL Porção 15 g Quantidade por porção Valor energético 90 kcal Carboidratos 4,2 g Proteínas 3g Gorduras totais 7,3 g Gorduras saturadas 1, 5 g Gordura trans 0g Fibra alimentar 1g Sódio 45 g Considere que 150 g de castanha tenham sido queimados e que determinada massa m de água, submetida à chama dessa combustão, tenha sido aquecida de 15 C para 87 C. Sabendo que o calor específico da água líquida é igual a 1cal (g C) e que apenas 60% da energia liberada na combustão tenha efetivamente sido utilizada para aquecer a água, é correto afirmar que a massa m, em gramas, de água aquecida era igual a a) b) c) d) e) TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Recentemente, uma equipe de astrônomos afirmou ter identificado uma estrela com dimensões comparáveis às da Terra, composta predominantemente de diamante. Por ser muito frio, o astro, possivelmente uma estrela anã branca, teria tido o carbono de sua composição cristalizado em forma de um diamante praticamente do tamanho da Terra. 2. (Unicamp 2015) Os cálculos dos pesquisadores sugerem que a temperatura média dessa estrela é de Ti = C. Considere uma estrela como um corpo homogêneo de massa 24 M = 6,0 10 kg constituída de um material com calor específico c = 0,5 kj / (kg C). A quantidade de calor que deve ser perdida pela estrela para que ela atinja uma temperatura final de Tf = 700 C é igual a 27 a) 24,0 10 kj. 27 b) 6,0 10 kj. 27 c) 8,1 10 kj. Página 1 de 11

2 d) 27 2,1 10 kj. 3. (Pucrs 2014) Uma forma de aquecer água é usando aquecedores elétricos de imersão, dispositivos que transformam energia elétrica em energia térmica, mediante o uso de resistores elétricos. Um desses aquecedores, projetado para fornecer energia na razão de 500 calorias por segundo, é utilizado no aquecimento de 500 gramas de água, da temperatura de 20 C para 80 C. Considerando que toda a energia transferida é aproveitada no aquecimento da água e sabendo que o calor específico da água é c = 1, 0 cal / g C, o tempo necessário para atingir 80 C é igual a a) 60 s b) 68 s c) 75 s d) 84 s e) 95 s 4. (Unesp 2014) O gráfico representa, aproximadamente, como varia a temperatura ambiente no período de um dia, em determinada época do ano, no deserto do Saara. Nessa região a maior parte da superfície do solo é coberta por areia e a umidade relativa do ar é baixíssima. A grande amplitude térmica diária observada no gráfico pode, dentre outros fatores, ser explicada pelo fato de que a) a água líquida apresenta calor específico menor do que o da areia sólida e, assim, devido a maior presença de areia do que de água na região, a retenção de calor no ambiente torna-se difícil, causando a drástica queda de temperatura na madrugada. b) o calor específico da areia é baixo e, por isso, ela esquenta rapidamente quando ganha calor e esfria rapidamente quando perde. A baixa umidade do ar não retém o calor perdido pela areia quando ela esfria, explicando a queda de temperatura na madrugada. c) a falta de água e, consequentemente, de nuvens no ambiente do Saara intensifica o efeito estufa, o que contribui para uma maior retenção de energia térmica na região. d) o calor se propaga facilmente na região por condução, uma vez que o ar seco é um excelente condutor de calor. Dessa forma, a energia retida pela areia durante o dia se dissipa pelo ambiente à noite, causando a queda de temperatura. e) da grande massa de areia existente na região do Saara apresenta grande mobilidade, causando a dissipação do calor absorvido durante o dia e a drástica queda de temperatura à noite. 5. (Ucs 2014) Assumindo que o calor específico da água vale 1 cal / g C, considere que 100 g de água a 60 C foram depositadas em uma cuia de chimarrão que já possuía ervamate e bomba. Suponha que após um rápido intervalo de tempo a água transmitiu 100 calorias para a bomba, 100 calorias para a erva e 30 calorias para a cuia. Qual a temperatura da água no instante exato após terem ocorrido essas transmissões de calor? Para fins de simplificação, ignore qualquer outro evento de perda de energia interna da água que não esteja entre os citados acima. a) 57,7 C Página 2 de 11

3 b) 52,3 C c) 45,0 C d) 28,2 C e) 23 C 6. (Unifor 2014) O café é uma das bebidas mais consumidas no mundo. O Brasil ainda é um dos maiores exportadores desta rubiácea. Ao saborear uma xícara desta bebida em uma cafeteria da cidade, André verificou que a xícara só estava morna. O café foi produzido a 100,00 C. A xícara era de porcelana cujo calor específico cx = 0,26 cal / g C e sua temperatura antes do contato com o café era de 25,00 C. Considerando o calor específico do café de c c = 1, 0 cal / g C, a massa da xícara mx a temperatura aproximada da xícara detectada por André, supondo já atingido o equilíbrio = 50,00 g e a massa do café mc = 150,00 g, térmico e considerando não ter havido troca de calor com o ambiente, era: a) 94,00 C b) 84,00 C c) 74,00 C d) 64,00 C e) 54,00 C 7. (Uerj 2014) Um sistema é constituído por uma pequena esfera metálica e pela água contida em um reservatório. Na tabela, estão apresentados dados das partes do sistema, antes de a esfera ser inteiramente submersa na água. Partes do sistema esfera metálica água do reservatório Temperatura inicial ( C) Capacidade térmica (cal/ C) A temperatura final da esfera, em graus Celsius, após o equilíbrio térmico com a água do reservatório, é cerca de: a) 20 b) 30 c) 40 d) (Uern 2013) Ao trocar calor com o meio ambiente, um corpo de massa 0,5 kg teve sua temperatura reduzida para 20 C, sem sofrer mudança no seu estado físico. Sendo o calor específico da substância que constitui esse corpo igual a 0,175 cal/g C e a quantidade total de calor transferida igual a cal, então, a temperatura inicial do corpo no início do processo era de a) 72 C. b) 76 C. c) 80 C. d) 84 C. 9. (Uerj 2013) Em um laboratório, as amostras X e Y, compostas do mesmo material, foram aquecidas a partir da mesma temperatura inicial até determinada temperatura final. Durante o processo de aquecimento, a amostra X absorveu uma quantidade de calor maior que a amostra Y. Considerando essas amostras, as relações entre os calores específicos c X e c Y, as capacidades térmicas C X e C Y e as massas m X e m Y são descritas por: a) c X = c Y C X > C Y m X > m Y b) c X > c Y C X = C Y m X = m Y Página 3 de 11

4 c) c X = c Y C X > C Y m X = m Y d) c X > c Y C X = C Y m X > m Y 10. (Enem 2013) Aquecedores solares usados em residências têm o objetivo de elevar a temperatura da água até 70 C. No entanto, a temperatura ideal da água para um banho é de 30 C. Por isso, deve-se misturar a água aquecida com a água à temperatura ambiente de um outro reservatório, que se encontra a 25 C. Qual a razão entre a massa de água quente e a massa de água fria na mistura para um banho à temperatura ideal? a) 0,111. b) 0,125. c) 0,357. d) 0,428. e) 0, (Unesp 2012) Clarice colocou em uma xícara 50 ml de café a 80 C, 100 ml de leite a 50 C e, para cuidar de sua forma física, adoçou com 2 ml de adoçante líquido a 20 C. Sabe-se que o calor específico do café vale 1 cal/(g. C), do leite vale 0,9 cal/(g. C), do adoçante vale 2 cal/(g. C) e que a capacidade térmica da xícara é desprezível. Considerando que as densidades do leite, do café e do adoçante sejam iguais e que a perda de calor para a atmosfera é desprezível, depois de atingido o equilíbrio térmico, a temperatura final da bebida de Clarice, em C, estava entre a) 75,0 e 85,0. b) 65,0 e 74,9. c) 55,0 e 64,9. d) 45,0 e 54,9. e) 35,0 e 44, (Ufrgs 2012) O gráfico a seguir representa o calor absorvido por unidade de massa, Q/m, em função das variações de temperatura T para as substâncias ar, água e álcool, que recebem calor em processos em que a pressão é mantida constante. Página 4 de 11

5 (Considere que os valores de calor específico do ar, do álcool e da água são, respectivamente, 1,0 kj/kg. C, 2,5 kj/kg. C e 4,2 kj/kg. C.) Com base nesses dados, é correto afirmar que as linhas do gráfico identificadas pelas letras X, Y e Z, representam, respectivamente, a) o ar, o álcool e a água. b) o ar, a água e o álcool. c) a água, o ar e o álcool. d) a água, o álcool e o ar. e) o álcool, a água e o ar. 13. (Uel 2013) O cooler, encontrado em computadores e em aparelhos eletroeletrônicos, é responsável pelo resfriamento do microprocessador e de outros componentes. Ele contém um ventilador que faz circular ar entre placas difusoras de calor. No caso de computadores, as placas difusoras ficam em contato direto com o processador, conforme a figura a seguir. Sobre o processo de resfriamento desse processador, assinale a alternativa correta. a) O calor é transmitido das placas difusoras para o processador e para o ar através do fenômeno de radiação. b) O calor é transmitido do ar para as placas difusoras e das placas para o processador através do fenômeno de convecção. c) O calor é transmitido do processador para as placas difusoras através do fenômeno de condução. d) O frio é transmitido do processador para as placas difusoras e das placas para o ar através do fenômeno de radiação. e) O frio é transmitido das placas difusoras para o ar através do fenômeno de radiação. 14. (Cefet MG 2014) Na construção dos coletores solares, esquematizado na figura acima, um grupo de estudantes afirmaram que o tubo I. é metálico; II. possui a forma de serpentina; III. é pintado de preto; IV. recebe água fria em sua extremidade inferior. Página 5 de 11

6 E a respeito da caixa dos coletores, afirmaram que V. a base e as laterais são revestidas de isopor; VI. a tampa é de vidro. Considerando-se as afirmações feitas pelos estudantes, aquelas que favorecem a absorção de radiação térmica nesses coletores são apenas a) I e V. b) II e III. c) II e V. d) III e VI. e) IV e V. 15. (Unifor 2014) Em 2010 o Prêmio Nobel de Física foi dado a dois cientistas de origem russa, André Geim e Konstantin Novoselov, por descobrirem em 2004 o grafeno, uma forma revolucionária do grafite. O grafeno apresenta vários aspectos positivo para a tecnologia de hoje, sendo uma delas o melhor condutor de calor. Analise as afirmações abaixo sobre os processos de propagação de calor. I. Convecção: é o processo de transmissão de energia térmica feita de partícula para partícula sem que haja transporte de matéria de uma região para outra. II. Condução: é o processo de transmissão de energia térmica feita por meio do transporte da matéria de uma região para outra. III. Radiação: é o processo que consiste na transmissão de energia térmica por meio de ondas eletromagnéticas. Ocorre tanto no vácuo quanto em outros meios materiais. Analisando as afirmações, é CORRETO apenas o que se afirma em: a) I b) II c) III d) I e III e) II e III 16. (Enem PPL 2013) Quais são os processos de propagação de calor relacionados à fala de cada personagem? a) Convecção e condução. b) Convecção e irradiação. c) Condução e convecção. d) Irradiação e convecção. e) Irradiação e condução. 17. (Enem 2013) Em um experimento foram utilizadas duas garrafas PET, uma pintada de branco e a outra de preto, acopladas cada uma a um termômetro. No ponto médio da distância entre as garrafas, foi mantida acesa, durante alguns minutos, uma lâmpada incandescente. Em seguida a lâmpada foi desligada. Durante o experimento, foram monitoradas as temperaturas das garrafas: a) enquanto a lâmpada permaneceu acesa e b) após a lâmpada ser desligada e atingirem equilíbrio térmico com o ambiente. Página 6 de 11

7 A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em comparação à da branca, durante todo experimento, foi a) igual no aquecimento e igual no resfriamento. b) maior no aquecimento e igual no resfriamento. c) menor no aquecimento e igual no resfriamento. d) maior no aquecimento e menor no resfriamento. e) maior no aquecimento e maior no resfriamento. 18. (Upf 2014) Em um laboratório, um estudante deseja realizar medidas de variações pequenas de temperatura, no entanto, percebe que o termômetro comum disponível nesse laboratório é pouco eficiente, pois possui divisões de meio grau. Dessa forma, resolve construir um novo termômetro, que possua uma escala com décimos de grau, tomando, para tal, algumas providências, que estão descritas a seguir. Qual delas não irá contribuir para a ampliação da escala do termômetro? a) Usar um líquido de maior coeficiente de dilatação. b) Aumentar o volume do depósito de líquido. c) Diminuir o diâmetro do tubo capilar de vidro. d) Usar um vidro de menor coeficiente de dilatação. e) Aumentar, exclusivamente, o comprimento do tubo de vidro. 19. (Uea 2014) Um turista estrangeiro leu em um manual de turismo que a temperatura média do estado do Amazonas é de 87,8 graus, medido na escala Fahrenheit. Não tendo noção do que esse valor significa em termos climáticos, o turista consultou um livro de Física, encontrando a seguinte tabela de conversão entre escalas termométricas: Celsius Fahrenheit fusão do gelo 0 32 ebulição da água Com base nessa tabela, o turista fez a conversão da temperatura fornecida pelo manual para a escala Celsius e obteve o resultado: a) 25. b) 31. c) 21. d) 36. e) (G1 - ifce 2014) Ao tomar a temperatura de um paciente, um médico do programa Mais Médicos só tinha em sua maleta um termômetro graduado na escala Fahrenheit. Após colocar o termômetro no paciente, ele fez uma leitura de 104 F. A correspondente leitura na escala Celsius era de a) 30. b) 32. c) 36. d) 40. e) 42. Página 7 de 11

8 21. (Acafe 2014) Largamente utilizados na medicina, os termômetros clínicos de mercúrio relacionam o comprimento da coluna de mercúrio com a temperatura. Sabendo-se que quando a coluna de mercúrio atinge 2,0cm, a temperatura equivale a 34 C e, quando atinge 14cm, a temperatura equivale a 46 C. Ao medir a temperatura de um paciente com esse termômetro, a coluna de mercúrio atingiu 8,0cm. A alternativa correta que apresenta a temperatura do paciente, em C, nessa medição é: a) 36 b) 42 c) 38 d) (Espcex (Aman) 2013) Um termômetro digital, localizado em uma praça da Inglaterra, marca a temperatura de 10, 4 F. Essa temperatura, na escala Celsius, corresponde a a) 5 C b) 10 C c) 12 C d) 27 C e) 39 C 23. (Ufsm 2013) A figura a seguir ilustra um termômetro clínico de mercúrio. A leitura da temperatura é dada pela posição da extremidade da coluna de mercúrio sobre uma escala. Considerando os fenômenos envolvidos no processo de determinação da temperatura corporal de um paciente, analise as afirmativas: I. A variação de volume da coluna de mercúrio é diretamente proporcional ao volume inicial dessa coluna. II. O volume da coluna de mercúrio varia até que seja atingido o equilíbrio térmico entre o termômetro e o corpo do paciente. III. Se o mercúrio for substituído por álcool, a escala termométrica não precisa ser alterada. Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas I e II. d) apenas III. e) I, II e III. 24. (Espcex (Aman) 2014) Em uma casa moram quatro pessoas que utilizam um sistema de placas coletoras de um aquecedor solar para aquecimento da água. O sistema eleva a temperatura da água de 20 C para 60 C todos os dias. Considere que cada pessoa da casa consome 80 litros de água quente do aquecedor por dia. A situação geográfica em que a casa se encontra faz com que a placa do aquecedor receba 8 por cada metro quadrado a quantidade de 2, J de calor do sol em um mês. Sabendo que a eficiência do sistema é de 50%, a área da superfície das placas coletoras para atender à demanda diária de água quente da casa é de: Dados: Considere um mês igual a 30 dias Calor específico da água: c=4,2 J/g C Densidade da água: d=1 kg/l a) 2,0 m 2 b) 4,0 m 2 c) 6,0 m 2 Página 8 de 11

9 d) 14,0 m 2 e) 16,0 m (Uerj 2013) Considere duas amostras, X e Y, de materiais distintos, sendo a massa de X igual a quatro vezes a massa de Y. As amostras foram colocadas em um calorímetro e, após o sistema atingir o equilíbrio térmico, determinou-se que a capacidade térmica de X corresponde ao dobro da capacidade térmica de Y. Admita que c X e c Y sejam os calores específicos, respectivamente, de X e Y. A razão a) 1 4 cx cy é dada por: b) 1 2 c) 1 d) (Unesp 2011) Uma bolsa térmica com 500 g de água à temperatura inicial de 60 ºC é empregada para tratamento da dor nas costas de um paciente. Transcorrido um certo tempo desde o início do tratamento, a temperatura da água contida na bolsa é de 40 ºC. Considerando que o calor específico da água é 1 cal/(g.ºc), e supondo que 60% do calor cedido pela água foi absorvido pelo corpo do paciente, a quantidade de calorias recebidas pelo paciente no tratamento foi igual a a) b) c) d) e) (Ufu 2011) Para tentar descobrir com qual material sólido estava lidando, um cientista realizou a seguinte experiência: em um calorímetro de madeira de 5 kg e com paredes adiabáticas foram colocados 3 kg de água. Após certo tempo, a temperatura medida foi de 10 C, a qual se manteve estabilizada. Então, o cientista retirou de um forno a 540 C uma amostra desconhecida de 1,25 kg e a colocou dentro do calorímetro. Após um tempo suficientemente longo, o cientista percebeu que a temperatura do calorímetro marcava 30 C e não se alterava (ver figura abaixo). Material Calor específico (cal/g.ºc) Água 1,00 Alumínio 0,22 Chumbo 0,12 Ferro 0,11 Madeira 0,42 Vidro 0,16 Página 9 de 11

10 Sem considerar as imperfeições dos aparatos experimentais e do procedimento utilizado pelo cientista, assinale a alternativa que indica qual elemento da tabela acima o cientista introduziu no calorímetro. a) Chumbo b) Alumínio c) Ferro d) Vidro 28. (Eewb 2011) Um forno de micro-ondas 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 250g de água a 15ºC, quanto tempo será necessário para aquecê-lo a 80ºC? Suponha que as micro-ondas produzam 13000cal/min na água e despreze a capacidade térmica do copo. Dado: calor específico sensível da água: 1,0 cal/gºc. a) 1,25 s b) 25,0 s c) 50,0 s d) 75,0 s 29. (Enem 2009) O Sol representa uma fonte limpa e inesgotável de energia para o nosso planeta. Essa energia pode ser captada por aquecedores solares, armazenada e convertida posteriormente em trabalho útil. Considere determinada região cuja insolação potência solar incidente na superfície da Terra seja de 800 watts/m 2. Uma usina termossolar utiliza concentradores solares parabólicos que chegam a dezenas de quilômetros de extensão. Nesses coletores solares parabólicos, a luz refletida pela superfície parabólica espelhada é focalizada em um receptor em forma de cano e aquece o óleo contido em seu interior a 400 C. O calor desse óleo é transferido para a água, vaporizando-a em uma caldeira. O vapor em alta pressão movimenta uma turbina acoplada a um gerador de energia elétrica. Considerando que a distância entre a borda inferior e a borda superior da superfície refletora tenha 6 m de largura e que focaliza no receptor os 800 watts/m 2 de radiação provenientes do Sol, e que o calor específico da água é 1 cal. g -1. ºC -1 = J. kg -1. ºC -1, então o comprimento linear do refletor parabólico necessário para elevar a temperatura de 1 m 3 (equivalente a 1 t) de água de 20 C para 100 C, em uma hora, estará entre a) 15 m e 21 m. b) 22 m e 30 m. c) 105 m e 125 m. d) 680 m e 710 m. e) m e m. Página 10 de 11

11 Gabarito: Resposta da questão 1: [D] Resposta da questão 2: Resposta da questão 3: Resposta da questão 4: Resposta da questão 5: Resposta da questão 6: Resposta da questão 7: Resposta da questão 8: Resposta da questão 9: Resposta da questão 10: Resposta da questão 20: [D] Resposta da questão 21: [D] Resposta da questão 22: Resposta da questão 23: Resposta da questão 24: [E] Resposta da questão 25: Resposta da questão 26: Resposta da questão 27: [D] Resposta da questão 28: [D] Resposta da questão 29: Resposta da questão 11: Resposta da questão 12: Resposta da questão 13: Resposta da questão 14: Resposta da questão 15: Resposta da questão 16: [E] Resposta da questão 17: [E] Resposta da questão 18: [E] Resposta da questão 19: Página 11 de 11