a) Qual o mínimo de quilocalorias que o aluno deve ingerir por dia para repor a energia dissipada?

Transcrição

1 1. (Unicamp 93) Um aluno simplesmente sentado numa sala de aula dissipa uma quantidade de energia equivalente à de uma lâmpada de 100W. O valor energético da gordura é de 9,0kcal/g. Para simplificar, adote 1 cal=4,0j. a) Qual o mínimo de quilocalorias que o aluno deve ingerir por dia para repor a energia dissipada? b) Quantos gramas de gordura um aluno queima durante uma hora de aula? 2. (Fuvest 91) Adote: calor específico da água = 4 J/g C A figura adiante esquematiza o arranjo utilizado em uma repetição da experiência de Joule. O calorímetro utilizado, com capacidade térmica de 1600J/ C, continha 200g de água a uma temperatura inicial de 22,00 C. O corpo de massa M=1,5kg, é abandonado de uma altura de 8m. O procedimento foi repetido 6 vezes até que a temperatura do conjunto água+calorímetro atingisse 22,20 C. a) Calcule a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura do conjunto água+calorímetro. b) Do total da energia mecânica liberada nas 6 quedas do corpo, qual a fração utilizada para aquecer o conjunto? 3. (Fuvest 92) Adote: calor específico da água = 1 cal/g. C Um recipiente contendo 3600g de água à temperatura inicial de 80 C é posto num local onde a temperatura ambiente permanece sempre igual a 20 C. Após 5 horas o recipiente e a água entram em equilíbrio térmico com o meio ambiente. Durante esse período, ao final de cada hora, as seguintes temperaturas foram registradas para a água: 55 C, 40 C, 30 C, 24 C, e 20 C. 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.

2 2 4. (Fuvest 93) Um recipiente de vidro de 500g e calor específico 0,20cal/g C contém 500g de água cujo calor específico é 1,0cal/g C. 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 C em sua temperatura. 5. (Fuvest-gv 91) Uma pessoa bebe 500g de água a 10 C. Admitindo que a temperatura dessa pessoa é de 36,6 C, responda: a) Qual a energia que essa pessoa transfere para a água? b) Caso a energia absorvida pela água fosse totalmente utilizada para acender uma lâmpada de 100W, durante quanto tempo ela permaneceria acesa? Dados: calor específico da água = 1,0cal/g C e 1cal = 4J 6. (Ufpe 96) O gráfico a seguir representa a temperatura em função do tempo para 1,0kg de um líquido não volátil, inicialmente a 20 C. A taxa de aquecimento foi constante e igual a 4600J/min. Qual o calor específico desse líquido, em unidades de 10 J/(kg C)?

3 7. (Ufpe 96) A figura a seguir representa a temperatura de um líquido não-volátil em função da quantidade de calor por ele absorvida. Sendo a massa do líquido 100g e seu calor específico 0,6cal/g C, qual o valor em C da temperatura T³? 8. (Unesp 91) Na cozinha de um restaurante há dois caldeirões com água, um a 20 C e outro a 80 C. Quantos litros se deve pegar de cada um, de modo a resultarem, após a mistura, 10 litros de água a 26 C?

4 9. (Unesp 92) Considere as seguintes afirmações incompletas: 1) Quantidade de calor e temperatura são conceitos... 2) No movimento circular uniforme, o módulo da aceleração centrípeta e o raio da circunferência são... 3) 273K... C. 4)...é uma expressão para o trabalho de uma força constante. 5)...é uma expressão para o impulso de uma força constante. 6) No SI(Sistema Internacional de Unidades), potência é medida em... 7) À expressão constante, volume e temperatura absoluta de um gás ideal são... 8) As grandezas trabalho e energia têm dimensões... 9) A espessura de um maço de folhas de papel idênticas e o número de folhas são... 10) A resultante de todas as forças atuando sobre um ponto material em movimento retilíneo e uniforme é... Complete cada uma das afirmações apresentadas utilizando apenas a letra (A, E, etc) que corresponda à forma correta ou mais adequada, conforme o código (onde F é força; d é distância; š é angulo e Ðt é intervalo de tempo): A) proporcionais E) inversamente proporcionais F) diferentes I) F. d. cos š L) zero N) watts T) iguais

5 Z) F. Ðt 10. (Unesp 93) Sob pressão constante, eleva-se a temperatura de certa massa de gelo, inicialmente a 253K, por meio de transferência de calor a taxa constante, até que se obtenha água a 293K. A partir do gráfico responda: a) Qual é o maior calor específico? É o do gelo ou da água? Justifique. b) Por que a temperatura permanece constante em 273K, durante parte do tempo? (Descarte a hipótese de perda de calor para o ambiente).

6 11. (Unesp 95) Massas iguais de água e óleo foram aquecidas num calorímetro, separadamente, por meio de uma resistência elétrica que forneceu energia térmica com a mesma potência constante, ou seja, em intervalos de tempo iguais cada uma das massas recebeu a mesma quantidade de calor. Os gráficos na figura adiante representam a temperatura desses líquidos no calorímetro em função do tempo, a partir do instante em que iniciou o aquecimento. a) Qual das retas, I ou II, é a da água, sabendo-se que seu calor específico é maior que o do óleo? Justifique sua resposta. b) Determine a razão entre os calores específicos da água e do óleo, usando os dados do gráfico. 12. (Unesp 96) Uma zelosa "mãe de primeira viagem" precisa preparar o banho do recém-nascido, mas não tem termômetro. Seu pediatra disse que a temperatura ideal para o banho é de 38 C. Ela mora a beira mar e acabou de ouvir, pelo rádio, que a temperatura ambiente é de 32 C. Como boa estudante de Física, resolve misturar água fervente com água à temperatura ambiente, para obter a temperatura desejada. a) Enuncie o princípio físico em que se baseia o seu procedimento. b) Suponha que ela dispõe de uma banheira com 10 litros de água à temperatura ambiente. Calcule qual é, aproximadamente, o volume e água fervente que ela deve misturar à água da banheira para obter a temperatura ideal. Admita desprezível o valor absorvido pela banheira e que a água não transborde. 13. (Unicamp 91) Em um aquário de 10Ø, completamente cheio d'água, encontra-se um pequeno aquecedor de 60W. Sabendo-se que em 25 minutos a temperatura da água aumentou de 2 C, 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 = 1cal/g C 1 cal = 4,0J

7 14. (Unicamp 92) Um rapaz deseja tomar banho de banheira com água à temperatura de 30 C, misturando água quente e fria. Inicialmente, ele coloca na banheira 100Ø de água fria a 20 C. Desprezando a capacidade térmica da banheira e a perda de calor da água, pergunta-se: a) quantos litros de água quente, a 50 C, ele deve colocar na banheira? b) se a vazão da torneira de água quente é de 0,20Ø/s, durante quanto tempo a torneira deverá ficar aberta? 15. (Fuvest 94) Um calorímetro, constituído por um recipiente isolante térmico ao qual estão acoplados um termômetro e um resistor elétrico, está completamente preenchido por 0,400kg de uma substância cujo calor específico deseja-se determinar. Num experimento em que a potência dissipada pelo resistor era de 80W, a leitura do termômetro permitiu a construção do gráfico da temperatura T em função do tempo t, mostrado na figura adiante. O tempo t é medido à partir do instante em que a fonte que alimenta o resistor é ligada. a) Qual o calor específico da substância em joules/(kg C)? b) Refaça o gráfico da temperatura em função do tempo no caso da tensão V da fonte que alimenta o resistor ser reduzida à metade. 16. (Unesp 91) Acende-se uma lâmpada de 100W que está imersa num calorímetro transparente contendo 500g de água. Em 1 minuto e 40 segundos a temperatura da água sobe 4,5 C. Qual porcentagem de energia elétrica fornecida à lâmpada é convertida em luz? (Considere o calor específico da água 4,2Joules/g. C e que a luz produzida não é absorvida pelo calorímetro. Despreze a capacidade térmica do calorímetro e da lâmpada). 17. (Unicamp 95) Um forno de microondas opera na voltagem de 120 V e corrente de 5,0 A. Colocaram-se neste forno 200 ml de água à temperatura de 25 C. Admita que toda energia do forno é utilizada para aquecer a água. Para simplificar, adote 1,0cal=4,0J. a) Qual a energia necessária para elevar a temperatura da água a 100 C? b) Em quanto tempo esta temperatura será atingida?

8 18. (Unitau 95) Deseja-se ferver a água de um recipiente no menor intervalo de tempo possível. Dispõe-se, para tanto, de um gerador de f.e.m E=60V e resistência interna r=30² e ainda dois resistores, um de 3,0² e outro de 6,0². a) Qual a melhor maneira de se utilizar os resistores para se conseguir o propósito desejado? b) Sabendo que a quantidade de calor necessária para ferver a água é de 1,2 10 cal, calcule o intervalo de tempo mínimo necessário. adote 1,0cal=4,0J. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO (Ufpr 95) Na(s) questão(ões) a seguir, escreva no espaço apropriado a soma dos itens corretos. 19. Um recipiente termicamente isolado contém 500g de água na qual se mergulha uma barra metálica homogênea de 250g. A temperatura inicial da água é 25,0 C e a da barra 80,0 C. Considere o calor específico da água igual a 1,00cal/g. C, o do metal igual a 0,200cal/g. C e despreze a capacidade térmica do recipiente. Com base nesses dados, é correto afirmar que: 01) A temperatura final de equilíbrio térmico é de 52,5 C. 02) O comprimento da barra permanece constante durante o processo de troca de calor. 04) A temperatura inicial da barra, na escala kelvin, é de 353K. 08) A quantidade de calor recebida pela água é igual à cedida pela barra. 16) A energia interna final da água, no equilíbrio térmico, é menor que sua energia interna inicial. Soma = ( )

9 GABARITO 1. a) 90 kcal b) 10 g 2. a) 480 J b) 2/3 3. a) Observe a figura a seguir. b) 12 cal/s 4. a) 5,0 b) 6,0. 10 cal 5. a) 5,3. 10 J b) 5, s J/kg C C 8. 1 litro e 9 litros. 9. 1) Quantidade de calor e temperatura são conceitos DIFERENTES. 2) No movimento circular uniforme, o módulo da aceleração centrípeta e o raio da circunferência são INVERSAMENTE PROPORCIONAIS. 3) 273K 0 C. 4) = F.d.cos.š é uma expressão para o trabalho de uma força constante. 5) I = F.Ðt é uma expressão para o impulso de uma força constante. 6) No SI(Sistema Internacional de Unidades), potência é medida em WATTS.

10 7) À expressão constante, volume e temperatura absoluta de um gás ideal são grandezas diretamente PROPORCIONAIS. 8) As grandezas trabalho e energia têm dimensões IGUAIS. 9) A espessura de um maço de folhas de papel idênticas e o número de folhas são PROPORCIONAIS. 10) A resultante de todas as forças atuando sobre um ponto material em movimento retilíneo e uniforme é NULA. 10. a) Da água, pois a variação de temperatura é inversamente proporcional ao calor específico sensível. b) Ocorre mudança de estado no intervalo de 2s a 5s, logo a temperatura é constante. 11. a) II b) a) Princípio da Conservação da Energia. Nos sistemas fechados, as trocas internas ocorrem com conservação da quantidade de energia. b) 1 litro. 13. a) 8.10 J b) 1/2 14. a) 50 litros b) 2,5.10 s 15. a) 5,0.10 J/kg C b) Observe a figura a seguir:

11 16. 5,5 % 17. a) 6,0. 10 J b) 1,0. 10 s 18. a) associá-los em série; b) 6h 16min = 12