Livro 01 Resolvidos de Calorimetria

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1 1. 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) 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 C em 20,0 min. Qual é o calor específico do líquido, medido em cal/(g C)? a) 0,0125 b) 0,25 c) 5,0 d) 2,5 e) 4,0 3. É cada vez mais frequente encontrar residências equipadas com painéis coletores de energia solar. Em uma residência foram instalados 10 m 2 de painéis com eficiência de 50%. Supondo que em determinado dia a temperatura inicial da água seja de 18 C, que se queira aquecê-la até a temperatura de 58 C e que nesse local a energia solar média incidente seja de 120 W/m 2, calcule o volume de água que pode ser aquecido em uma hora. 4. O calor necessário para fundir uma certa massa de uma substância é igual ao calor necessário para aumentar em 30 K 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? 5. 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. Página 1 de 17

2 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. 6. A liofilização é um processo de desidratação de alimentos que, além de evitar que seus nutrientes saiam junto com a água, diminui bastante sua massa e seu volume, facilitando o armazenamento e o transporte. Alimentos liofilizados também têm seus prazos de validade aumentados, sem perder características como aroma e sabor. O processo de liofilização segue as seguintes etapas: I. O alimento é resfriado até temperaturas abaixo de 0 C, para que a água contida nele seja solidificada. II. Em câmaras especiais, sob baixíssima pressão (menores do que 0,006 atm), a temperatura do alimento é elevada, fazendo com que a água sólida seja sublimada. Dessa forma, a água sai do alimento sem romper suas estruturas moleculares, evitando perdas de proteínas e vitaminas. O gráfico mostra parte do diagrama de fases da água e cinco processos de mudança de fase, representados pelas setas numeradas de 1 a 5. A alternativa que melhor representa as etapas do processo de liofilização, na ordem descrita, é a) 4 e 1. b) 2 e 1. c) 2 e 3. d) 1 e 3. e) 5 e A presença de vapor d água num ambiente tem um papel preponderante na definição do clima local. Uma vez que uma quantidade de água vira vapor, absorvendo uma grande Página 2 de 17

3 quantidade de energia, quando esta água se condensa libera esta energia para o meio ambiente. Para se ter uma ideia desta quantidade de energia, considere que o calor liberado por 100 g de água no processo de condensação seja usado para aquecer uma certa massa m de água líquida de 0 C até 100 C. Com base nas informações apresentadas, calcula-se que a massa m, de água aquecida, é: (Dados: Calor latente de fusão do gelo LF = 80 cal/g; Calor latente de vaporização LV = 540 cal/g; Calor específico da água, c = 1 cal/g C.) a) 540 g b) 300 g c) 100 g d) 80 g e) 6,7 g 8. Três cubos de gelo de 10,0 g, todos eles a 0,0 C, são colocados dentro de um copo vazio e expostos ao sol até derreterem completamente, ainda a 0,0 C. Calcule a quantidade total de calor requerida para isto ocorrer, em calorias. a) 3, b) 2, c) 1, d) 8, e) 2, Considere o calor latente de fusão do gelo L F = 80 cal/g TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Leia o texto: No anúncio promocional de um ferro de passar roupas a vapor, é explicado que, em funcionamento, o aparelho borrifa constantemente 20 g de vapor de água a cada minuto, o que torna mais fácil o ato de passar roupas. Além dessa explicação, o anúncio informa que a potência do aparelho é de W e que sua tensão de funcionamento é de 110 V. 9. Da energia utilizada pelo ferro de passar roupas, uma parte é empregada na transformação constante de água líquida em vapor de água. A potência dissipada pelo ferro para essa finalidade é, em watts, Adote: temperatura inicial da água: 25 C temperatura de mudança da fase líquida para o vapor: 100 C temperatura do vapor de água obtido: 100 C calor específico da água: 1 cal/(g C) calor latente de vaporização da água: 540 cal/g 1 cal = 4,2 J a) 861. b) 463. c) 205. d) 180. e) 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 3 de 17

4 (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. 11. Dois blocos metálicos A e B, ambos de materiais diferentes, são colocados em contato no interior de um calorímetro ideal, de modo a isolá-los de influências externas. Considerando que a massa do bloco A (m A ) é igual ao dobro da massa do bloco B (m B ), o calor específico do bloco A (c A ) é igual à metade do calor específico do bloco B (c B ) e a temperatura inicial do bloco A (T A ) é igual ao triplo da temperatura inicial do bloco B (T B ), pode-se afirmar que, quando alcançado o equilíbrio térmico do sistema, a temperatura de equilíbrio (T eq ) será igual a: a) T B b) 2 T B c) 3 T B d) 4 T B e) 5 T B 12. 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. Página 4 de 17

5 13. Em determinada região do hemisfério norte, durante o período de inverno, no, um gramado de jardim foi coberto por uma espessa camada de 10cm de neve, a 0 C. 3 Considere a densidade da neve dn = 70kg m e seu calor latente de fusão Lf = 80cal g. Em um dia de sol, a neve derreteu e conseguiu se converter em vapor de água ( 3 3 cágua = 1cal ( g C) e d água = 10 kg m ), a uma temperatura de 10 C. Considere que o volume de água formado seja igual ao da neve. Sabe-se que o calor latente de vaporização da água, a essa temperatura, é L = 600cal g. v a) Qual foi a quantidade de calor emitida pelo Sol, absorvida pela neve, em um metro quadrado de superfície, considerando que não houve troca de energia térmica entre a neve e o solo? b) Calcule a massa de lenha necessária a ser aquecida de modo a evaporar essa mesma quantidade de neve, sabendo que o calor de combustão da madeira é L C = 5130cal g. 14. 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, Um bico de Bunsen consome 1,0 litro de gás combustível por minuto. A combustão de 1,0m 3 de gás libera 5000kcal. Sobre o bico de gás, coloca-se um recipiente contendo 2,0 litros de água a 10 C. Sabendo que para o aquecimento da água se aproveitam 60% do calor liberado pela combustão do gás e dado o calor específico sensível da água 1 cal/(g. C) e Página 5 de 17

6 massa específica 1g/cm 3, o tempo necessário, em minutos, para levar a água ao ponto de ebulição, é o seguinte: a) 35. b) 40. c) 55. d) 60. e) Uma barra metálica, que está sendo trabalhada por um ferreiro, tem uma massa M = 2,0 kg e está a uma temperatura T i. O calor específico do metal é c M = 0,10 cal/g C. Suponha que o ferreiro mergulhe a barra em um balde contendo 10 litros de água a 20 C. A temperatura da água do balde sobe 10 C com relação à sua temperatura inicial ao chegar ao equilíbrio. Calcule a temperatura inicial T i da barra metálica. Dado: c água = 1,0 cal/g C e d água = 1,0 g/cm 3 a) 500 C b) 220 C c) 200 C d) 730 C e) 530 C 17. Um homem gasta 10 minutos para tomar seu banho, utilizando-se de um chuveiro elétrico que fornece uma vazão constante de 10 litros por minuto. Sabendo-se que a água tem uma temperatura de 20 C ao chegar no chuveiro e que alcança 40 C ao sair do chuveiro, e admitindo-se que toda a energia elétrica dissipada pelo resistor do chuveiro seja transferida para a água nesse intervalo de tempo, é correto concluir-se que a potência elétrica desse chuveiro é Obs.: Considere que a densidade da água é 1 kg/litro, que o calor específico da água é 1 cal/g ºC e que 1 cal = 4,2 J. a) 10 KW b) 12 KW c) 14 KW d) 16 KW e) 18 KW 18. Em uma choperia, o chope é servido à razão de 1 litro por minuto. Em um dia, cuja temperatura é de 24,5 C, a bebida é introduzida na serpentina da chopeira à temperatura ambiente e, dela, sai a 4 C. A capacidade da chopeira é de 20kg de gelo, colocado sobre a serpentina a 4 C c = 1,0cal g C. chope ( cgelo 0,5cal ( g C) ( ) = e Lf = 80cal g). Considere dchope 3 = 1,0g cm e Página 6 de 17

7 Considerando que não há qualquer tipo de perda de energia térmica entre o meio ambiente e a chopeira, determine: a) a massa de gelo que se converte em água, para cada litro de chope retirado. b) o intervalo de tempo necessário para que se reponha o gelo, de modo a manter sempre a mesma temperatura final do chope. 19. Uma amostra de determinada substância com massa 30 g encontra-se inicialmente no estado liquido, a 60 C. Está representada pelo gráfico abaixo 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. b) o calor específico latente de solidificação é 1,0 cal/g. c) o calor específico sensível no estado líquido é 1/3 cal/g C. d) o calor específico sensível no estado sólido é 1/45 cal/g C. e) ao passar do estado líquido a 60 C para o sólido a 10 C a substância perdeu 180 cal. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Dados: Aceleração da gravidade: Densidade do mercúrio: Pressão atmosférica: 2 10m/s. 3 13,6g/cm ,0 10 N/m Constante eletrostática: k0 = 14πε0 = 9,0 10 N m /C. 20. O gálio (Ga) é um metal cuja temperatura de fusão, à pressão atmosférica, é aproximadamente igual a 30 ºC. O calor específico médio do Ga na fase sólida é em torno de 0,4 kj/(kg.ºc) e o calor latente de fusão é 80 kj/kg. Utilizando uma fonte térmica de 100 W, um estudante determina a energia necessária para fundir completamente 100 g de Ga, a partir de 0ºC. O gráfico mostra a variação da temperatura em função do tempo das medições realizadas pelo estudante. Determine o tempo total t T que o estudante levou para realizar o experimento. Suponha que todo o calor fornecido pela fonte é absorvido pela amostra de Ga. Dê a sua resposta em segundos. 21. 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 Página 7 de 17

8 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 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 22. 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 23. 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) A temperatura normal do corpo humano é de 36,5 C. Considere uma pessoa de 80 Kg de massa e que esteja com febre a uma temperatura de 40 C. Admitindo que o corpo seja feito basicamente de água, podemos dizer que a quantidade de energia, em quilocalorias (kcal), que o corpo dessa pessoa gastou para elevar sua temperatura até este estado febril, deve ser mais próxima de Página 8 de 17

9 Dado: calor específico da água c = 1,0 cal/g C a) 200. b) 280. c) 320. d) 360. e) Numa garrafa térmica há 100 g de leite à temperatura de 90 C. Nessa garrafa são adicionados 20 g de café solúvel à temperatura de 20 C. O calor específico do café vale 0,5 cal/(g C) e o do leite vale 0,6 cal/(g C). A temperatura final do café com leite é de: a) 80 C. b) 42 C. c) 50 C. d) 60 C. e) 67 C. 26. Os trajes de neopreme, um tecido emborrachado e isolante térmico, são utilizados por mergulhadores para que certa quantidade de água seja mantida próxima ao corpo, aprisionada nos espaços vazios no momento em que o mergulhador entra na água. Essa porção de água em contato com o corpo é por ele aquecida, mantendo assim uma temperatura constante e agradável ao mergulhador. Suponha que, ao entrar na água, um traje retenha 2,5 L de água inicialmente a 21 C. A energia envolvida no processo de aquecimento dessa água até 35 C é Dados: densidade da água = 1 kg/l calor específico da água = 1 cal/(g. C) a) 25,5 kcal. b) 35,0 kcal. c) 40,0 kcal. d) 50,5 kcal. e) 70,0 kcal. 27. O gráfico a seguir representa a quantidade de calor absorvida por dois objetos A e B ao serem aquecidos, em função de suas temperaturas. Observe o gráfico e assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01) A capacidade térmica do objeto A é maior que a do objeto B. 02) A partir do gráfico é possível determinar as capacidades térmicas dos objetos A e B. 04) Pode-se afirmar que o calor específico do objeto A é maior que o do objeto B. 08) A variação de temperatura do objeto B, por caloria absorvida, é maior que a variação de temperatura do objeto A, por caloria absorvida. 16) Se a massa do objeto A for de 200 g, seu calor específico será 0,2 cal/g C. Página 9 de 17

10 28. O gráfico adiante mostra como a energia absorvida por um grama de água, mantido à pressão atmosférica, varia com a temperatura, desde Ti = - 50 C até Tf = C. Analisando o gráfico você conclui corretamente que o calor específico do gelo, em cal/(g C), é aproximadamente: a) 0,25. b) 0,50. c) 1,0. d) 1,3. e) 1, Dois recipientes iguais, A e B, contêm, respectivamente, 2,0 litros e 1,0 litro de água à temperatura de 20 C. Utilizando um aquecedor elétrico, de potência constante, e mantendo-o ligado durante 80s, aquece-se água do recipiente A até a temperatura de 60 C. A seguir, transfere-se 1,0 litro de água de A para B, que passa a conter 2,0 litros de água à temperatura T. Essa mesma situação final, para o recipiente B, poderia ser alcançada colocando-se 2,0 litros de água a 20 C em B e, a seguir, ligando-se o mesmo aquecedor elétrico em B, mantendo-o ligado durante um tempo aproximado de a) 40s b) 60s c) 80s d) 100s e) 120s 30. Um sistema consiste em um cubo de 10g de gelo, inicialmente à temperatura de 0 C. Esse sistema passa a receber calor proveniente de uma fonte térmica e, ao fim de algum tempo, está transformado em uma massa de 10g de água a 20 C. Qual foi a quantidade de energia transferida ao sistema durante a transformação? [Dados: calor de fusão do gelo = 334,4J/g; calor específico da água = 4,18J/(g. C)] a) 418 J b) 836 J c) 4,18 kj d) 6,77 kj e) 8,36 kj Página 10 de 17

11 Gabarito: Resposta da questão 1: [B] A análise dos dados dispensa cálculos. A capacidade térmica da esfera metálica é desprezível em relação à da água contida no reservatório, portanto, a temperatura da água praticamente não se altera, permanecendo em cerca de 30 C. Mas, comprovemos com os cálculos. Considerando o sistema água-esfera termicamente isolado: Qesf + Qágua = 0 Cesf Tesf + Cágua Tágua = 0 ( ) ( ) 2 T T 30 = 0 2 T T = T = 0 T = = 30,0998 C T = 30 C. Resposta da questão 2: [B] Q mcδθ P. Δt 50x20 P= = c = = = 0,25cal/(g C) Δt Δt m. Δθ 200x20 Resposta da questão 3: Dados: A = 10 m 2 ; I = 120 W/m 2 ; θ= 58 18= 40 C; t = 1h = 3.600s; η= 50% = 0,5. Considerando o calor específico da água, c = 4.000J/kg C, a quantidade de calor (Q) absorvida em 1 hora é: 6 Q=η I A t= 0, Q= 2,16 10 J. Mas: Q 2,16 10 Q= m c θ m = m = c θ m= 13,5 kg. 6 Resposta da questão 4: m Lfusão = 2,5(m c Δθ) L fusão c = 2,5 Δθ= 75K Resposta da questão 5: [C] Comentário: o enunciado apresenta uma imprecisão, pois afirma que se trata de um líquido. A não identificada substância apresenta-se totalmente na fase líquida apenas no intervalo de C a D. O intervalo DE apresenta a vaporização do líquido, onde é possível determinar o calor latente de vaporização. Resposta da questão 6: [C] Página 11 de 17

12 Etapa I: a água sofre solidificação, passando da fase líquida para a sólida, processo indicado pela seta 2. Etapa II: o gelo sofre sublimação, passa da fase sólida para vapor, processo indicado pela seta 3. Resposta da questão 7: [A] mv LV Qágua = Q cond m c Δθ= mv L V m = = m= 540 g. c Δθ Resposta da questão 8: [E] O calor em questão é latente. 2 Q= ml = 10x80= 800cal= 8,0x!0 cal Resposta da questão 9: [A] Dados: 1 cal = 4,2 J; θ0 = 25 C; θ= 100 C; c = 1 cal/g C = 4,2 J/g C; L V = 540 cal/g = J/g; m = 20 g; Δ t= 1 min = 60 s. O calor total fornecido à massa de água é a soma do calor sensível com o calor latente. Q= QS+ Q L Q= m c Δθ + m L V Q= 20 4,2( ) Q= J. Da expressão da potência térmica: Q P = P = t 60 P = 861 W. Resposta da questão 10: [A] Da expressão do calor sensível: Q m Q m c T c. = = T Essa expressão mostra que, no gráfico apresentado, o calor específico sensível (c) é o coeficiente angular ou declividade da reta. Assim, à substância de menor calor específico corresponde a reta de menor declividade. Comparando: X ar; Y álcool; Z água. Resposta da questão 11: [B] Dados: m A = 2 m B ; c A = c B /2; T A = 3 T B. Página 12 de 17

13 Como o sistema é termicamente isolado, o somatório dos calores trocados entre os dois corpos é nulo. QA + QB = 0 macaδta + mbcbδtb = 0 cb 2mB ( T 3TB ) + mbcb( T T B) T 3TB + T TB = 0 2 2T = 4T B T= 2T B. Resposta da questão 12: CAPACIDADES TÉRMICAS: C x y x x Qx 80cal 80cal = = = Δθ ( )K 8K x C = 10cal/K C C Qy 40cal 40cal = = = Δθ ( )K 10K y = 4cal/K CALORES ESPECÌFICOS SENSÌVEIS: C = m.c 10= 20.c c x x x x x y y y y y = 0,5cal/gK C = m.c 4= 10.c c = 0,4cal/gK Resposta da questão 13: 2 a) m= d.v = d.a.h = = 7kg= 7000g. Apesar de a neve evaporar, a quantidade de energia envolvida neste processo é o mesmo utilizado caso tivéssemos derretido a neve, esquentado (até 10 C) e vaporizado a água proveniente da neve. Assim sendo: Q = m.l + m.c. Δθ+ m.l T F V Q = T Q = 7000.(690) Q T T = cal Q = 4,83 10 cal T 6 b) M.5130 = M 942g Resposta da questão 14: [C] V Café = 50 ml; V Leita = 100 ml; V Adoçante = 2 ml; c Café = 1 cal/g ºC; c Leita = 0,9 cal/g ºC; c Adoçante = 2 cal/g ºC. Página 13 de 17

14 Considerando o sistema termicamente isolado, vem: Q + Q + Q = 0 mc θ + mc θ + mc θ = 0 ( ) ( ) ( ) Café Leite Adoçante Café Leite Adoçante Como as densidades (ρ) dos três líquidos são iguais, e a massa é o produto da densidade pelo volume (m = ρ V), temos: ( Vc ) ( Vc ) ( Vc ) 0 Café Leite Adoçante ( )( ) ( )( ) ( )( ) ρ θ + ρ θ + ρ θ = 50 1 θ ,9 θ θ 20 = 0 50θ θ θ 80= θ= θ= 144 θ= 59,6 C. Portanto, a temperatura de equilíbrio está sempre 55 C e 64,9 C. Resposta da questão 15: [D] Dados: V a = 2 L m a = g; c a = 1 cal/g C; θ= 90 C. Calculando a quantidade de calor necessária para aquecer a água: Qa = ma ca Δθa = 2.000( 1)( 90 ) Qa = cal= 180 kcal. Essa quantidade representa apenas 60% do calor total liberado pela combustão do gás. A quantidade total liberada é: 180 Qa = 0,6 Q T Q T = QT = 300 kcal. 0,6 Se 1 m 3 (1.000 L) de gás libera kcal, cada litro libera 5 kcal. Ou seja, são liberados 5 kcal a cada minuto. Assim: 5 kcal 1 min 300 t = = 60 min. 300 kcal t 5 Resposta da questão 16: [E] Dados: 3 água água água M= 2 kg= g;v = 10 L;d = 1,0 g/cm = g/l;c = 1,0 cal/g C; c = 0,10 cal/g C;T = 30 C; θ = 10 C. M f água Considerando que o sistema seja termicamente isolado, temos: Qágua+ Qbarra= 0 ( d V c θ ) + M c água M θ M= 0 ( ) = ,1 30 Tf = 0 500= 30 T f Tf = 530 C. Resposta da questão 17: [C] Dados: θ 0= 20 C; θ= 40 C; Z = 10 L/min; ρ= 1 kg/l; 1 cal = 4,2 J; c = 1 cal/g C c = 4,2 J/g C. Página 14 de 17

15 A massa de água que passa pelo chuveiro a cada minuto é: m ρ= m= ρ V = 110 ( ) m= 10 kg= g. V A quantidade de calor absorvida por essa massa de água é: ( ) ( )( ) Q= m c θ θ = , J. 0 Como essa quantidade de calor é trocada a cada minuto (60 s), vem: Q P = = P= W P= 14 kw. t 60 Resposta da questão 18: Dados: m gelo = 20 kg; d chope = 1 g/cm 3 ; V chope = 1 L = cm 3 ; c gelo = 0,5 cal/g C; T amb = 24,5 C; T gelo = 4 C; t = 1 min. a) Assumindo, como sugere o enunciado, que cada litro de chope leve à fusão completa uma massa m de gelo, aplicando a equação do sistema termicamente isolado, temos: Q + Q + Q = 0 gelo fusão chope m cgeloδtgelo + m Lfusão = 0 dchopevchopecchopeδtchope = 0 ( ) ( ) ( ) ( )( ) m 0, m ,5 = 0 82 m= m= 250 g. b) Ainda considerando a hipótese do item anterior: 0,25 kg 1 min 20 Δt = 20 kg Δt 0,25 Δt = 80 min. Resposta da questão 19: [B] De fato: L= calor/massa = 30/30 = 1cal/g Resposta da questão 20: Energia necessária para aquecer e fundir 0,1kg (100g) de gálio: Q= Q + Q Q= m.c. T+ m.l sensível latente Substituindo os valores: Q= m.c. T+ m.l Q= 0,1.0, ,1.80 Q= 9,2kJ Q= 9200J Da definição de potência temos: Q Q P= t = t P Substituindo os valores: Q 9200 t = t = P 100 t = 92s. Página 15 de 17

16 Resposta da questão 21: [D] Q= 0 ( mc Δθ) + água (mc Δθ ) madeira + ( mc Δθ) = material (30 10) + 5.0,42(30 10) + 1,25c(30 540) = ,5 c= 102 c= 0,16 cal/g C Resposta da questão 22: [D] cal/min = cal/s 60 O calor cedido pelo forno é recebido pela água. Q mc P = Δθ Δt = Δt x1x(80 15) 250x65x60 = Δ t = = 75s. 60 Δt Resposta da questão 23: [E] O somatório dos calores trocados é nulo. ( ) ( ) Q + Q = 0 m c T+ m c T = m = m = m = 550 g. 2 2 Resposta da questão 24: [B] Dados: m = 80 kg = g; t = 40 36,5 = 3,5 C; c = 1 cal/g C. Da equação do calor sensível: Q = m c t Q = ,5 = cal Q = 280 kcal. Resposta da questão 25: [A] Como é uma troca de calor: Qcafe + Qleite = 0 m.c T + m.c. T = ,5.(T - 20) ,6.(T - 90) = 0 10.(T - 20) + 60.(T - 90) = 0 T T = 0 7.T = 0 T = 560/7 = 80 C Página 16 de 17

17 Resposta da questão 26: [B] Q = m.c T = (35-21) Q = = cal = 35 kcal Resposta da questão 27: = 27 Resposta da questão 28: [B] Resposta da questão 29: [A] Resposta da questão 30: [C] Página 17 de 17