Atividade Complementar Plano de Estudo

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1 1. (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 sistema esfera metálica água do reservatório do Capacidade Temperatura térmica inicial ( C) (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) (Espcex 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 por cada metro quadrado a quantidade de 8 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 d) 14,0 m 2 e) 16,0 m 2 Página 1 de 10

2 3. (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 c c X Y é dada por: a) b) c) 1 d) 2 4. (Uerj 2013) Uma pessoa, com temperatura corporal igual a 36,7 C, bebe 1 2 litro de água a 15 C. 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. Utilize: Calor específico da água = 1,0 cal g C; Massa específica da água = 1 g/cm 3. 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. 5. (Fatec 2013) 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 Página 2 de 10

3 1 cal = 4,2 J a) 861. b) 463. c) 205. d) 180. e) (Uel 2012) O homem utiliza o fogo para moldar os mais diversos utensílios. Por exemplo, um forno é essencial para o trabalho do ferreiro na confecção de ferraduras. Para isso, o ferro é aquecido até que se torne moldável. Considerando que a massa de ferro empregada na confecção de uma ferradura é de 0,5 kg, que a temperatura em que o ferro se torna moldável é de 520 ºC e que o calor específico do ferro vale 0,1 cal/gºc, assinale a alternativa que fornece a quantidade de calor, em calorias, a ser cedida a essa massa de ferro para que possa ser trabalhada pelo ferreiro. Dado: temperatura inicial da ferradura: 20 ºC. a) 25 b) 250 c) 2500 d) e) (Ufpa 2012) 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 8. (Upf 2012) 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 (ma) é igual ao dobro da massa do bloco B (mb), o calor específico do bloco A (ca) é igual à metade do calor específico do bloco B (cb) e a temperatura inicial do bloco A (TA) é igual ao Página 3 de 10

4 triplo da temperatura inicial do bloco B (TB), pode-se afirmar que, quando alcançado o equilíbrio térmico do sistema, a temperatura de equilíbrio (Teq) será igual a: a) TB b) 2 TB c) 3 TB d) 4 TB e) 5 TB 9. (Ulbra 2012) 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 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) (Enem PPL 2012) Em um centro de pesquisa de alimentos, um técnico efetuou a determinação do valor calórico de determinados alimentos da seguinte forma: colocou uma massa conhecida de água em um recipiente termicamente isolado. Em seguida, dentro desse recipiente, foi queimada uma determinada massa do alimento. Como o calor liberado por essa queima é fornecido para a água, o técnico calculou a quantidade de calor que cada grama do alimento libera. Para a realização desse teste, qual aparelho de medida é essencial? a) Cronômetro. b) Dinamômetro. c) Termômetro. d) Radiômetro. e) Potenciômetro. 11. (Pucrj 2012) Um copo com 300 ml de água é colocado ao sol. Após algumas horas, verifica-se que a temperatura da água subiu de 10 C para 40 C. Considerando-se que a água não evapora, calcule em calorias a quantidade de calor absorvida pela água. Dados: dágua = 1 g/cm 3 e cágua = 1 cal/g C a) 1, Página 4 de 10

5 b) 2,0 c) 3,0 d) 9,0 e) 1, (Pucrj 2012) Uma barra metálica, que está sendo trabalhada por um ferreiro, tem uma massa M = 2,0 kg e está a uma temperatura Ti. O calor específico do metal é cm = 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 Ti da barra metálica. Dado: cágua = 1,0 cal/g C e dágua = 1,0 g/cm 3 a) 500 C b) 220 C c) 200 C d) 730 C e) 530 C Página 5 de 10

6 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 T T T T 30,0998 C T 30 C. Resposta da questão 2: [E] Dados: 5 Vág L mág 320 kg 3,2 10 g; c 4,2 J / g C; C; % 0,5; I r 2, J / m mês. Calculando a quantidade de calor que deve ser absorvida diariamente: 5 6 Q mág c 3,2 10 4,2 40 Q 53,76 10 J. A intensidade de radiação absorvida diariamente é: 8 Ir 0,5 2, J I abs Iabs 3,36 10 t 30 2 m dia Calculando a área total das placas: 3,36 10 J / dia 1 m 53,76 10 A ,76 10 J / dia A m 3, A 16 m. Resposta da questão 3: Página 6 de 10

7 [B] Dados apresentados no enunciado: mx Cx 4m y 2Cy A relação entre a capacidade térmica de um corpo e sua massa é dada por: C m c, em que c corresponde ao calor específico sensível. Assim sendo, temos: mx cx 2 my cy 4my cx 2 my cy 2 cx cy cx 1 cy 2 Resposta da questão 4: A partir dos dados apresentados no enunciado, temos: g g 1000 g d ml l cm Assim sendo, concluímos que meio litro de água corresponderá a 500 gramas. Calculemos agora a variação da temperatura sofrida pela água ingerida: Δθ 36, ,7 Utilizando a equação fundamental da calorimetria: Q m c Δθ Substituindo pelos valores encontrados, temos: Q ,7 Q cal Página 7 de 10

8 Resposta da questão 5: [A] Dados: 1 cal = 4,2 J; = 20 g; Δt = 1 min = 60 s. θ0 25C; θ 100C; c = 1 cal/g C = 4,2 J/g C; LV = 540 cal/g = J/g; m O calor total fornecido à massa de água é a soma do calor sensível com o calor latente. Q Q Q Q m c Δθ m L Q 20 4, S L V Q J. Da expressão da potência térmica: Q P P t 60 P 861 W. Resposta da questão 6: [D] Da equação fundamental da calorimetria: Q mc Q 500 0, cal. Resposta da questão 7: [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. A massa de água que passa pelo chuveiro a cada minuto é: m ρ m ρ V 1 10 m 10 kg g. V A quantidade de calor absorvida por essa massa de água é: Q m c , J. Como essa quantidade de calor é trocada a cada minuto (60 s), vem: Página 8 de 10

9 Q P P W P 14 kw. t 60 Resposta da questão 8: [B] Dados: ma = 2 mb; ca = cb/2; TA = 3 TB. Como o sistema é termicamente isolado, o somatório dos calores trocados entre os dois corpos é nulo. QA QB 0 ma ca ΔTA mb cb ΔTB 0 cb 2mB T 3TB mb cb T T B T 3TB T TB 0 2 2T 4T B T 2T B. Resposta da questão 9: [D] Dados: Va = 2 L ma = g; ca = 1 cal/g C; 90C. Calculando a quantidade de calor necessária para aquecer a água: a a a a a Q m c Δθ Q 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 10: [C] Página 9 de 10

10 A equação do calor sensível é: Q m c. No caso, m é a massa da água, segundo o enunciado, já conhecida; c é calor específico médio da água, também já conhecido (1 cal/g C). Para a determinação da variação da temperatura ( ) é necessário um termômetro. Resposta da questão 11: [D] Dados: V = 300 ml m = 300 g; c = 1 cal/g C; C. Usando a equação do calor sensível: 3 Q m c Q cal. Resposta da questão 12: [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; 10 C. M f água Considerando que o sistema seja termicamente isolado, temos: Qágua Qbarra 0 d V c M c água M M ,1 30 Tf T f Tf 530 C. Página 10 de 10

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