80,0 cal g.) 3. Em um dia muito quente, em que a temperatura ambiente era de 30 C, Sr. Aldemir pegou um copo com volume de

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1 1. Em um calorímetro de capacidade térmica desprezível, foi misturado 1kg de água a 40 C e 500 g de gelo a Após o equilíbrio térmico, a massa de água, em gramas, encontrada no calorímetro foi de: 10 C. (Dados: calor específico da água 1,0 cal g C; calor específico do gelo 0,55 cal g C; calor latente de fusão do gelo a) Zero b) 645 c) d) e) ,0 cal g.) 2. Em uma panela foi adicionada uma massa de água de 200 g à temperatura de 25 C. Para transformar essa massa de água totalmente em vapor a 100 C, qual deve ser a quantidade total de calor fornecida, em calorias? (Considere calor específico da água c a) b) c) d) cal g C).. Em um dia muito quente, em que a temperatura ambiente era de 0 C, Sr. Aldemir pegou um copo com volume de 194 cm de suco à temperatura ambiente e mergulhou nele dois cubos de gelo de massa 15 g cada. O gelo estava a 4 C e fundiu-se por completo. Supondo que o suco tem o mesmo calor específico e densidade que a água e que a troca de calor ocorra somente entre o gelo e suco, qual a temperatura final do suco do Sr. Aldemir? Assinale a alternativa CORRETA. Dados: cágua 1,0 cal g C; cgelo a) 0 C b) 2 C c) 12 C d) 15 C e) 26 C 0,5 cal g C e Lgelo 80 cal g. 4. Um buffet foi contratado para servir 100 convidados em um evento. Dentre os itens do cardápio constava água a 10 C. Sabendo que o buffet tinha em seu estoque 0 litros de água a 25 C, determine a quantidade de gelo, em quilogramas, a 0 C, à temperatura de 10 C. Considere que a água e o gelo estão em um sistema isolado. Dados: - densidade da água 1g cm ; - calor específico da água 1cal g C; - calor de fusão do gelo 80 cal g C; e - calor específico do gelo 0,5 cal g C a) 2 b) c) 4 necessário para obter água Página 1 de 8

2 d) 5 5. O gás natural possui calor de combustão de 100% 0 C é 7 MJ m. Considerando um rendimento de no processo, o volume, em litros, de gás natural consumido, ao elevar de 20 C para a temperatura de uma chaleira de cobre com massa 0,50 kg contendo 5,0 kg de água, Dados: calor específico do cobre: 0,9 kj kg C; a) 0,52 b) 5,7 c) 7,0 d) 10 e) 28 calor específico da água: 4,18 kj kg C; 6. Considere um cubo de gelo de massa 1kg que se encontra à temperatura de 2 C. Colocado ao sol, recebe 14 J de calor a cada segundo. Dados o calor específico do gelo igual a 0,5 cal g C e 1cal igual a 4,2 J. Quantos minutos, aproximadamente, o gelo deverá ficar ao sol para começar a se fundir? a) 0,005 b) 0,5 c) 5 d) 50 TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Se necessário, use 2 aceleração da gravidade: g 10 m / s densidade da água: d 1,0 kg / L calor específico da água: c 1cal 4 J 1cal / g C constante eletrostática: k 9,010 N m / C constante universal dos gases perfeitos: R 8 J / mol K 7. Consultando uma tabela da dilatação térmica dos sólidos verifica-se que o coeficiente de 6 1 dilatação linear do ferro é 1 10 C. Portanto, pode-se concluir que a) num dia de verão em que a temperatura variar 20 C o comprimento de uma barra de ferro de 10,0 m sofrerá uma variação de 2,6 cm 6 1 b) o coeficiente de dilatação superficial do ferro é C c) para cada 1 Cde variação de temperatura, o comprimento de uma barra de 1,0 m desse 6 material varia 1 10 m d) o coeficiente de dilatação volumétrica do ferro é C 8. Em um recipiente termicamente isolado de capacidade térmica 40,0 cal / C e na temperatura de 25 C são colocados 600 g de gelo a 10 C e uma garrafa parcialmente cheia, contendo 2,0L de refrigerante também a 25 C, sob pressão normal. Considerando a garrafa com capacidade térmica desprezível e o refrigerante com características semelhantes às da água, isto é, calor específico na fase líquida 1,0 cal / g C e Página 2 de 8

3 na fase sólida 0,5 cal / g C, calor latente de fusão de 80,0 cal / g bem como densidade absoluta na fase líquida igual a em é a) b) 0,0 c),0 d) 5,0 C,,0 1,0 g / cm, a temperatura final de equilíbrio térmico do sistema, 9. No gráfico a seguir, está representado o comprimento L de duas barras A e B em função da temperatura θ. Sabendo-se que as retas que representam os comprimentos da barra A e da barra B são paralelas, pode-se afirmar que a razão entre o coeficiente de dilatação linear da barra A e o da barra B é a) 0,25. b) 0,50. c) 1,00. d) 2, Com base nos processos de transmissão de calor, analise as proposições a seguir. I. A serragem é melhor isolante térmico do que a madeira, da qual foi retirada, porque entre as partículas de madeira da serragem existe ar, que é um isolante térmico melhor que a madeira. II. Se a superfície de um lago estiver congelada, a maior temperatura que a camada de água do fundo poderá atingir é 2 C. III. O interior de uma estufa de plantas é mais quente que o exterior, porque a energia solar que atravessa o vidro na forma de raios infravermelhos é parcialmente absorvida pelas plantas e demais corpos presentes e depois emitida por eles na forma de raios ultravioletas que não atravessam o vidro, aquecendo assim o interior da estufa. IV. Durante o dia, sob as túnicas claras que refletem boa parte da energia do sol, os beduínos no deserto usam roupa de lã, para minimizar as trocas de calor com o ambiente. São verdadeiras apenas as proposições a) I e II. b) I e IV. c) II e III. d) III e IV. 11. Com relação à dilatação dos sólidos e líquidos isotrópicos, analise as proposições a seguir e dê como resposta a soma dos números associados às afirmações corretas. (01) Um recipiente com dilatação desprezível contém certa massa de água na temperatura de 1 C, quando é, então, aquecido lentamente, sofrendo uma variação de temperatura de 6 C. Nesse caso, o volume da água primeiro aumenta e depois diminui. (02) Quando se aquece uma placa metálica que apresenta um orifício, verifica-se que, com a Página de 8

4 dilatação da placa, a área do orifício aumenta. (0) Quando um frasco completamente cheio de líquido é aquecido, este transborda um pouco. O volume de líquido transbordado mede a dilatação absoluta do líquido. (04) O vidro pirex apresenta maior resistência ao choque térmico do que o vidro comum porque tem menor coeficiente de dilatação térmica do que o vidro comum. (05) Sob pressão normal, quando uma massa de água é aquecida de 0C até 100 C sua densidade sempre aumenta. (06) Ao se elevar a temperatura de um sistema constituído por três barras retas e idênticas de ferro interligadas de modo a formarem um triângulo isósceles, os ângulos internos desse triângulo não se alteram. a) 07. b) 10. c) 11. d) 12. Página 4 de 8

5 Gabarito: Resposta da questão 1: [E] Supondo a temperatura de equilíbrio igual a 0 C, e sendo m temos: ΣQ 0 mágua cágua ΔQágua mgelo cgelo ΔQgelo m Lgelo , m m 0 m 465,625 g a massa de gelo derretido, Portanto, a massa de água restante é de: m , ,625 restante mrestante 1466 g Resposta da questão 2: ANULADA Questão anulada no gabarito oficial. A questão foi anulada, pois não forneceu o valor do calor latente de vaporização da água. Caso a questão fornecesse este dado, a resposta correta seria [D]. L 540 cal g Q m c Δθ m L Q Q cal Resposta da questão : [D] Dados: Vsuco 194cm ; csuco cágua 1,0 cal g C; Lgelo 80 cal g. Se a densidade do suco é igual à da água, Fazendo o balanço térmico: Q Q Q Q 0 suco gelo fusão água mgelo g; cgelo Δ Δ Δ m c T m c T m L m c T 0 suco gelo gelo água 1g cm, então a massa de suco é T 0 0 0, T T T T.60 T 15 C. 0,5 cal g C e msuco 194 g. Resposta da questão 4: [D] Página 5 de 8

6 [ma c a ( θe θi )] água [mg L] gelo [mg c a ( θe θi )] gelo que virou água (10 25) mg 80 mg1 (10 0) mg mg mg g mg 5,0 kg 90 Resposta da questão 5: [B] O calor total fornecido à chaleira contendo água é a soma dos calores sensíveis para cada corpo: Para a chaleira: Δ Q1 m1 c1 T Q1 0,5 kg 0,9 kj kg C 0 20 C Q1 1,95 kj Para a água: Δ Q2 m2 c2 T Q2 5,0 kg 4,18 kj kg C 0 20 C Q2 209 kj E o calor total fornecido: Qt 1,95 kj 209 kjqt 210,95 kj Então, o volume em litros de metano consumido será a razão entre o calor total gasto e o calor de combustão, tendo o cuidado de fazer a conversão de unidades: 210,95 kj 10 L V L V L 5,7 L MJ 10 kj 1 m 7 m 1MJ Resposta da questão 6: [C] P 14 J / s P 14 W Q Q m c Δθ P Δt Δt Δt P P ,5 4,2 (0 ( 2)) ,5 4,2 (0 2) Δt Δt P ,5 4,2 2 Δt Δt 21,4 s Δt 5,4 min Δt 5 min 14 Resposta da questão 7: [C] Aplicando a expressão da dilatação linear ΔL L0 α ΔT e testando as alternativas: [A] (Falsa). 6 1 ΔL 10 m1 10 C 20C ΔL 0,0026 m 0,26 cm [B] (Falsa). β 2α β C C. [C] (Verdadeira). Este valor corresponde exatamente ao coeficiente de dilatação linear do 6 1 material, ou seja, 1 10 C. [D] (Falsa) γ α γ 1 10 C γ 9 10 C. Resposta da questão 8: [B] Para que o sistema esteja em equilíbrio térmico, o somatório dos calores trocados entre os corpos deve ser igual a zero: Página 6 de 8

7 Q 0 O calor será transferido do recipiente e da garrafa para o gelo que, primeiramente, será aquecido até a temperatura de fusão (calor sensível) e depois derretido (calor latente). Nominando os calores trocados: Q1 C ΔT É o calor trocado pelo recipiente Q2 mrefrig cágua ΔTrefrig É o calor trocado pela garrafa de refrigerante Q mgelo cgelo ΔTgelo É o calor sensível recebido pelo gelo até a temperatura de fusão Q4 mgelo Lfusão É o calor latente devido à fusão do gelo Considerando o derretimento de todo o gelo: cal Q1 C ΔT Q C Q cal C cal Q2 mrefrig cágua ΔTrefrig Q g C Q cal gc cal Q mgelo cgelo ΔTgelo Q 600 g 0,5 0 10C Q 000 cal gc cal Q4 mgelo Lfusão Q4 600 g 80 Q cal g Como a soma de todo o calor cedido ( cal) e todo o calor recebido (51000 cal) é igual a zero, podemos concluir que a totalidade do gelo derrete e o sistema entra em equilíbrio térmico a 0 C. Resposta da questão 9: [D] O coeficiente de dilatação linear é dado por: ΔL L0 α Δθ ΔL α L0 Δθ Logo: αa ΔLA L0A ΔθA e αb ΔLB L0B ΔθB Sabendo-se que as retas que representam os comprimentos da barra A e da barra B são ΔLA ΔL B α paralelas podemos concluir que a relação. A Logo, é dado por: Δθ Δθ α A B B Página 7 de 8

8 ΔLA αa L0A ΔθA L0B 2l αb ΔLB L0A l L0B ΔθB αa αb 2 Resposta da questão 10: [B] I. Correta. O ar é melhor isolante térmico que madeira, portanto a mistura ar-madeira é melhor isolante que a madeira. II. Incorreta. Se temperatura ambiente é maior que 4 C, quando inicia o resfriamento, a temperatura da superfície da água também cai, gerando o processo da convecção: a água que se resfria se torna mais densa, descendo, enquanto que a água do fundo, mais densa, passa a subir. Porém esse processo só ocorre até a temperatura atingir 4 C, pois, a partir daí, a densidade da água começa a diminuir (comportamento anômalo da água), cessando o processo de convecção. Como a água e bom isolante térmico, a temperatura da água no fundo do lago deixa de diminuir, estacionando em 4 C. III. Incorreta. A luz do Sol atravessa o vidro, transformando-se parte em energia térmica (raios infravermelhos) que ao serem emitidos não atravessam o vidro. IV. Correta. A alternativa é autoexplicativa. Resposta da questão 11: [D] Análise de cada afirmativa: [01] (Falsa) A água sofre uma dilatação anômala, pois de 0C até 4C o seu volume diminui (temperatura de maior densidade da água). Além dos 4 C, o volume começa a aumentar de acordo como a maioria das substâncias se comporta com o aumento da temperatura. [02] (Verdadeira) O orifício da placa se comporta como se fosse feito com o mesmo material da placa, portanto também se dilata, aumentando sua área. [0] (Falsa) O volume de líquido transbordado mede a dilatação aparente do líquido, já que a dilatação absoluta é dada pela dilatação do frasco mais o volume do líquido transbordado. [04] (Verdadeira) Quanto menor coeficiente de dilatação térmica, menor é a dilatação térmica e maior a resistência ao choque térmico. [05] (Falsa) De 0C até 4C a densidade da água aumenta. [06] (Verdadeira) A dilatação depende do material, do comprimento inicial e da diferença de temperatura. Como, neste caso, temos o mesmo material e mesma variação de temperatura, as dimensões dilatadas serão proporcionais e os ângulos internos do triângulo isósceles serão iguais. Soma das alternativas verdadeiras é: = 12. Página 8 de 8