2. Considere um bloco de gelo de massa 300g á temperatura de 20 C, sob pressão normal. Sendo L F

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1 1. Considere um bloco de gelo de massa 300g encontra-se a 0 C. Para que todo gelo se derreta, obtendo água a 0 C são necessárias cal. Determine o calor latente de fusão do gelo. 2. Considere um bloco de gelo de massa 300g á temperatura de 20 C, sob pressão normal. Sendo L F 80cal / g e c gelo 0,5cal, pede-se: a)a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura do bloco até 50 C b) Construa um gráfico que represente a variação da temperatura (eixo das ordenadas) em função da quantidade de calor (eixo das abscissas) recebida pelo bloco. 3. Num recipiente de paredes impermeáveis ao calor são colocados 200g de água à temperatura de 90 C e um pedaço de gelo de 50g à temperatura de 20 C. Determinar a temperatura final de equilíbrio. Dados: Calor específico da água = 1 cal/g C Calor especifico do gelo = 0,55 cal/g C Calor de fusão do gelo 80 cal/g 4. Num calorímetro de Berthelot, cuja massa em água, ou equivalente em água, era de l00 g, introduziu-se um bloco de 200g de certa substância, cuja temperatura inicial era de 172 C. A temperatura do sistema, de início, com 20 C, atinge no estado de equilíbrio o valor 23 C. Pede-se: a) o calor específico da referida substância; b) qual seria a temperatura final adquirida pelo sistema, se, após atingir o estado de equilíbrio já referido, fossem introduzidos no calorímetro 20g de gelo a 0 C. Dado: calor de fusão do gelo = 80 cal/g C 1

2 Dados para os problemas 5 e 6 c GELO 0,5cal ; L F 80cal / g L V 540cal / g ; 1cal c ÁGUA 5. Determine a quantidade de calor necessária para transformar 2g de gelo a 10 C em água a 10 C. 6. Determine a quantidade de calor necessária para transformar 2g de gelo a 10 C em vapor a 100 C. 7. Dentro de uma cavidade seca, praticada numa bar ra de gelo à temperatura de 0 C, põe-se um corpo de 500g de massa e cuja temperatura é de 90 C. Após algum tempo, quando se dá o equilíbrio térmico, retira-se, de dentro da cavidade, 70g de água. O calor de fusão do gelo é de 80 cal/g. Determine o calor específico do corpo. 8. Um pedaço de gelo de massa 40g a 0 C é colocado com 20g de cobre a 100 C em um calorímetro contendo 180g de água a 20 C. O equivalente em água dos acessórios e do calorímetro é igual a 20g. Qual é a temperatura final da mistura? Dados: Calor específico do cobre = 0,095 cal/g C Calor de fusão do gelo = 80 cal/g 9. Determine a quantidade de calor que deve ser fornecida a 200g de gelo a 40 C para se obter vapor d água a 120 C. Construa um gráfico que represente a variação da temperatura (eixo das ordena das) em função da quantidade de calor (eixo das abscissas) recebida pelo gelo. Dados: c 0,5cal GELO c 0,5cal Vapor L 80cal / g F 2

3 10.O diagrama abaixo representa a variação da temperatura de uma substância líquida de massa 20g, inicialmente a 0 C, em função do calor por ela absorvido. Determine: a) a temperatura de ebulição do líquido; b) o calor específico do líquido; c) o calor de vaporização do líquido; d) o calor específico na fase gasosa. 11.Num calorímetro de capacidade térmica desprezível misturamos 200g de água a 32 C e 150g de gelo a 25 C. Determine a massa de vapor de água a 140 C, que devemos introduzir no calorímetro para que a temperatura de equilíbrio térmico seja 28 C. Dados: c c 0,5cal ; L F 80cal / g ; L V 540cal / g ; GELO VAPOR 12.Deseja-se esfriar 8,5 litros de água de 20 C a 5,0 C, empregandose cubos de gelo a 0 C. Admita que o sistema atinja o equilíbrio térmico e despreze as trocas de calor com o meio ambiente. Quantos litros de água serão obtidos no fmal? Adote: massa específica da água: = 1,0 kg/litro calor específico da água: c = 1,0 cal/g C calor latente de fusão do gelo: L = 80 cal/g 3

4 13.Um bloco de gelo de massa 60g a 10 C é introduzido ao mesmo tempo que 20 g de cobre a 80 C em um calorímetro contendo 300 g de água a 20/ C. Sendo a capacidade térmica do calorímetro iguala 50 cal/ C e c CU 0,092cal, L F 80cal / g, c GELO 0,5cal, determine a temperatura final de equilíbrio térmico. 14.Um corpo, inicialmente sólido, de massa 80g, recebe calor e sofre variação de temperatura conforme indica o gráfico: Pede-se: a) a temperatura de fusão da substância; b o calor latente de fusão do corpo; c) o calor específico do corpo no estado sólido; d) o calor específico no estado líquido. 15.Num calorímetro de capacidade térmica desprezível misturamos 500g de água a 30 C e 200g de gelo a 20 C. Determine a massa de vapor d água a 130 C que devemos introduzir no calorímetro para que a temperatura no equilíbrio seja 40 C. 16.Um recipiente contém 20 litros de ar e suporta uma pressão de 2 atmosferas. Determine o volume ocupado pelo ar quando a pressão passar a 0,4 atmosfera, mantendo-se constante a temperatura. 17.Certo corpo gasoso sofre uma transformação em que sua temperatura varia de 0 C a 91 C; simultaneamente, a pressão do 4

5 gás se eleva ao dobro. Em que proporção se modifica o volume do gás? 18.Num reservatório de capacidade constante há gás sob pressâo de 75cm Hg à temperatura de 27 C. Determine a nova pressão da mesma massa gasosa, quando a temperatura passa para 170,6 F. 19.O volume de um gás é de 280cm 3 à temperatura de 30 C e sob pressão de 740mm de Hg. Qual seria ó volume a 0 C e sob 760 mm de Hg? 20.Três litros de ar, inicialmente a 27 C e 4, N/m 2 de pressão, sofre compressão isotérmica atingindo o volume de 0,5 litro. Em seguida passam por uma expansão isobárica até atingir volume de J 4 litros. Sendo R 8,4, mol. K ' Determine: a) o número de moles do volume de ar em que tão; b) a pressão do ar após a transformação isotérmica; c) a temperatura absoluta no final da transformação isobárica. 21.Um litro de ar, nas CNTP, tem massa igual 1,293 grama. Qual a massa de 1,0 litro de ar sob 770mm Hg de pressão e 0 C de temperatura? 22.A profundidade de um certo lago é de 6,0 metros. No fundo de tal lago a temperatura é de 10 C ao passo que na superfície é de 18 C e a pressão atmosférica é de 760 mm Hg. A massa específica da água é de 1 g/cm 3 e a do mercúrio é 13,6 g/cm 3. Certa bolha gasosa, emanada do fundo desse lago, chega à tona do mesmo ocupando um volume. de 8,0cm 3. Determine o volume ocupado pela bolha no fundo do lago. 5

6 23.Nos recipientes A e B da figura temos dois gases, X e Y, nas pressão 3 atm. e 1 atm, respectivamente, na temperatura ambiente (constante): O volume do recipiente B é o triplo do de A e o volume do tubo que liga A a B é desprezível. Determine a pressão final do conjunto, depois de se abrir a torneira do tubo de união. 24.Considere uma massa de gás à temperatura de 0 C, pressão de 4,0 atm e volume de 6 litros. A massa de gás é comprimida isotermicamente até que a pressão seja 2,0 atm. Em seguida, a temperatura do gás é aumentada até 77 C, numa transformação isobárica. Determine o volume final da massa de gás. 25.A mesma quantidade de ar ocupa primeiro urna es fera com raio de 1cm, e depois outra esfera cujo raio é de 2cm. Determine a pressão na segunda esfera, sabendo que, na primeira, o gás se acha nas CNTP e, na segunda, a sua temperatura é de 20 C. 6

7 26.Uma certa massa de gás, inicialmente no estado 1, é levada, por transformações sucessivas, até o esta do 3, conforme indica o diagrama: Determine: a) T b) V 1 1 Dado: 27.Um recipiente de capacidade V = 2 litros contém 0,02 mol de um gás perfeito a 27 C. Mantendo-se o volume constante, aquece-se o gás até 227 C. Determine as pressões inicial e final do gás. R 0, 082 atm l mol k 28.Uma certa massa de gás, no estado inicial A, passa para o estado final B, sofrendo a transformação indicada na figura: Determine a temperatura T B. 7

8 29.Um cilindro, de paredes rígidas e êmbolo móvel sem atrito, contém um certo gás em seu interior, conforme indica a figura: Quando a temperatura é de 27 C, o volume ocupado pelo gás é de 5 litros. Qual deve ser a temperatura para que o volume do gás seja de 8 litros, mantendo a pressão constante? 30.Um recipiente contém 20 litros de ar e suporta uma pressão de 1,5 atmosfera. Determine o volume ocupado pelo ar quando a pressão passar a 1 atmosfera, mantida constante a temperatura. 31.O gráfico abaixo ilustra uma isoterma de uma certa quantidade de gás levado do estado A para o estado B Determine a pressão do gás no estado B. 8

9 32.O diagrama abaixo indica a transformação ABCA sofrida por um gás perfeito: Determine o trabalho realizado na transformação. 33.Um gás perfeito sofre a transformação ABCD indicada no diagrama abaixo: Determine o trabalho realizado nas transformações: a) AB b) BC c) CD d) ABCD 34.De que altura deveria cair uma determinada massa de água para que a sua energia final, convertida em calor, aumentasse a temperatura dessa massa de 1 C? Admita não haver perdas. Dados: 1 cal = 4,18J; g = 9,8 m/s 2 c = 1 cal/g C 9

10 35.Uma massa de gás recebe 2.000J de calor e sofre transformação isobárica, sob pressão de 40 N/m 2. como ilustra o diagrama: Determine a variação de energia interna do gás. 36.Uma massa de água de 20g a 100 C, sob pressão normal (10 5 N/m 2 ) ocupa volume de 20cm 3. Transformando-a em vapor, isobaricamente o volume passa a 8.000cm 3. Sendo o calor latente de vaporização da água 540 cal/g, determine: a) o trabalho realizado na transformação; b) a quantidade de calor absorvida pelo sistema; c) a variação da energia interna do sistema. 37.Uma esfera de chumbo é atirada com a velocidade de 20m/s. Choca-se com um obstáculo perfeitamente rígido. Se a energia cinética da esfera se transforma totalmente em calor e somente 70% é absorvida pela esfera, calcular a temperatura final da esfera. A massa da esfera é 20g e sua temperatura inicial 25 C. Dados: C PB (sólido) = 0,03 cal/g C C PB (liquido) = 0,04 cal/g C temperatura de fusão do chumbo 325 C L F = 6 cal/g. 38.Certa massa gasosa, de volume 5 litros, sob pressão N / m sofre transformação isotérmica recebendo 8.000J de calor do meio externo. Sendo o número de moles do gás igual a 4 e a constante universal dos gases perfeitos igual a 8,32 J/mol K, determine: a) a temperatura da transformação, b) a variação da energia interna do gás; c) o trabalho realizado na transformação. 10

11 39.Numa transformação isobárica, um gás realiza o trabalho de 400J, quando recebe do meio externo 500J. Determine a variação de energia interna do gás nessa transformação. 40.Uma máquina de Carnot é operada entre duas fontes, cujas temperaturas são, respectivamente, 100 C e 0 C. Admitindo-se que a máquina recebe da fonte quente uma quantidade de calor igual a 1000cal por ciclo, pede-se: a) o rendimento térmico da máquina; b) o trabalho realizado pela máquina em cada ciclo (expresso em joules); c) a quantidade de calor rejeitada à fonte fria. Use: 1cal = 4,19J 41.Uma máquina térmica retira da fonte quente, 400 calorias e passa para a fonte fria 300 calorias. Determine o seu rendimento. 42.Uma máquina térmica de Carnot fornece ao meio exterior, em cada ciclo, um trabalho de 600J. As temperaturas das fontes quente e fria são respectivamente, 127 C e 27 C. Determine: a) o rendimento da máquina; b) a quantidade de calor que a fonte quente fornece ao sistema; c) a quantidade de calor que o sistema fornece à fonte fria. 43.Urna máquina de Carnot, cuja fonte fria está a 7 C, tem rendimento de 40%. Determine em quantos graus precisamos elevar a temperatura da fonte quente para que o rendimento passe a ser 50%. 44.Num lugar onde g = 9,8m/s 2 um corpo metálico de massa = 2Kg cai de 200m de altura. Supondo que todo o calor produzido no impacto permaneça no corpo, e sabendo que sua temperatura se elevou de 10 C, qual é, aproximadamnete, o calor específico do corpo em cal/g C? 11

12 45.O gráfico da figura representa uma transformação reversível sofrida por uma determinada massa gás perfeito. a) Qual foi a variação da temperatura do gás entre o estado inicial A e o estado final C? b) Qual a quantidade de calor, em joules, recebida pelo gás na transformação ABC? 46.(UF-PI) O gráfico representa a variação de temperatura em função do tempo de um corpo inicialmente sólido. Os patamares AB e CD representam, respectivamente, as seguintes mudanças de estado: a) solidificação e fusão b) solidificação e vaporização c) fusão e solidificação d) vaporização e sublimação e) fusão e vaporização 12

13 Gabarito: b) 1. L F 80cal / g 2. a) cal ou 42Kcal 3. t 53, 8 C 4. a) c 0,01cal b) t 6, 1 C 5. Q 190cal 6. Q cal 7. c 0,124cal 8. t 4, 1 C 9. Q 150cal b) 10. a) t 80 C b) c 0,625cal c) L V 100cal / g d) c 1,25cal 11. m 27, 33g 13

14 12. V 10 litros 13. t 4, 97 C 14. a) t F 200 C b) L F 2,5cal / g c) c SÓLIDO 0,012cal d) c LÍQUIDO 0,037cal ,41g 16. V 100 litros V V p 87, 5 cm Hg V 245,6 cm 20. a) n 0, 5 moles b) p' 2,52 10 c) T =2.400K 21. m' 1, 31g V 4,9 cm 23. p 1, 5 atm 24. V 15, 38 litros p 0, 134 atm a) T K b) litros 1 3 V p 0, 246 atm p' 0, 41 atm 6 N / M 2 14

15 28. T B 900K 29. T ' 480K 30. V 30 litros 31. P B 1, 8 atm J ABCA 33. a) 6J b) 6J AB BC c) 7, 5J CD d) 19, 5J ABCD 34. h 427m 35. U J 36. a) 798J b) Q cal ou 2.584J c) U J 37. t 26, 1 C 38. a) T 75, 12K b) U 0 c) 8.000J 39. U 100J 40. a) 26,8% b) 1.120,3J c) Q 732 cal % 42. a) 25% b) Q J c) Q J T 93K 44. c 0,046cal 45. a) Nula b) 12J ABC 46.E 47.50g 48.C 15

16 49.E 50.a) coexistência de sólido e líquido 51. a) 30 cal/g b) 0,25 cal/g C 52. b) cal 16