Professor:Eduardo Sá Brito Sigwalt Frente:Física B Lista 0 CALORIMETRIA 01 1. (Unicap 018) U conjunto de placas de aqueciento solar eleva a teperatura da água de u reservatório de 500 litros de 0 C para 47 C e alguas horas. Se no lugar das placas solares fosse usada ua resistência elétrica, quanta energia elétrica seria consuida para produzir o eso aqueciento? Adote 1,0 kg litro para a densidade e 4,0 kj (kg C) para o calor específico da água. Alé disso, use 1kWh 10 W.00 s, 10 J. a) 15 kwh. b) kwh. c) 40.000 kwh. d) 54.000 kwh.. (Efo 017) U painel coletor de energia solar para aqueciento residencial de água, co 0% de eficiência, te superfície coletora co área útil de 0. A água circula e tubos fixados sob a superfície coletora. Suponha que a intensidade da energia solar incidente seja de que a vazão de supriento de água aquecida seja de,0 litros por inuto. Assinale a opção que indica aproxiadaente a variação da teperatura da água. Dados: cágua a) 1, C b),7 C c) 7, C d) 45, C e) 57,1 C 1,0 cal g C e 1cal 4, J.,0 10 w e. (Uerj 017) E ua cozinha industrial, foi instalada ua torneira elétrica co potência de 4.000 W. A teperatura da água na entrada dessa torneira é de 0 C e, na saída, de 0 C. Deterine a potência térica da torneira, e cal s, e sua vazão, e L in. 4. (Upf 017) U sistea de aqueciento elétrico residencial, de potência noinal P, precisa de 10 inutos para elevar a teperatura de u volue de água de 0,0 de 0 C para 50 C. Considerando que o calor específico da água é de 1cal (g C), podeos afirar que a potência do aquecedor, e W, é de aproxiadaente: (Considere a densidade da água igual a a) 1.50 b) 5.500 c) 4.00 d).500 e).900 1.000 kg e que 1cal 4, J)
5. (Pucpr 017) No seu oviento de translação ao redor do Sol, a Terra recebe 1.410 W de intensidade de energia, edição feita nua superfície noral (e ângulo reto) co o Sol. Disso, aproxiadaente 19% é absorvido pela atosfera e 5% é refletido pelas nuvens. Ao passar pela atosfera terrestre, a aior parte da energia solar está na fora de luz visível e luz ultravioleta. Fonte: (Adaptado) USINA ECOELÉTRICA. Energia Solar. Disponível e: <http://abientes.abientebrasil.co.br/energia/energia_solar/energia_solar.htl>. Acesso e 09 de ar.017. Ua placa de aqueciento solar de eficiência 0% e teperatura de, litros de água e aproxiadaente: 1, funcionando por 1h, é capaz de variar a Dado: calor específico da água c 4, kj (kg C); densidade da água d 10 kg. a) 1 C. b) 1 C. c) 75 C. d) 98 C. e) 11 C.. (Uerj 017) Analise o gráfico a seguir, que indica a variação da capacidade térica de u corpo (C) e função da teperatura ( θ ). A quantidade de calor absorvida pelo aterial até a teperatura de 50 C, e calorias, é igual a: a) 500 b) 1500 c) 000 d) 00 7. (Ene PPL 017) O aproveitaento da luz solar coo fonte de energia renovável te auentado significativaente nos últios anos. Ua das aplicações é o aqueciento de água ( ρágua 1kg L) para uso residencial. E u local, a intensidade da radiação solar efetivaente captada por u painel solar co área de 1 é de 0,0 kw. O valor do calor específico da água é igual 4, kj (kg C). Nessa situação, e quanto tepo é possível aquecer 1 litro de água de 0 C até 70 C? a) 490 s b).800 s c).00 s
d) 7.000 s e) 9.800 s 8. (Ene PPL 017) As especificações de u chuveiro elétrico são: potência de 4.000 W, consuo áxio ensal de 1, kwh e vazão áxia de L in. E u ês, durante os banhos, esse chuveiro foi usado co vazão áxia, consuindo o valor áxio de energia especificado. O calor específico da água é de 4.00 J (kg C) e sua densidade é igual a 1kg L. A variação da teperatura da água usada nesses banhos foi ais próxia de a) 1 C. b) 19 C. c) 7 C. d) 57 C. e) 0 C. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Quando necessário, adote: ódulo da aceleração da gravidade: densidade do ar: 1, kg 10 s 1 1 calor específico do ar: 0,4 cal g C 1cal 4, J 7 pereabilidade agnética do eio: μ 4 π10 T A valor de pi: π 9. (Fac. Albert Einstein - Medicin 017) Nos veículos co otores refrigerados por eio líquido, o aqueciento da cabine de passageiros é feito por eio da troca de calor entre o duto que conduz o líquido de arrefeciento que circula pelo otor e o ar externo. Ao final, esse ar que se encontra aquecido, é lançado para o interior do veículo. Nu dia frio, o ar externo, que está a ua teperatura de 5 C, é lançado para o interior da cabine, a 0 C, a ua taxa de 1,5 L s. Deterine a potência térica aproxiada, e watts, absorvida pelo ar nessa troca de calor. a) 0 b) 5 c) 45 d) 0 TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Quando necessário, adote: ódulo da aceleração da gravidade: calor latente de vaporização da água: 10 s 1 1 calor específico da água: 1,0 cal g C densidade da água: 1g c 540 cal g 1 1 1 constante universal dos gases ideais: R 8,0 J ol K assa específica do ar: 1,5 10 g c assa específica da água do ar: 1cal 4,0 J 1,05 g c 10. (Pucsp 017) Deterine o volue de água, e litros, que deve ser colocado e u recipiente de paredes adiabáticas, onde está instalado u fio condutor de cobre, co área de secção reta de 0,18 e copriento,1, enrolado e fora de bobina, ao qual será ligada ua fonte de tensão igual a 40 V, para que ua variação de teperatura da água de 0 K seja obtida e apenas 5 inutos. Considere que toda a energia térica dissipada pelo fio, após sua ligação co a fonte, será integralente absorvida pela água. Desconsidere qualquer tipo de perda. Dado: resistividade elétrica do cobre a) 0,50 b) 1,00 c) 1,5 d) 1,50 8 1,7 10 Ω
Gabarito: Resposta da questão 1: [A] V 500 L; ρ 1kg L; ΔT 7 0 7 C; Dados: c 4 kj kg C 4.000 J kg C ; 1kWh, 10 J. kg J 1 kwh Eelét Q c ΔT ρ V c ΔT 1 500 L 4 10 7 C L kgc, 10 J E elét 15 kwh. Resposta da questão : [E] Cálculo da potência útil: W P 10 0 0, 4000 W A quantidade de calor trocada é dada por: Q c Δθ 1 4, Δθ Substituindo esse resultado na equação abaixo, ve: Q P 4, Δθ Coo: kg in 0 s Teos que: 4000 4, Δθ 0 Δθ 57,1 C
Resposta da questão : 4J 1cal 4.000 J 1.000 cal Q P cδθ 1.000 1 (0 0) 1.000 1.000 5 g s 40 1in 0 s 1L 1000 g 1500 g in 1,5 L in Resposta da questão 4: [C] Dados: 10 in 00 s; c 1 cal g C 4, J g C; Δθ 50 0 0 C a d 1.000 kg ; V 0,0. A assa de água aquecida é: da V 1.000 0,0 0 kg 0.000 g. Cobinando a definição de potência co a equação fundaental da calorietria: Q P Q P c Δθ 0.000 4, 0 P c Δθ P P 4.00 W. 00 Q c Δθ Resposta da questão 5: [B] A intensidade de energia recebida do Sol sofre reduções de 19% e 5% (totalizando 54% e sobrando 4%), ficando disponível para utilização: W W Q 1410 0,4 48, Sabendo que o watt é joule por segundo e calculando a energia total e 1h de funcionaento na placa de 1 etro quadrado co eficiência de 0%, por análise diensional, teos a energia útil da placa: Q 48, W J / s W 1 00 s 1h 1h0,0Q 4.99 J Usando a expressão do Calor Sensível, podeos calcular a variação da teperatura sofrida pela água: Q c ΔT Substituindo os valores, ajustando as unidades e explicitando a variação da teperatura, teos:
Q ΔT ΔT c 1, L 1000 L 4 99 J ΔT 0,89 C 1000 kg J 4, 10 kg C Resposta da questão : [B] 40 0 C 0cal/ C. Q C Δθ 0 50 Q 1 500cal. Resposta da questão 7: [D] Massa de água: ρ água kg água 1 1L 1kg V L Quantidade de energia necessária para o aqueciento da água: Q c Δθ 1 4, 50 Q 10 kj Potência requerida: kw P 0,0 1 P 0,0 kw Portanto: Q 10 kj P 0,0 kw 7000 s Resposta da questão 8: [B] Energia utilizada no ês: 1, kwh 1, 10 00 J 77,7 10 J Tepo e que o chuveiro ficou ligado: E 77,7 10 P 4000 19440 s 4 in Volue de água utilizado: L Vágua 4 in Vágua 97 L in Coo a densidade da água é de 1kg / L, teos que Portanto: Q c Δθ 77,7 10 97 400 Δθ Δθ 19 C água 97 kg.
Resposta da questão 9: [C] A potência é dada por: Q P Sendo Q c ΔT c ΔT P as d V, então d V c ΔT P Usando os valores de densidade e calor específico do ar fornecidos anteriorente e trocando as unidades convenienteente, tereos: densidade do ar: 1, kg 1 1 calor específico do ar: 0,4 cal g C 1cal 4, J d V c ΔT kg L 1 cal 1000 g 4, J P P 1, 1,5 0,4 0 5 C s 1000 L g C 1kg 1 cal P 45, W Resposta da questão 10: [D] Dados: área da secção transversal do fio: copriento do fio: L tensão elétrica: U 40 V;,1; A 0,18 0,18 10 ; 1 1 1 1 calor específico da água: c 1,0 cal g C 4J g C ; 1 densidade da água: μ 1g c 1.000g L ; variação da teperatura da água: Δθ 0 K 0 C; 8 resistividade elétrica do cobre: ρ1,7 10 Ω. Cobinando a expressões envolvidas: U P R ρ L R A Q P Q c Δθ O volue correspondente é: 1.500 V V 1,5 L. μ 1.000 U A 40 0,18 10 00 10 1.500 g. c Δθ ρ L 8 5 4 0 1,710,1 4,4 10