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Calor 225RG 1 TAREFÃO Quando necessário, considere os dados se- guintes para resolver as questões. Substância Calor específico (J/g ºC) Água 4,186 Gelo 2,093 Berílio 1,97 Alumínio 0,91 Ferro 0,47 Cobre 0,39 Prata 0,234 Mercúrio 0,138 Chumbo 0,130 Observação: 1 cal/g ºC = 4,186 J/g ºC = 4 186 J/kg ºC 1Cal = 1kcal. Calor latente de fusão do gelo (cal/g) Calor latente de vapo- rização da água (cal/g) 80 540 Densidade da água: 1000 kg/m 3 = 1 g/cm 3 = 1 kg/l; g = 10m/s 2 ; 1 HP = 0,75 kW. 1. (UnB) Em relação às trocas de calor, julgue os itens a seguir, considerando os seguintes dados: calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g; calor de vaporização da água = 540 cal/g; calor específico da água = 1,0 cal/gºC; calor específico do gelo = 0,5 cal/gºC. 1 Um quilograma de mercúrio tem menor capacidade térmica do que 1 kg de água, pois o calor específico do mercúrio é me- nor que o da água. 2 Se um corpo A tem o dobro da massa do calor específico de um corpo B, então, quando A e B recebem a mesma quanti- dade de calor, as variações de temperatu- ra de ambos são iguais. 3 Para que 200 g de pedras de gelo a 0ºC sejam derretidas, esfregando-se umas contra as outras, é necessário que se rea- lize um trabalho de 160 kcal. 2. Em um sistema termicamente isolado e forma- do por dois corpos A e B, as grandezas rela- cionadas com esses corpos estão listadas a seguir: C A capacidade térmica de A C B capacidade térmica de B T A temperatura inicial de A T B temperatura inicial de B c A calor específico de A c B calor específico de B Baseando-se nesses dados, julgue os itens. 1 Se C A > C B , devemos fornecer mais calor ao corpo A do que ao corpo B, para ob- termos a mesma variação de temperatura. 2 Se C A = C B e C A > C B , concluímos que a massa de A é menor que a massa de B. 3 Se C A = C B , então os corpos são feitos da mesma substância. 4 Se T A > T B , concluímos que A contém mais calor que B. 5 Se T A < T B , o corpo A tem menor energia térmica. 3. Julgue os itens. 1 O calor específico de uma substância sóli- da é igual a 2,0 cal/gºC. Se um grama dessa substância recebe 1,0 cal e ainda continua no estado sólido, a sua tempera- tura varia de 0,5ºC. 2 O gráfico a seguir representa a quantidade de calor recebida por dois corpos, M e N, em função da temperatura. A razão entre as capacidades térmicas dos corpos M e N é 2,0. 3 A capacidade térmica de um sólido é C = 10 cal/ºC. Para que o corpo sofra uma variação de temperatura de 20 o C, é ne- cessário que receba, no mínimo, 200 cal.

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TAREFÃO Quando necessário, considere os dados se-guintes para resolver as questões.

Substância Calor específico (J/g ºC) Água 4,186 Gelo 2,093 Berílio 1,97 Alumínio 0,91 Ferro 0,47 Cobre 0,39 Prata 0,234 Mercúrio 0,138 Chumbo 0,130

Observação: 1 cal/g ºC = 4,186 J/g ºC = 4 186 J/kg ºC 1Cal = 1kcal.

Calor latente de fusão do gelo (cal/g)

Calor latente de vapo-rização da água (cal/g)

80 540

• Densidade da água: 1000 kg/m3 = 1 g/cm3 = 1 kg/l;

• g = 10m/s2; • 1 HP = 0,75 kW.

1. (UnB) Em relação às trocas de calor, julgue os

itens a seguir, considerando os seguintes dados:

calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g; calor de vaporização da água = 540 cal/g; calor específico da água = 1,0 cal/gºC; calor específico do gelo = 0,5 cal/gºC.

1 Um quilograma de mercúrio tem menor capacidade térmica do que 1 kg de água, pois o calor específico do mercúrio é me-nor que o da água.

2 Se um corpo A tem o dobro da massa do calor específico de um corpo B, então, quando A e B recebem a mesma quanti-dade de calor, as variações de temperatu-ra de ambos são iguais.

3 Para que 200 g de pedras de gelo a 0ºC sejam derretidas, esfregando-se umas contra as outras, é necessário que se rea-lize um trabalho de 160 kcal.

2. Em um sistema termicamente isolado e forma-

do por dois corpos A e B, as grandezas rela-cionadas com esses corpos estão listadas a seguir:

CA ⇒ capacidade térmica de A CB ⇒ capacidade térmica de B TA ⇒ temperatura inicial de A TB ⇒ temperatura inicial de B cA ⇒ calor específico de A cB ⇒ calor específico de B

Baseando-se nesses dados, julgue os itens.

1 Se CA > CB, devemos fornecer mais calor

ao corpo A do que ao corpo B, para ob-termos a mesma variação de temperatura.

2 Se CA = CB e CA > CB, concluímos que a massa de A é menor que a massa de B.

3 Se CA = CB, então os corpos são feitos da mesma substância.

4 Se TA > TB, concluímos que A contém mais calor que B.

5 Se TA < TB, o corpo A tem menor energia térmica.

3. Julgue os itens.

1 O calor específico de uma substância sóli-da é igual a 2,0 cal/gºC. Se um grama dessa substância recebe 1,0 cal e ainda continua no estado sólido, a sua tempera-tura varia de 0,5ºC.

2 O gráfico a seguir representa a quantidade de calor recebida por dois corpos, M e N, em função da temperatura.

A razão entre as capacidades térmicas dos corpos M e N é 2,0.

3 A capacidade térmica de um sólido é

C = 10 cal/ºC. Para que o corpo sofra uma variação de temperatura de 20oC, é ne-cessário que receba, no mínimo, 200 cal.

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4 Um corpo recebe calor de uma fonte, na razão constante de 20 calorias por segun-do, sem trocar calor com outros corpos. A temperatura θ do corpo, em função do tempo (t) está descrita no gráfico seguinte:

A capacidade térmica do corpo, em cal/ºC, é igual a 2,0.

5 O calor específico do chumbo, sabendo-se que foram necessárias 240 cal para o a-quecimento de 100 g desse metal de 20oC a 100ºC, é igual a 0,03 cal/gºC.

4. Julgue os itens

1 Serão necessárias 6,2 ⋅ 105 calorias para

vaporizar completamente 1 litro de água que se encontra a 20oC e sob pressão normal, sabendo-se que Lebul. = 540 cal/g.

2 O gráfico da figura a seguir representa a quantidade de calor recebida por um cor-po, de massa m = 100 g, inicialmente sóli-do, em função da temperatura. O calor la-tente de fusão do corpo vale 10 cal/g.

3 O gráfico a seguir representa a variação da temperatura de um corpo sólido, em função do tempo, ao ser aquecido por uma fonte que lhe cede calor à razão constante de 150 cal a cada minuto.

Como a massa do corpo é de 100 g, o seu calor específico, em cal/gºC, será de 0,75.

4 Um bloco de gelo de 50 g está a –20ºC. O calor necessário para fundir o gelo, à pressão de 1 atm, é de 4,5 kcal.

(Dados: cgelo = 0,5 cal/g ºC e Lf = 80 cal/g) 5. Julgue os itens.

1 A quantidade de calor necessária para va-porizar completamente 60 g de água a 20ºC é 37,2 kcal. (cágua = 1 cal/g ºC; Lvaporização = 540 cal/g)

2 Colocam-se 50 g de gelo a 0 ºC em 100 g de água. Após certo tempo, verifica-se que existem 30 g de gelo boiando na água e em equilíbrio térmico. Admitindo-se que não ocorreu troca de calor com o ambien-te e que o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g, a temperatura final da mistura é de 0oC.

3 Com relação ao item anterior, a tempera-tura inicial da água era de 16oC.

4 A quantidade de calor necessária para transformar 25 g de gelo a 0oC em vapor de água a 100oC é igual a 18000 cal. (Lfusão = 80 cal/g, Lebul. = 540 cal/g e cágua=1 cal/goC )

6. Julgue os itens.

1 A energia térmica de um corpo é a soma de toda a energia de agitação de suas partículas.

2 Somente podemos chamar de calor a e-nergia térmica em trânsito, assim, não po-demos dizer que um corpo contém calor.

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3 Dois corpos estão em equilíbrio térmico entre si quando não há troca de calor.

4 A quantidade de calor de um corpo de-pende de sua temperatura e do número de partículas nele existentes.

5 A energia térmica de um corpo é função de sua temperatura.

7. O calor (forma de energia em trânsito) está

presente em nosso cotidiano de várias manei-ras, como por exemplo, usar o calor da chama do fogão para fazermos um bom café ou apro-veitar o calor que emana de uma fogueira para nos aquecermos numa noite fria. Baseando-se na troca de calor entre os corpos, julgue os i-tens a seguir.

Dado: calor latente de fusão do gelo 80 cal/g.

1 A troca de calor sempre ocorre do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura.

2 O calor específico de uma substância, pa-ra uma temperatura, depende da quanti-dade da substância.

3 A troca de calor entre dois corpos dá-se do de maior energia cinética total para o de menor energia cinética total.

4 A quantidade de calor necessária para fundir completamente 10 g de gelo a 0ºC é superior a 600 cal.

5 Dois corpos feitos da mesma substância podem ter capacidades térmicas diferentes.

8. Julgue os itens.

1 Dois corpos em equilíbrio térmico um com o outro estão em equilíbrio térmico com qualquer terceiro corpo.

2 Recebendo a mesma quantidade de calor e não havendo mudança de estado, sofre-rá a maior variação de temperatura o cor-po que possuir o menor calor específico.

3 Dois corpos podem ter temperaturas dife-rentes e estar em equilíbrio térmico entre si.

4 É possível fazer uma substância mudar de estado físico adicionando-lhe calor, mas não é possível fazê-la mudar de estado subtraindo-lhe apenas calor.

9. (NDA) Quando tentamos pensar em algo que

“não tem nada a ver com o calor” é natural, por oposição, pensar em algo frio. Na realidade, quando se diz que um objeto está frio, é por-que está menos quente que o ambiente à sua volta. Como sabemos, a percepção de que al-guma coisa “é fria” está associada ao fato de ela estar roubando calor da mão que a toca.

Baseando-se em conhecimentos sobre calor e temperatura, julgue os itens.

1 Todas as coisas recebem e cedem calor o tempo todo. Quando essa troca é equili-brada, diz-se que elas estão em equilíbrio térmico.

2 Para sobreviver no pólo norte, os esqui-mós precisam do isolamento térmico das roupas de pele de animais e de alimentos com alto teor calórico.

3 O aumento de temperatura de um corpo apresenta vários efeitos, entre eles a dila-tação térmica, que é a mudança no tama-nho do corpo devido a uma variação de temperatura. Logo, pode-se afirmar que ocorrerá um aumento no tamanho de um corpo que passe de 70ºC para 340 K de temperatura.

4 Portas de armários que ficam “emperra-das” no verão podem-se abrir sozinhas no inverno, em decorrência da diminuição de seu tamanho, provocada pela redução de temperatura.

5 Dois corpos A e B estão inicialmente a uma mesma temperatura quando recebem iguais quantidades de calor. Se a variação de temperatura for a mesma para os dois corpos, pode-se dizer que suas massas são diretamente proporcionais a seus ca-lores específicos.

10. Vivemos constantemente em presença de vá-rios fenômenos físicos que muitas vezes nos passam despercebidos, ou que percebemos mas não entendemos por que eles acontecem. Entre esses estão, por exemplo, os fenômenos térmicos. De acordo com a ciência térmica, julgue os itens.

1 É impossível obter água nos estados sóli-do, líquido e vapor em equilíbrio térmico no interior de um recipiente fechado.

2 Em uma pista de patinação no gelo, a água que se forma sob os patins é devida à pressão que os patins exercem sobre o gelo, provocando o seu derretimento.

3 Quando se coloca cerveja bem gelada (aproximadamente 4ºC) em uma tulipa de vidro, o fundo dessa se desprende, pois há uma diferença de espessura no copo que impede a sua contração por igualdade.

4 Usa-se a panela de pressão para cozinhar alguns alimentos, pois com o aumento da pressão há uma diminuição no ponto de ebulição da água, fazendo com que essa ferva mais rapidamente.

5 Quando dois blocos de gelo com massas diferentes são expostos ao sol, o menor derrete mais facilmente, pois sua capaci-dade térmica é maior que a do bloco de maior massa.

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Leia o texto para responder à questão 11.

O ciclo da água

Sob a ação do calor do Sol, ocorre evaporação das águas da superfície da Terra. Ao se elevarem, esses vapores se condensam em gotículas, devido à diminuição da temperatura, tornando-se visíveis para nós sob a forma de nuvens. De modo geral, as nuvens contêm partículas de gelo e gotículas de água, muito leves, que flutuam no ar.

Quando se formam grandes quantidades de gotículas de água, ocorre a precipitação que cha-mamos de chuva. Às vezes, as gotículas de água sofrem um resfriamento tão forte e rápido, que se transformam em gelo e caem na forma de granizo. Em determinadas épocas do ano, quando o ar es-fria rapidamente, o vapor de água pode se conden-sar, formando o nevoeiro ou neblina (nuvem pró-xima ao solo). Os cristais de gelo formados nas nuvens podem se unir, resultando cristais maiores, que podem cair no solo na forma de neve ou derre-ter antes disso. Em noites muito frias, quando a temperatura desce abaixo de 0ºC, os vapores de água próximos ao solo se condensam, formando gotículas. Essas, por sua vez, transformam-se em pequenos cristais de gelo que ficam depositados sobre as plantas e o solo. Nesses casos, temos a geada.

Sabe-se que, na natureza, não só a água, co-mo também a matéria em geral, pode ser encon-trada em estados físicos distintos e que cada fase de uma substância é função dos valores de pres-são e temperatura a que ela está submetida. 11. (NDA) Baseando-se no texto e em conheci-

mentos correlatos, julgue os itens.

1 O estado físico sólido caracteriza-se pelo fato de suas moléculas estarem sujeitas a forças de coesão de grande intensidade e encerrarem volumes definidos altamente compressíveis.

2 Fusão, liquefação e sublimação direta são exemplos de transformações com absor-ção de calor, denominadas endotérmicas.

3 Uma patinadora, que desliza graciosa-mente sobre uma superfície de gelo, des-creve uma trajetória identificada pelo der-retimento do gelo por onde os patins pas-saram. O porquê do fenômeno é dado pe-la existência de trocas de calor entre o ge-lo e a lâmina metálica dos patins.

4 Em Brasília, um farmacêutico descobriu que poderia utilizar um termômetro cujas marcações estavam apagadas. Para isso, colocou o termômetro em uma mistura em equilíbrio térmico de gelo e água, sem, obviamente, esquecer-se de anotar a altu-ra da coluna de mercúrio, que era de 27 mm. Repetindo o procedimento para a

água em ebulição, foi obtido o resultado de 57 mm de mercúrio. Portanto, quando o valor anotado for de 42 mm, significa que a temperatura do sistema é de 50ºC.

5 A agitação das partículas está intimamen-te relacionada à temperatura, logo dois corpos à mesma temperatura possuem o mesmo grau de agitação média das molé-culas.

12. (UnB) Julgue os itens.

1 Sob certas condições, podemos resfriar um líquido abaixo de sua temperatura de solidificação, sem que ele passe ao esta-do sólido.

2 O calor latente de uma substância, numa certa temperatura, é a quantidade de calor necessária, para elevar a sua temperatura desde zero absoluto até a temperatura mencionada.

3 O vento acelera a evaporação devido ao abaixamento da pressão.

4 Ao relatar um experimento realizado na UnB, um aluno afirma: “a temperatura de ebulição da água destilada, colocada em um recipiente aberto, foi de 96 ± 1ºC”. Po-de-se afirmar que o aluno obteve incorre-tamente seus dados, pois a água sempre entra em ebulição a 100ºC.

5 A variação de temperatura em locais úmi-dos é menor do que em locais áridos, por-que a capacidade térmica do ar úmido é menor do que a do ar seco, para uma mesma massa.

6 Pode-se fornecer calor a uma substância sem causar variação de sua temperatura.

7 A capacidade térmica de um corpo é a quantidade de calor que o corpo pode ar-mazenar numa determinada temperatura.

8 Um ovo em água fervente cozinhará mais rápido em chama mais alta.

9 A presença de grandes massas de água, por exemplo o mar, tende a moderar tem-peraturas extremas das proximidades, de-vido ao fato de que é grande a capacidade térmica dessas grandes massas d’água.

13. (UnB) Considere um resistor de resistência

elétrica igual a 10 Ω, conectado a uma fonte com uma diferença de potencial de 100 V. O calor liberado pelo resistor é, então, utilizado para derreter um bloco de gelo de 100 g a 0ºC. Quantos segundos serão necessários para derretê-lo totalmente? Despreze a parte fracio-nária do resultado, considere o calor latente de fusão do gelo igual a 80 cal/g e utilize a se-guinte aproximação: 1 cal = 4,2 J.

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14. (UnB) Duas barras cilíndricas, A e B, feitas do mesmo material homogêneo (aço), quando mantidas à mesma temperatura de 20ºC, têm seção transversal de mesma área e compri-mentos L e 2L, respectivamente. A partir dês-sas informações, julgue os itens. 1 Se a temperatura das barras aumenta para

40ºC e se observa que a variação do com-primento da barra A é ∆L, então a variação do comprimento da barra B deve ser 2 ∆L.

2 Em relação ao item anterior, como a vari-ação de temperatura das duas barras é igual, então a energia térmica absorvida pela barra A é igual à energia térmica ab-sorvida pela barra B.

3 A capacidade térmica da barra B é o do-bro da capacidade térmica da barra A.

4 Com um aumento de 10ºC na temperatura da barra A, a dilatação é maior do que com um aumento de 10ºF na temperatura da mesma barra.

5 Estando as duas barras à mesma tempera-tura, ao estabelecer contato térmico entre elas, não haverá transferência de energia térmica de uma para outra, já que estão em equilíbrio térmico.

15. (PAS – 2ª Etapa) Uma dona-de-casa residente

em Brasília, precisando ferver água, resolveu utilizar um ebulidor – vulgarmente conhecido como mergulhão – que é um equipamento e-létrico capaz de fornecer energia calorífica ao líquido no qual se encontra imerso. Colocou, então, o ebulidor em um recipiente contendo 2,5 litros de água a 18ºC, ligando-o, em segui-da. Por um descuido, após atingir a temperatu-ra de ebulição 96ºC, parte da água evaporou. Ao desligar o ebulidor, a dona-de-casa consta-tou que, naquele instante, restava apenas 1,5 litro de água. Sabendo que o calor especí-fico da água = 1 cal/gºC, densidade da água = kg/l, calor latente de vaporização da água = 540 cal/g, 1 cal = 4,2 J e potência do ebulidor = 1.000 W, e considerando desprezí-veis as trocas de calor com o ambiente e o tempo de aquecimento do ebulidor, calcule, em minutos, o tempo em que o ebulidor per-maneceu ligado. Despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista.

16. (UnB) Com o progresso crescente das ativida-

des industriais e com o aumento da população, a economia de energia elétrica tem sido uma preocupação constante. Nas residências, uma economia substancial de energia elétrica seria obtida se o calor gerado pelo refrigerador pu-desse ser utilizado no aquecimento da água para o banho. Nessa perspectiva, considere que um dispositivo seja construído para extrair o calor do radiador de um refrigerador e utilizá-

lo para aumentar em 10ºC a temperatura de 150 L de água a ser consumida diariamente em uma residência. Considerando que a den-sidade da água seja igual a 1kg/L e que o calor específico da água seja igual a 4.200 J/(kgºC), calcule, em kWh, a máxima economia de e-nergia elétrica que o referido dispositivo pode-rá proporcionar no período de 30 dias. Despre-ze, caso exista, a parte fracionária do valor calculado.

Leia o texto para responder à questão 17.

Ciclones tropicais constituem um conjunto mui-to grande de tempestades que, sob determinadas condições, organizam-se e adquirem um movimen-to de rotação em torno de uma região de baixa pressão atmosférica. Essas grandes tempestades girantes podem medir até 500 km de diâmetro. Furacões são os mais violentos desse ciclones e chegam a produzir ventos de até 320 km/h. A figura a seguir ilustra o funcionamento de um furacão. O ingrediente principal para o surgimento de um fura-cão é a existência de uma grande quantidade de água morna – acima de 26º C – no oceano. Tem-pestades tropicais naturalmente convertem uma grande quantidade de calor latente armazenado no ar quente e úmido em energia cinética. Pode-se dizer que o motor de um furacão é movido a calor latente de condensação. O ar quente e extrema-mente úmido sobe, espiralando-se em torno do centro do furacão, e desce distante dele, produzin-do chuvas torrenciais no caminho do ciclone. O centro, ou olho, de um furacão é uma região calma, com cerca de 30 km de diâmetro, freqüentemente de céu azul, por onde desce ar limpo da alta tro-posfera. O olho é cercado por uma parede formada pelos ventos mais violentos da tempestades. Na tabela que se segue à figura, são apresentados alguns dados relativos à classificação dos fura-cões.

Classificação Velociade dos Pressão no

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ventos (km/h) centro (mbar) Tempestade tropical 62 a 117 –

Furacão de categoria 1 118 a 152 Maior que 980

Furacão de categoria 2 153 a 176 965 a 979

Furacão de categoria 3 177 a 208 945 a 964

Furacão de categoria 4 209 a 248 920 a 944

Furacão de categoria 5 Maior que 249 Menor que 920

17. (UnB) Além das informações do texto, sabe-se

que a energia associada a um furacão típico é, em média, equivalente ao consumo anual de energia elétrica nos Estados Unidos da Améri-ca, ou seja, 3,5 × 106 milhões de kWh (1,26 × 1016 kJ). Considerando que essa ener-gia é proveniente da condensação de vapor d’água, cujo calor latente é de 2.257 kJ/kg, calcule quantas vezes o lago Paranoá, em Brasília, pode ser preenchido pela água con-densada em um furacão típico, supondo que esse lago é capaz de armazenar 1012 kg de água. Despreze a parte fracionária de seu re-sultado, caso exista.

Leia a seguinte descrição de um experimento para responder à questão 18.

Um estudante, ao saber que em uma lâmpada incandescente boa parte do consumo de energia elétrica dá-se sob a forma indesejável de geração de calor, resolveu avaliar qual porcentagem da energia elétrica consumida pela lâmpada transfor-ma-se efetivamente em energia luminosa. Para isso, fixou uma lâmpada de 220 V e 60 W em um furo feito na tampa de uma pequena caixa de iso-por com janelas de vidro nas laterais, conforme mostra o esquema a seguir. Encheu a caixa com um litro de água, quantidade suficiente para mergu-lhar completamente o bulbo de vidro da lâmpada, e pôs a tampa na caixa. Utilizou um termômetro clíni-co, com escala de 35°C a 42°C, para medir a tem-peratura da água. Ligou a lâmpada durante 100 s e observou que a temperatura da água estabilizou-se em 35,5ºC. Ao registrar os dados do experimento, ressaltou que não foi possível medir a temperatura inicial da água, já que esta estava abaixo da menor medida da escala do termômetro.

18. (UnB) No experimento descrito, considere o equivalente mecânico do calor como 1 cal = 4 J, o calor específico da água igual a 1 cal/gºC e a densidade da água igual a 1 g/mL. Além disso, considere que a energia elétrica seja transformada pela lâmpada ape-nas em energia térmica e em energia luminosa na faixa do espectro de luz visível. Sabendo que a eficiência luminosa da lâmpada é o quo-ciente da energia luminosa na faixa do espec-tro de luz visível pela energia total e que a temperatura inicial da água era de 34,5ºC, cal-cule, em porcentagem, a eficiência luminosa da lâmpada. Despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista, e considere des-prezíveis quaisquer outras possíveis transfor-mações de energia.

Leia o texto a seguir e o observe as ilustrações para responder à questão 19.

Aquecedores solares planos são dispositivos que já fazem parte da paisagem urbana de cidades de climas amenos. Consiste em um painel em for-ma de um caixa de pequena profundidade, herme-ticamente fechada por uma tampa de vidro transpa-rente, cujos fundo e paredes internas são pintadas com tinta preta fosca. No seu interior, existe uma tubulação em forma de serpentina, cujas extremi-dades são conectadas às saídas de um reservató-rio de água. A figura a seguir ilustra um desses dispositivos, em que ainda não foram feitas as co-nexões hidráulicas. Para estudar o funcionamento de um aquecedor solar desse tipo, um grupo de estudantes construiu um pequeno protótipo e ano-tou a variação da temperatura da água no reserva-tório em função do tempo de exposição à radiação solar. Os resultados obtidos encontram-se no gráfi-co a seguir.

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19. (UnB) Um estabelecimento comercial necessita

de água à temperatura de 90ºC e utiliza, para isso, um painel solar análogo ao que foi apre-sentado no texto anterior, conectado a um reservatório com 500 L de água em cujo interior existe um aquecedor elétrico de 5 kW de potên-cia. Considerando que o calor específico da água seja igual a 4,2 kJ/(kgº C), que a massa de 1 L de água corresponda a 1 kg, que não ha-ja perda de energia do sistema para o ambiente e que o painel solar, sozinho, é capaz de aque-cer a água do reservatório a 50ºC, calcule, em horas, o tempo mínimo que o aquecedor elétri-co deve permanecer ligado para que a água atinja a temperatura desejada. Despreze a parte fracionária de seu resultado, caso exista.

20. (FUVEST – SP) Calor de combustão é a quan-

tidade de calor liberada na queima de uma u-nidade de massa do combustível. O calor de combustão do gás de cozinha é de 600 kcal/kg. Aproximadamente quantos litros de água à temperatura de 20ºC podem ser a-quecidos até a temperatura de 100ºC com um botijão de gás de 13 kg? Despreze perdas de calor. (Nesses cálculos adote: calor específico da água: 1,0 cal/g ⋅ ºC.)

a) 1 litro b) 10 litros c) 100 litros d) 1.000 litros e) 6.000 litros

21. (FUVEST – SP) Um bloco de massa

m = 2,0 kg, ao receber toda a energia térmica liberada por 1.000 gramas de água, que dimi-nuem sua temperatura de 1oC, sofre um a-créscimo de temperatura de 10oC. O calor es-pecífico do bloco, em cal/g ⋅ oC é: (Nos cálculos adote: calor específico da água: 1,0 cal/g ⋅ oC.)

a) 0,2 b) 0,1 c) 0,15 d) 0,05 e) 0,01

22. (UFSC) Recomendam alguns livros de culinária que, ao se cozinhar macarrão, deve-se fazê-lo em bastante água, não menos do que um litro para cada 100 g de macarrão – e somente pôr o macarrão na água quando esta estiver fervendo, para que cozinhe rapidamente e fique firme. As-sim, de acordo com as receitas, para 500 g de macarrão são necessários, pelo menos 5 litros de água.

A respeito do assunto julgue os itens:

1 A água ganha calor da chama do fogão, através da panela, para manter sua tempe-ratura de ebulição e ceder energia para o macarrão e para o meio ambiente.

2 A capacidade térmica do macarrão varia com a quantidade de água usada no cozi-mento.

3 Ao ser colocado na água fervente, o ma-carrão recebe calor e sua temperatura au-menta até ficar em equilíbrio com a água.

4 Quanto maior a quantidade de água ferven-te na panela, maior será a quantidade de calor que poderá ser cedida ao macarrão e, conseqüentemente, mais rápido cozinhará.

5 A quantidade de calor que deverá ser ce-dida pela água fervente para o macarrão atingir a temperatura de equilíbrio depende da massa, da temperatura e do calor espe-cífico do macarrão.

6 Para o cozimento do macarrão, o que im-porta é a temperatura e não a massa da água, pois a capacidade térmica da água não depende da massa.

7 O macarrão cozinha tão rapidamente em 1 litro como em 5 litros de água, pois a temperatura máxima de cozimento será 100 oC, em uma panela destampada em Florianópolis.

23. (UFMS) Numa região fria, a superfície de um

lago está gelada. Se a temperatura do ar é –20 oC, os valores mais prováveis da temperatu-ra do gelo nas faces superior e inferior da super-fície do lago são, respectivamente.

a) 0oC e –200oC b) –200oC e 0oC c) 0oC e 0oC d) –20oC e – 20oC e) –10oC e –10oC

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Calor

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RESPOSTAS – TAREFÃO 1. C E E 2. C E E E E 3. C C C C C 4. C C C C 5. C C C C 6. C C E E C 7. E E E C C 8. E E E E 9. C C E C E 10. E C C E E 11. E E E C C 12. C E C E E C E E C 13. 33 14. C E C C E 15. 51 16. 52 17. 05 18. 033 19. 004 20. c 21. d 22. C E C C C E E 23. b