Exerccios resolvidos em Sala Aula 5

Lista de Exerccios - Aula 3 Calorimetria

A Calor Especfico1 - Exemplo 18.1 Tipler pg 602 6a ed

Um joalheiro est criando peas de ouro. Para isto, ele precisa fundir o ouro para preencher os moldes. Quanto calor necessrio para elevar a temperatura de 3 kg de ouro de 22 oC para 1.063 oC, o ponto de fuso do ouro? R 393 k J

2 - Ex 26 pg 659 Tipler 5a ed Ex 28 pg 630 6a ed

Uma casa solar contm 105 kg de concreto (calor especfico = 1,0 kJ/kg.K) Que quantidade de calor liberada pelo concreto quando ele se resfria de 25 oC para 20o C?

R : Q = 500 M J

3 - Ex. 35 E, pg 161, Halliday 6a ed Um pequeno aquecedor eltrico de imerso usado para aquecer 100 g de gua com uma xcara de caf instantneo. O aquecedor est rotulado com 200 watts, o que significa que ele converte energia eltrica em energia trmica nesta taxa. Calcule o tempo necessrio para levar toda esta gua de 23 oC para 100 oC, ignorando quaisquer perdas de calor. R- 161 s4 - Extra A potncia eltrica dissipada por um aquecedor de imerso de 200 W. Mergulha-se o aquecedor num recipiente que contm 1 litro de gua a 20 C. Supondo que 70% da potncia dissipada pelo aquecedor sejam aproveitados para o aquecimento da gua, quanto tempo ser necessrio para que a temperatura da gua atinja 90 C? R : t = 2.090 s.

5 Em um aqurio de 10 L, completamente cheio de gua, encontra-se um pequeno aquecedor de 60 W (J/s). Sabendo-se que em 25 min a temperatura da gua aumentou de 2 C, pergunta-se:

a) Que quantidade de energia foi absorvida pela gua?

b) Que frao da energia fornecida pelo aquecedor foi perdida para o exterior.R a- 83.600 J b 7,11%6 - Um forno de microondas produz ondas eletromagnticas que aquecem os alimentos colocados no seu interior ao provocar a agitao e o atrito entre suas molculas. Se colocarmos no interior do forno um copo com 250 g de gua a 20C, quanto tempo ser necessrio para aquec-lo a 100C? Suponha que as microondas produzem 10.000 cal/min na gua e despreze a capacidade trmica do copo.

B Troca de calor6 - Dois corpos slidos receberam a mesma quantidade de calor e sofreram o mesmo aumento de temperatura. Podemos concluir que os corpos tm mesma(o):

a) massa,b) densidade,c) calor especfico,d) capacidade trmica,e) coeficiente de dilatao.6 - Uma chapa de ao de 200 kg e a 500 oC mergulhada em uma piscina contendo 5.000 L de gua a 10 oC para resfriamento. Qual a temperatura final da chapa, aps atingido o equilbrio trmico com a gua?

Num calormetro de capacidade trmica 33,5 J/K inicialmente a 10C socolocados 200 g de um lquido de calor especfico 1,67 kJ/kg.K. Verifica-se que oequilbrio trmico se estabelece a 50C. Determine a temperatura inicial dolquido.

7 - Exemplo. 18.2 pg 627 Tipler 5a ed Exemplo 18.2 pg 602 6a ed

Para medir o calor especfico do chumbo, uma pessoa aquece 600 g de granalha de chumbo at a temperatura de 100 oC e depois coloca esse contedo em um calormetro de alumnio com 200 g de massa, contendo 500 g de gua, inicialmente a 17,3 oC. Se a temperatura final do conjunto for 20 oC, qual o calor especfico do chumbo?

R : c = 0,128 k J/ kg.K8 - (Ex. 33, pg. 134, Sears 10a ed) Um engenheiro est desenvolvendo um novo projeto de mquina. Uma das partes mveis da mquina contm 1,60 kg de alumnio e 0,3 kg de ferro sendo que ela deve operar a uma temperatura de 210 oC. Qual o calor necessrio para elevar sua temperatura de 20 oC at 210 oC? R - 300,3 kJ9 Na determinao do calor especfico de um certo metal, aqueceu-se uma amostra de 50 g deste metal a 98 C e a amostra aquecida foi rapidamente transferida para um calormetro de cobre bem isolado. O calor especfico do cobre 0,39 . 103 J/kg K e a massa de cobre no calormetro de 150 g. No interior do calormetro h 200 g de gua, cujo calor especfico 4,18 . 103 J/kg K. A temperatura do calormetro e da gua antes de receber a amostra aquecida era de 21,0 C. Aps receber a amostra, e restabelecido o equilbrio trmico, a temperatura atingiu 24,6 C. Determine o calor especfico do metal em questo.

R - 0,67 . 103 J/kg K.

B - Mudana de Fase10 - Exemplo. 18.3 pg 631 Tipler 5a ed Exemplo 18.3 pg 604 6a ed

Qual a quantidade de calor necessrio para transformar 1,5 kg de gelo 20 oC e 1 atm em vapor a 100 oC?

R : Q = 4,58 M J

11 - Um vendedor ambulante coloca 10 kg de gelo a 0 oC e 20 garrafas de gua com 500 mL cada, a uma temperatura inicial de 30 oC dentro de uma caixa de isopor fechada. Aps alguns minutos o sistema entra em equilbrio trmico. Qual a massa de gelo que ainda resta na caixa, aps o equilbrio trmico?

R : m =

12 - Ex 28 pg 659 Tipler 5a ed Ex 30 pg 630 6a ed

Que quantidade de calor deve ser removida, quando 100 g de vapor a 150 oC so resfriados e congelados, transformando-se em 0,1 kg de gelo a 0 oC? R : Q = 74,4 kcal

13 Num calormetro de cobre de massa 60g temperatura de 60 oC so adicionados 20 g de gelo a -8 oC e 300 g de prata slida. Determinar:a) a temperatura de equilbrio, sabendo que a temperatura inicial da prata 300 oC;

b) a temperatura inicial da prata para que o equilbrio no calormetro se estabelea a 0 oC somente gua liquida.

R : tf = 87,08 oC e ti = 79,94 oC14 (Ex 41 pg 660 Tipler 5a ed Ex 41 pg 631 6a ed) Um calormetro de alumnio, com 200 g de massa, contm 500 g de gua a 20 oC. Uma amostra de 100 g de gelo, resfriado a -20 oC , colocada no calormetro. a) Determine a temperatura final do sistema, desprezando as perdas de calor. b) Uma segunda amostra de gelo, com 200 g e a uma temperatura de -20 oC, adicionada ao sistema. Que quantidade de gelo sobrar no sistema aps o equilbrio trmico ter sido alcanada?

R - a) T = 276 K b) m = 0,1998 kg