27
Questões resolvidas de vestibulares sobre Calorimetria Artigo com questões resolvidas de vestibulares sobre Calorimetria: calor específico, Capacidade térmica e calor latente. 1) Um corpo possui massa de 500 gramas e calor específico 0,4 g/cal ºC . Determinar: a) A quantidade de calor que o corpo deve receber para que sua temperatura varie de 5 ºC para 35 ºC; b) A quantidade de calor que o corpo deve ceder para que sua temperatura diminua de 15 ºC. Dados do problema • massa do corpo: m = 500 g; • calor específico: c = 0,4 g/cal ºC. Solução: a) Sendo a temperatura inicial t i = 5 ºC e a temperatura final t f = 35 ºC a quantidade de calor que o corpo deve receber para que ocorra o aquecimento será dada por Q=mcΔt Q = m c (t f t i) Q = 500 * 0,4 * (35 5) Q = 200 * 30 = 6000 cal b) Se o calor é cedido Δt < 0 , portanto, a variação deve ser Δt = −15 ºC e o calor cedido será dado por Q = m c Δt Q = 500.0,4.(35−15) Q =−3000 cal Observação: no item (a) a temperatura varia de um valor inicial t i para um valor final t f, conhecemos os valores inicial e final da temperatura. No item (b) a temperatura varia de um certo valor, conhecemos a variação Δt sem conhecermos os valores inicial e final da temperatura. 2) Um bloco de uma material desconhecido e de massa 1kg encontrase à temperatura de 80°C, ao ser encostado em outro bloco do mesmo material, de massa 500g e que está em temperatura ambiente (20°C). Qual a temperatura que os dois alcançam em contato? Considere que os blocos estejam em um calorímetro. Solução:

Calorimetria

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200p… 1/27

Questões resolvidas de vestibulares sobre Calorimetria

Artigo com questões resolvidas de vestibulares sobre Calorimetria: calor específico,Capacidade térmica e calor latente.

1) Um corpo possui massa de 500 gramas e calor específico 0,4 g/cal ºC . Determinar:

a) A quantidade de calor que o corpo deve receber para que sua temperatura varie de 5 ºC para 35 ºC;

b) A quantidade de calor que o corpo deve ceder para que sua temperatura diminua de 15 ºC.

Dados do problema• massa do corpo: m = 500 g;• calor específico: c = 0,4 g/cal ºC.

Solução:

a) Sendo a temperatura inicial t i = 5 ºC e a temperatura final t f = 35 ºC a quantidade de calorque o corpo deve receber para que ocorra o aquecimento será dada porQ = m c Δ tQ = m c (t f ­ t i)Q = 500 * 0,4 * (35 ­ 5)Q = 200 * 30 = 6000 cal

b) Se o calor é cedido Δt < 0 , portanto, a variação deve ser Δt = −15 ºC e o calor cedido será dado por

Q = m c ΔtQ = 500.0,4.(35−15)Q =−3000 cal

Observação: no item (a) a temperatura varia de um valor inicial t i para um valor final t f, conhecemos os valores inicial e final da temperatura. No item (b) a temperatura varia de um certo valor, conhecemos a variação Δt sem conhecermos os valores inicial e final da temperatura.

2) Um bloco de uma material desconhecido e de massa 1kg encontra­se à temperatura de 80°C,ao ser encostado em outro bloco do mesmo material, de massa 500g e que está em temperaturaambiente (20°C). Qual a temperatura que os dois alcançam em contato? Considere que os blocosestejam em um calorímetro.

Solução:

Page 2: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200p… 2/27

3) Qual a quantidade de calor absorvida para que 1L d'água congelado e à ­20°C vaporize echegue a temperatura de 130°C.

Dados:

Calor latente de fusão da água: L=80cal/g

Calor latente de vaporização da água: L=540cal/g

Calor específico do gelo: c=0,5cal/g.°C

Calor específico da água: c=1cal/g.°C

Calor específico da água: c=0,48cal/g.°C

Densidade da água: d:1g/cm³

1L=1dm³=1000cm³

Solução:

m=d.V

m=1000g

4) Um bloco de ferro de 10cm³ é resfriado de 300°C para 0°C. Quantas calorias o bloco perdepara o ambiente?

Dados: densidade do ferro=7,85g/cm³ e calor específico do ferro=0,11cal/g.°C

O primeiro passo é descobrir a massa do bloco, sabendo sua densidade e seu volume (éimportante prestar bastante atenção nas unidades de cada grandeza).

Solução:

Conhecendo a massa, podemos calcular a quantidade de calor do corpo:

Como Q<0, a transferência de calor acontece no sentido do bloco para o meio ambiente (liberacalor).

5) Em uma cozinha, uma chaleira com 1L de água ferve. Para que ela pare, são adicionados500mL de água à 10°C. Qual a temperatura do equilíbrio do sistema?

Qualquer quantidade de água que esteja fervendo encontra­se à temperatura de 100°C, se atemperatura for superior a esta, não haverá água líquida, apenas vapor.

Page 3: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200p… 3/27

Solução:

6) (FUVEST) Um ser humano adulto e saudável consome, em média, uma potência de 120J/s.Uma “caloria alimentar” (1kcal) corresponde, aproximadamente, a 4,0 x 103J. Para nosmantermos saudáveis, quantas “calorias alimentares” devemos utilizar, por dia, a partir dosalimentos que ingerimos?

a) 33b) 120c) 2,6x103 d) 4,0 x103

e) 4,8 x105

Solução:

P = Q / t , onde Q está em Joules (J) e t em segundos.

Se um ser humano consome 120 J em 1 segundo, quanto ele consumirá em 86400 segundos ( 1dia).

120J ­­­­­­­­­­­1sX­­­­­­­­­­­86400s

Multiplicando cruzado, temos:

X = 120 . 86400

X = 10368000 J

Curso Online de Desenho — Aprenda a Desenhar do ZeroIvan, estou feliz com o curso, sempre quis desenhar, mas o tempo e muito curto, e retomei esse sonho com ocurso, aos poucos estou conseguindo cumprir todas as tarefas e vejo muitas melhorias nos meus trabalhos,Ivan suas explicações são...

APRENDAADESENHARDOZERO.COM.BR

Page 4: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200p… 4/27

Agora temos que passar isto para kcal, ou seja, outra regra de três:

1kcal­­­­­­­­­­­­­­­­­ 4,0 x 103JY­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­10368000J

Y = 10368000 / 4,0 x 103J

Y = 2592 kcal

Colocando em notação científica:

Y = 2,6x 103 kcal. Letra C

7) (MACKENZIE) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a umadeterminada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20ºC para 60ºC em 4minutos, sendo o calor especifico sensível da água 1,0 cal/gºC, pode­se concluir que a massa deágua aquecida, em gramas, é:

a) 500b) 600c) 700d) 800e) 900

Solução:

P = Q/tA potência é dada e vale 150cal/s, o tempo também é dado e vale 240s, e o Q é o calor sensível,ou seja Q = mc(T­T0), logo substituindo:

P = mc(T­T0)/t

m = P.t/ c(T­T0)

m = 150.240/1,0.(60­20)

m = 900g Letra e

8) (UFPR) Durante o eclipse, em uma das cidades na zona de totalidade, Criciúma­SC, ocorreuuma queda de temperatura de 8,0ºC. (Zero Horas – 04/11/1994) Sabendo que o calor específicosensível da água é 1,0 cal/gºC, a quantidade de calor liberada por 1000g de água, ao reduzir suatemperatura de 8,0ºC, em cal, é:

a) 8,0b) 125c) 4000d) 8000e) 64000

Q = mc(T­T0)

A temperatura cai 8,0°C, ou seja, T ­ T0 = 8,0°C

Q = 1000.1.8

Q = 8000 cal

Solução:

Page 5: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200p… 5/27

9) (UFSE) A tabela abaixo apresenta a massa m de cinco objetos de metal, com seus respectivoscalores específicos sensíveis c.

METAL c(cal/gºC) m(g)Alumínio 0,217 100Ferro 0,113 200Cobre 0,093 300Prata 0,056 400Chumbo 0,031 500

O objeto que tem maior capacidade térmica é o de:

a) alumíniob) ferroc) chumbod) pratae) cobre

Solução:

Bem, a quantidade de calor é calculada da seguinte forma:

Q = mc(T­T0),

porém o fator "mc" é conhecido como capacidade calorífica do corpo, uma vez que é medidoa quantitadade de calor, por variação de temperatura. Assim a equação fica:

Q = C (T­T0), onde C (maiúsculo é a capacidade térmica).

Assim: C = mc, logo calculando a Capacidade térmica para todos os elementos citados àcima, podemos distinguir aquele que tem a maior capacidade térmica:

Calumínio= 0,217 . 100 = 21,7 cal/°CCferro=0,113 . 200 = 22,6 cal/°CCCobre= 0,093 . 300 = 27,9 cal/°CCPrata= 0,056 . 400 = 22,4 cal/°C

Cchumbo = 0,031 . 500 = 15,5 cal/°C

Assim podemos ver que o maior valor de capacidade térmica é o Cobre, letra E.

10) (MACKENZIE) Um bloco de cobre (c = 0,094 cal/gºC) de 1,2kg é colocado num forno atéatingir o equilíbrio térmico. Nessa situação, o bloco recebeu 12 972 cal. A variação da temperaturasofrida, na escala Fahrenheit, é de:

a) 60ºF b) 115ºF c) 207ºF d) 239ºFe) 347ºF

Solução:Q = mc(T­T0)

12 972 = 1200.0,094.(T­T0)(T­T0) = 12972 / 112,8

(T­T0) = 115°C

Convertendo isso em Fahrenheit:

(C/5) = (F­32) / 9

(115 / 5) = (F­32) / 9F ­ 32 = 9. 23

Page 6: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200p… 6/27

F = 207 + 32F = 239 °F

Letra d

11) (MACKENZIE) Quando misturamos 1,0kg de água (calor específico sensível = 1,0cal/g°C) a70° com 2,0kg de água a 10°C, obtemos 3,0kg de água a:

a) 10°C b) 20°C c) 30°C d) 40°C e) 50°C

Bem a quantidade de calor cedida pela água mais quente (à 70°C), será a mesma quantidade decalor recebida pela água mais fria (à 10°C), assim:

Q1 + Q2 = 0

Q1 = 1000.1,0(T ­ 70)Q2 = 2000.1,0 (T ­ 10)

logo:

1000(T­70) + 2000(T­10) = 01000(T­70) = ­ 2000(T­10)T ­ 70 = ­2000(T­10)/1000

T ­ 70 = ­2 (T­10)T ­ 70 = ­2T +20T + 2 T = 20 + 70

3T = 90T = 30°CLetra C

Lembrar sempre em por a massa em gramas.

12) (PUCCAMP) Uma barra de cobre de massa 200g é retirada do interior de um forno, ondeestava em equilíbrio térmico, e colocada dentro de um recipiente de capacidade térmica 46cal/°Cque contém 200g de água a 20°C. A temperatura final de equilíbrio é de 25°C. A temperatura doforno, em °C, é aproximadamente igual a: Dado: CCu = 0,03 cal/g°C Solução:Utilizando a mesma lógica do exercício 5, resolveremos este, porém agora o recipiente participa

da troca de calor, logo:

Q1 + Q2 + Q3 = 0

Q1 = 200.0,03 (25­T0)Q2 = 46(25­20) =230 cal (uma vez que 46 é a capacidade térmica e não o calor específico)

Q3 = 200.1.(25­20) = 1000cal

Assim:6(25­T0)+230+1000=0150 ­ 6T0 = ­1230­ 6T0 = ­ 1230 ­ 150

­ 6T0 = ­1380T0 = ­1380/(­6)T0 = 230°C

Solução:

Page 7: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200p… 7/27

13) (UFPB) Um engenheiro testa materiais para serem usados na fabricação da carroceria de umautomóvel. Entre outras propriedades, é desejável a utilização de materiais com alto calorespecífico. Ele verifica que, para aumentar em 3ºC a temperatura de 32 g do material A, énecessário fornecer 24 cal de calor a esse material. Para obter Para obter o mesmo aumento detemperatura em 40 g do material B, é preciso 24 cal. Já 50 g do material C necessitam de 15 calpara sofrer o mesmo acréscimo de temperatura. Os calores específicos dos materiais A, B, C, sãorespectivamente:

a) CA = 0,25 cal/ g ºC: CB = 0,20 cal/g ºC; CC = 0,10 cal/g ºC

b) CA = 0,20 cal/ g ºC; CB = 0,35 cal/g º C; CC = 0,15 cal/ g ºC

c) CA = 0,30 cal/ g ºC; CB = 0,10 cal/ g ºC; CC = 0,20 cal/ g ºC

d) CA = 0,35 cal/ g ºC; CB = 0,20 cal/ g ºC; CC = 0,10 cal/ g ºC

e) CA = 0,10 cal/ g ºC; CB = 0,30 cal/ g ºC; CC = 0,25 cal/ g ºC

Solução:

Material A Material B Material C

Q = m.c.ΔΘ 24 = 40.c.3 15 = 50.c.3

24 = 32.c.3 24 = 120.c 15 = 150.c

c = 24/96 c = 24/120 c = 15/150

c = 0,25 cal/ g ºC c = 0,2 cal g ºC c = 0,1 cal/ gºC

14) (UERJ) A quantidade de calor necessária para ferver a água que enche uma chaleira comumde cozinha é, em calorias, da ordem de:

a) 10^2 b) 10^3 c) 10^4 d) 10^5

1L = 1kg

Q = 1000.1.100

Q = 10^5 Letra D.

15) Com o objetivo de economizar energia, um morador instalou no telhado de sua residência umcoletor solar com capacidade de 1,2 × 108 cal/dia. Toda essa energia foi utilizada paraaquecer 2,0× 103 L de água armazenada em um reservatório termicamente isolado. De acordo com essesdados, a variação da temperatura da água (em graus Celsius) ao final de um dia é de:

Dados:Calor específico da água ca = 1,0 cal/g ºCDensidade da água da = 1,0 g/cm³

A) 1,2 B) 6,0 C) 12,0 D) 60,0 E) 120, 0

Solução:

Como a densidade da água é 1,0 g / cm³ (que equivale a 1,0 kg / litro), 2000 litros dessasubstância pesarão 2000 kg, ou 2000000 gramas.

m = 2,0 . 10³ kg = 2,0 . 10^6 gCalor específico = 1 cal / g Cº

Q = 1,2 . 10^8 cal (capacidade diária)

Q = m . c . Δ t

Δ t = Q / m . c

Page 8: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200p… 8/27

Δ t = 1,2 . 10^8 / (2,0 . 10^6 . 1,0)

Δ t = 0,6 . 10² Δ t = 60º C Letra D.

16) (UFRGS­010) Um corpo de alumínio e outro de ferro possuem massas mAl emFer respectivamente. Considere que o calor específico do alumínio é o dobro do calor específicodo ferro.

Se os dois corpos, ao receberem a mesma quantidade de calor Q, sofrem a mesma variação detemperatura ∆T, as massas dos corpos são tais que

a) mAl = 4mFe. b) mAl = 2mFe. c) mAl = mFe. d) mAl =mFe/2. e) mAl = mFe/4.

Solução:

Dados ­­­ QAl = QFe ­­­ cAl = 2 cFe ­­­ DTAl = DTFe = DT ­­­ QAl = QFe ­­­ mAl cAlDT =

mFe cFe DT ­­­ mAl 2 cFe = mFe cFe ­­­ mAl = ­­­ Letra D.

17) (PUC­SP­09) Ana, em sua casa de praia, deseja ferver 2 litros de água numa chaleira dealumínio de 500 g, ambos na temperatura

ambiente de 25°C. No entanto, seu botijão de gás natural possui apenas 1% da sua capacidadetotal.Considerando a perda de calor para o meio ambiente de 35%, a quantidade de gás disponível é:­ Considere: Densidade da água = 1 g/cm3 Calor específico da água = 1,0 cal/g°C ­ Calor específico do alumínio = 0,2 cal/g°C Capacidade total do botijão = 13 kg ou 31 litros­ Calor de combustão do gás natural = 12.000 kcal/kg

a) Suficiente, afinal ela necessita de aproximadamente 10 gramas.b) Suficiente, afinal ela necessita de aproximadamente 20 gramas.c) Suficiente, afinal ela necessita de aproximadamente 30 gramas.d) Insuficiente, já que ela precisa de 200 gramas.e) Insuficiente, já que ela precisa de 300 gramas.

Solução:

18) (UERJ­RJ­09) Um adulto, ao respirar durante um minuto, inspira, em média, 8,0 litros de ar a20 °C, expelindo­os a 37 °C.

Page 9: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200p… 9/27

Admita que o calor específico e a densidade do ar sejam, respectivamente, iguais a 0,24 cal . g­1.°C¢ e 1,2 g . L­1.Nessas condições, a energia mínima, em quilocalorias, gasta pelo organismo apenas noaquecimento do ar, durante 24 horas, é aproximadamente igual a:a) 15,4 b) 35,6 c)56,4 d) 75,5

Solução: d=m/v ­­­ 1,2=m/8 ­­­ m=9,5g ­­­ Q=m.c.Δt=9,6.0,24.(37­20) ­­­ Q=39,68 cal em 1 minuto ­­­ em 24h ­­­ Q=24x60x39,68 ­­­ Q=56.401,92 cal ­­­ Letra C

19) (UNICAMP­SP) As temperaturas nas grandes cidades são mais altas do que nas regiõesvizinhas não povoadas, formando "ilhas urbanas de calor". Uma das causas desse efeito é o calorabsorvido pelas superfícies escuras, como as ruas asfaltadas e as coberturas de prédios. Asubstituição de materiais escuros por materiais alternativos claros reduziria esse efeito. A figuramostra a temperatura do pavimento de dois estacionamentos, um recoberto com asfalto e o outrocom um material alternativo, ao longo de

um dia ensolarado.

a) Qual curva corresponde ao asfalto?b) Qual é a diferença máxima de temperatura entre os dois pavimentos durante o períodoapresentado?c) O asfalto aumenta de temperatura entre 8h00 e 13h00. Em um pavimento asfaltado de 10.000m2 e com uma espessura de 0,1 m, qual a quantidade de calor necessária para aquecer o asfaltonesse período? Despreze as perdas de calor. A densidade do asfalto é 2.300 kg/m3 e seu calorespecífico c = 0,75kJ/kg°C.

Solução:

a) O asfalto, por ser mais escuro recebe mais calor ­­­ R­ Ab) Observe no gráfico ­­­ Δθmáx=56 – 46 ­­­ Δθmáx=10oC

c) cálculo da massa de asfalto ­­­ d=m/v ­­­ 2,3.103=m/(0,1.10.000) ­­­ m=2,3.103.103 ­­­ m=2,3.106 kg ­­­ Q=m.c.Δθ ­ ­ Q=2,3.106.0,75.103.(58– 30) ­­­ Q=48,3.109J=4,83.107kJ

20) (PUC­MG) Dois corpos X e Y recebem a mesma quantidade de calor a cada minuto. Em 5minutos, a temperatura do corpo X aumenta 30°C, e a temperatura do corpo Y aumenta60°C. Considerando­se que não houve mudança de fase, é correto afirmar:

a) A massa de Y é o dobro da massa de X.b) A capacidade térmica de X é o dobro da capacidade térmica de Y.c) O calor específico de X é o dobro do calor específico de Y.d) A massa de Y é a metade da massa de X.

Page 10: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 10/27

Solução:

CX=Q/ΔθX ­­­ Q=CX.ΔθX ­­­ Q=30CX ­­­ CY=Q/ΔθY ­­­ Q=CY.ΔθY ­­­ Q=60CY ­­­ 30CX=60CY ­­­ CX=2CY ­­­ Letra B

21) (MACKENZIE­SP) Uma fonte térmica fornece 55 cal/s com potência constante. Um corpo demassa 100 g absorve totalmente a energia proveniente da fonte e tem temperatura variando emfunção do tempo, conforme o gráfico abaixo.A capacidade térmica desse corpo e o calor específico da substância de que é constituído são,respectivamente, iguais a:

a) 2,2 cal/°C e 0,022 cal/g °C. b) 2,2 cal/°C e 0,22 cal /g °C. c) 2,2 cal/°C e 2,2 cal/g °C.d) 22 cal /°C e 0,22 cal/g °C. e) 22 cal/°C e 0,022 cal/g °C.

Solução:

capacidade térmica ­­­ C=Q/Δθ=10.55/(45 – 20) ­­­ C=22 cal/ºC ­­­ calor específico ­­­ C=m.c ­­­ 22=100.c ­­­

22) (PUCCAMP­SP) Admita que o corpo humano transfira calor para o meio ambiente na razãode 2,0 kcal/min. Se esse calor pudesse ser aproveitado para aquecer água de 20 °C até 100 °C, aquantidade de calor transferida em 1 hora aqueceria uma quantidade de água, em kg, igual a:Dado: calor específico da água = 1,0 kcal/kg °C

a) 1,2. b) 1,5. c) 1,8. d) 2,0. e) 2,5.

Solução:

1 minuto – 2 kcal ­­­ 60min – Q ­­­ Q=60.2 ­­­ Q=120 kcal ­­­ Q=m.c.Δt ­­­ 120=m.1.80 ­­­ m=1,5 kg ­­­ Letra B

23) (UFSCAR­SP) A quantidade de calor que se deve fornecer a 1kg de uma substância paraelevar sua temperatura de 5ºC é igual a 3,000cal. Qual o calor específico da substância nointervalo de temperatura considerado?

Solução:

Q=m.c.Δθ ­­­ 3.000=1.000.c.5 ­­­ c=3/5 ­­­ c=0,6cal/gºC

(FUVEST­SP) O esquema refere às questões 24 e 25.Para aquecer 500g de água e 500g de óleo, utilizam­se dois recipientes iguais e de massadesprezível colocados simultaneamente (em t=0) sobre bicos de Bunsen iguais. As temperaturassão medidas para os dois líquidos , obtendo o gráfico abaixo (calor específico da água igual a 1,0cal/goC).

Page 11: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 11/27

24) (FUVEST­SP)

a) Quais as temperaturas da água e do óleo no instante t=1,5 minutos?b) Qual dos líquidos tem maior calor específico? Justifique.

Solução:

a) água=40ºC ­­­ óleo=60ºC

b) água ­­­ no mesmo tempo de aquecimento, mesmo Q, (t=1,5min) sofre menor variação detemperatura (40ºC) contra o óleo (60ºC).

25) (FUVEST­SP)

a) Qual a razão entre os calores específicos da água e do óleo?b) Qual o calor específico do óleo?

Solução:

a) cágua=Q/m(40 – 0) ­­­ cóleo=Q/m(60 – 0) ­­­ cágua/cóleo=Q/40m x 60m/Q=3/2 ­­­ cágua/cóleo=3/2

b) cágua/cóleo=3/2 ­­­ 1/cóleo=3/2 ­­­ cóleo=2/3 cal/gºC

26) (UNESP­SP­2012) Clarice colocou em uma xícara 50 mL de café a 80 °C, 100 mL de leite a50 °C e, para cuidar de sua forma física, adoçou com 2 mL de adoçante líquido a 20 °C. Sabe­seque o calor específico do café vale 1 cal/(g.°C), do leite vale 0,9 cal/(g.°C), do adoçante vale 2cal/(g.°C) e que a capacidade térmica da xícara é desprezível.Considerando que as densidades do leite, do café e do adoçante sejam iguais e que a perda decalor para a atmosfera é desprezível, depois de atingido o equilíbrio térmico, a temperatura finalda bebida de Clarice, em °C, estava entre

(A) 75,0 e 85,0. (B) 65,0 e 74,9. (C) 55,0 e 64,9. (D) 45,0 e 54,9. (E) 35,0 e 44,9

Solução:

Ocorre trocas de calor apenas entre o leite, o café e o adoçante, pois a capacidade térmica daxícara, segundo o enunciado, é desprezível ­­­ sendo as densidades as mesmas d=m/V ­­­ m=d.V ­­­ sendo t a temperatura final da mistura e d a densidade de cada elemento que participadas trocas de calor ­­­ não havendo perda de calor para o ambiente, a soma das quantidades decalor trocadas é nula ­­­ Qleite + Qcafé + Qadoçante = 0 ­­­ mleite.cleite.(t – to) + mcafé.ccafé.(t – to)

+ madoçante.cadoçante.(t – to) = 0 ­­­ d.Vleite.cleite.(t – to) + d.Vcafé.ccafé.(t – to) +

d.Vadoçante.cadoçante.(t – to) = 0 ­­­ as densidades se cancelam e as unidades mL também

podem ser mantidas, pois também se cancelam ­­­ 100.0,9.(t – 50) + 50.1.(t – 80) + 2.2.(t – 20)

= 0 ­­­ 90t – 4 500 + 50t – 4 000 + 4t – 80 = 0 ­­­ 144t = 8 580 ­­­ t = 59,58oC ­­­ Letra C

27) (UNESP­SP­011) Foi realizada uma experiência em que se utilizava uma lâmpada de

Page 12: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 12/27

incandescência para, ao mesmo tempo, aquecer 100 g de água e 100 g de areia. Sabe­se que,aproximadamente, 1 cal = 4 J e que o calor específico da água é de 1 cal/gºC e o da areia é 0,2cal/gºC. Durante 1 hora, a água e a areia receberam a mesma quantidade de energia dalâmpada, 3,6 kJ, e verificou­se que a água variou sua temperatura em 8ºC e a areia em 30ºC.Podemos afirmar que a água e a areia, durante essa hora, perderam, respectivamente, aquantidade de energia para o meio, em kJ, igual a

a) 0,4 e 3,0. b) 2,4 e 3,6. c) 0,4 e 1,2. d) 1,2 e 0,4. e) 3,6 e 2,4.

Solução:

28) (UFRJ­RJ­010) Um calorímetro ideal contém uma certa massa de um líquido A a 300K detemperatura. Um outro calorímetro, idêntico ao primeiro, contém a mesma massa de um líquido Bà mesma temperatura.Duas esferas metálicas idênticas, ambas a 400K de temperatura, são introduzidas noscalorímetros, uma no líquido A, outra no líquido B.

Atingido o equilíbrio térmico em ambos os calorímetros, observa­se que a temperatura do líquidoA aumentou para 360K e a do líquido B, para 320K.Sabendo que as trocas de calor ocorrem a pressão constante, calcule a razão cA/cB entre o calorespecífico cA do líquido A e o calor específico cB do líquido B.

Solução:

29) (UFC­CE­2009) X recipientes, n1, n2, n3 ..., nx , contêm, respectivamente, massas m a umatemperatura T, m/2 a uma temperatura T/2, m/4 a uma temperatura T/4 ..., m/2x ­1 a umatemperatura T/2x ­1, de um mesmo líquido. Os líquidos dos X recipientes são misturados, semque haja perda de calor, atingindo uma temperatura final de equilíbrio Tf.

a) Determine Tf, em função do número de recipientes X.b) Determine Tf, se o número de recipientes for infinito.

Solução:

a) A soma dos calores trocados deve ser igual a zero. ­­­ Q1 + Q2 + ... + QN = 0 ­­­

Page 13: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 13/27

(m.c.DT)1 + (m.c.DT)2 + ... + (m.c.DT)N = 0 ­­­ Como o líquido é o mesmo em todos osrecipientes ­­­ (m.DT)1 + (m.DT)2 + ... + (m.DT)N = 0 ­­­ m.(Tf – T) + (m/2).(Tf – T/2) + ...+

(m/2N­1).(Tf – T/2N­1) = 0 ­­­ Ssimplificadas as massas m ­­­ (Tf – T) + (1/2).(Tf– T/2) + ...+

(1/2N­1).(Tf – T/2N­1) = 0 ­­­ Tf – T + (1/2).Tf – T/2

2 + ...+ (1/2N­1)Tf – T/22N ­ 2 = 0 ­­­ Tf.[1 +

1/2 + 1/4 +... + 1/2N­1] = T.[1 + 1/4 + 1/16 + ... + 1/22N – 2] = 0 ­­­ aplicando a soma dos termosde uma PG S = a1.(q

N – 1)/(q – 1) ­­­ Tf.2.(1 – 1/2N) = (4T/3).(1 – 1/4N) ­­­ Tf.(1 – 1/2

N) =

(2T/3).(1 – 1/4N) ­­­ Tf = (2T/3).(1 – 1/4N)/(1 – 1/2N)

b) Para N tendendo a infinito ­­­ Tf = (2T/3). (1 – 0)/(1 – 0) = 2T/3

30) (MACKENZIE­SP­09) Um calorímetro de capacidade térmica 6 cal/°C contém 80 g de água(calor específico = 1 cal/g°C) a 20°C. Ao se colocar um bloco metálico de capacidade térmica 60cal/°C, a 100°C, no interior desse calorímetro, verificou­se que a temperatura final de equilíbriotérmico é 50°C. A quantidade de calor perdida para o ambiente, nesse processo, foi de:

a) 420 cal b) 370 cal c) 320 cal d) 270 cal e) 220 cal

Solução:

31) (UNESP­SP) Após assistir a uma aula sobre calorimetria, uma aluna conclui que, paraEMAGRECER sem fazer muito esforço, bastaria tomar água gelada, já que isso obrigaria seucorpo a ceder calor para a água até que esta atingisse a temperatura de 36,5°C. Depois, estaágua seria eliminada levando consigo toda essa energia e sem fornecer nenhuma energia para ocorpo, já que água “não tem caloria”. Considerando que ela beba, num dia, 8 copos de 250 mL deágua, a uma temperatura de 6,5°C, a quantidade de calor total que o corpo cederá à água paraelevar a sua temperatura até 36,5°C equivale, aproximadamente, a energia fornecida por: a) uma latinha de refrigerante light – 350 mL (2,5 kcal). b) uma caixinha de água de coco –300 mL (60 kcal).c) três biscoitos do tipo água e sal – 18g (75 kcal). d) uma garrafa de bebida isotônica– 473 mL (113 kcal).e) um hambúrguer, uma porção de batata frita e um refrigerante de 300 mL (530 kcal).(Considere o calor específico da água = 1 cal/g°C e sua densidade = 1 g/mL.)

Solução:

dágua=mágua/Vágua ­­­ 1=mágua/8x250 ­­­ mágua=2.000g (massa de água ingerida) ­­­ quantidade de calor fornecida pelo organismo da menina para elevar a temperatura dessa massade água de 6,5oC até 36,5oC ­­­ Q=m.c.(t – to)=2.000.1.30 ­­­ Q=60.000cal=60kcal ­­­Letra B

32) (UNICAMP­SP) Um rapaz deseja tomar banho de banheira com água à temperatura de30°C, misturando água quente e fria.

Inicialmente, ele coloca na banheira 100 litros de água fria a 20°C. Desprezando a capacidadetérmica da banheira e a perda de calor da água, pergunta­se:

a) quantos litros de água quente, a 50°C, ele deve colocar na banheira?

b) se a vazão da torneira de água quente é de 0,20 litros/s, durante quanto tempo a torneiradeverá ficar aberta?

Solução:

Page 14: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 14/27

a) maf.c.(te –to) + maq.c.(te – to)=0 ­­­ 100.c.(30 ­ 20) + maq.c.(30 ­ 50)=0 ­­­ 100.c.(10) +maq.c.(­20)=0 ­­­ maq=50L

b) 0,20L – 1s ­­­ 50L – t s ­­­ 0,2t=50 ­­­ t=250s=4min e 10s

33) (FUVEST) Um ser humano adulto e saudável consome, em média, uma potência de 120J/s.Uma “caloria alimentar” (1kcal) corresponde, aproximadamente, a 4,0 x 103J. Para nosmantermos saudáveis, quantas “calorias alimentares” devemos utilizar, por dia, a partirdos alimentos que ingerimos?

a) 33 b) 120 c) 2,6x10³ d) 4,0 x10³ e) 4,8 x105

Solução:

P = Q / t , onde Q está em Joules (J) e t em segundos.

Se um ser humano consome 120 J em 1 segundo, quanto ele consumirá em 86400 segundos ( 1 dia).

120J ­­­­­­­­­­­1s X­­­­­­­­­­­86400s

Multiplicando cruzado, temos:

X = 120 . 86400

X = 10368000 J

Agora temos que passar isto para kcal, ou seja, outra regra de três:

1kcal­­­­­­­­­­­­­­­­­ 4,0 x 103J Y­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­10368000J

Y = 10368000 / 4,0 x 103J

Y = 2592 kcal

Colocando em notação científica:

Y = 2,6x 103 kcal. Letra C

34) (UFPR) Durante o eclipse, em uma das cidades na zona de totalidade, Criciúma­SC, ocorreuuma queda de temperatura de 8,0ºC. (Zero Horas – 04/11/1994) Sabendo que o calor específicosensível da água é 1,0 cal/gºC, a quantidade de calor liberada por 1000g de água, ao reduzir suatemperatura de 8,0ºC, em cal, é:

a) 8,0 b) 125 c) 4000 d) 8000 e) 64000

Solução:

Q = mc(T­T0)

Page 15: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 15/27

A temperatura cai 8,0°C, ou seja, T ­ T0 = 8,0°C Q = 1000.1.8 Q = 8000 cal

35) (UFSE) A tabela abaixo apresenta a massa m de cinco objetos de metal, com seusrespectivos calores específicos sensíveis c. METAL c(cal/gºC) m(g) Alumínio 0,217 100 Ferro 0,113 200 Cobre 0,093 300 Prata 0,056 400 Chumbo 0,031 500

O objeto que tem maior capacidade térmica é o de: a) alumínio b) ferro c) chumbo d) prata e) cobre

Solução:Bem, a quantidade de calor é calculada da seguinte forma: Q = mc(T­T0), Porém o fator "mc" é conhecido como capacidade calorífica do corpo, uma vez que é medido aquantidade de calor, por variação de temperatura. Assim a equação fica: Q = C (T­T0), onde C(maiúsculo é a capacidade térmica).

Assim: C = mc, logo calculando a Capacidade térmica para todos os elementos citados à cima, podemos distinguir aquele que tem a maior capacidade térmica:

Calumínio= 0,217 . 100 = 21,7 cal/°C Cferro=0,113 . 200 = 22,6 cal/°C

CCobre= 0,093 . 300 = 27,9 cal/°C CPrata= 0,056 . 400 = 22,4 cal/°C

Cchumbo = 0,031 . 500 = 15,5 cal/°C Assim podemos ver que o maior valor de capacidade térmica é o Cobre, letra E.

36) Para aquecer 1 kg de uma substância de 10 0C a 60 0C, foram necessárias 400 cal.

Determine:a) o calor específico do materialb) a capacidade térmica da substância

Solução:São dados do exercício:m = 1kg = 1000 gQ = + 400 calt0 = 10

0C

tf = 60 0C.

a)A variação de temperatura da substância é dada por:∆t = tf ­ t0∆t = 60 – 10∆t = 50 0C

Page 16: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 16/27

Pela equação da quantidade de calor obtemos o calor específico da substância:Q = m.c.∆t400 = 1000 . c . 50400 = 50 000 . c400 / 50 000 = cc = 0,008 (cal / g . 0C )

b)A capacidade térmica é obtida pela equação C = m.c, logo:C = m.cC = 1000 . 0,008C = 8 cal/0C

Respostas : a) c = 0,008 (cal / g . 0C ) b) C = 8 cal/0C

37) Uma piscina com 40m2 contém água com profundidade de 1m. Se a potência absorvida daradiação solar, por unidade de área, for igual a 836W/m2 , o tempo de exposição necessário paraaumentar a temperatura da água de 17oC a 19oC será, aproximadamente, de:"

Solução:

Calculando a quantidade de energia:

Calculando o tempo necessário para que ocorra a absorção de energia suficiente (supondo perdazero):

38) Um béquer, de massa desprezível, contém 500g de água á temperatura de 80ºC. Quantasgramas de gelo à temperatura de ­40ºC devem ser adicionados à água para que a temperaturafinal da mistura seja de 50ºC? Dados:

calor especifico da água: ;

calor especifico do gelo: ; calor latente de solidificação da água: 80cal/g

Solução:Chamando de “1” a “água líquida” que estava no recipiente e de “2” ao gelo.Energia que será fornecida pela substância “1” para substância “2”:

Page 17: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 17/27

Essas 15.000cal serão fornecidas a substância 2, da seguinte forma:1) uma parte para elevar a temperatura dela de até , que chamaremos de , quepode ser calculada da seguinte forma:

2) uma parte para a mudança de estado físico da substância 2, que chamaremos de , aoatingir o , que pode ser calculada da seguinte forma:

3) uma parte para elevar a temperatura da substância 2, de até , que chamaremos de , que pode ser calculada da seguinte forma:

Sabemos que toda a energia cedida pela substância 1, , será recebida pela substância 2, ,mas

Logo

39) Um forno elétrico fornece 40kcal a um recipiente de alumínio com massa de 1,4kg e contendo2,5 kg de álcool etílico. Sabendo­se que a temperatura inicial do recipiente é de 16ºC qual será atemperatura final, supondo que 25% do calor fornecido pelo forno seja disperso?

Dados: calor específico do alumínio = 0,21 cal/gºC; calor específico do álcool = 0,58 cal/gºC.

Solução:

Page 18: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 18/27

40) Um recipiente de capacidade térmica 50 cal/ºC contém 200g de água a 40ºC. Introduz norecipiente 50g de gelo a 0ºC. Admitindo q não há trocas de calor com o ambiente, a temperaturafinal de equilíbrio, em ºC, é:

Dados:calor especifico da água = 1cal/gºC

calor latente de fusão de gelo = 80 cal/g

Solução:É um teste bastante simples, envolvendo troca de calor entre corpos.Quem receberá calor será o GELO, que precisa para derreter totalmente:

Quem fornecerá calor será o conjunto RECIPIENTE + ÁGUA.Calculando a quantidade de energia MAXIMA que poderá ser fornecida antes de atingir atemperatura mais baixa possível :

Page 19: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 19/27

Como a energia MÁXIMA que o sistema pode perder ao gelo é de 10.000 cal e são necessárias16.000 cal para fundir totalmente o gelo, conclui­se que o equilíbrio térmico ocorrerá semque todo gelo derreta.

41) O calor de combustão é a quantidade de calor liberada na queima de uma unidade de massade combustível. O calor de combustão do gás de cozinha é aproximadamente 6000kcal/kg,aproximadamente quantos litros de água à temperatura de 20ºC podem ser aquecidos até atemperatura de 100ºC com um bujão de gás de 13 kg? Despreze a perda de calor.

Solução:Primeiramente calculemos qual a quantidade de energia que pode ser liberada pelos 13 kg deGLP. Usemos uma regra de três:

Sabendo qual a energia liberada (cálculo feito acima), podemos determinar qual a massa de águaque pode ser aquecida:

Sabendo­se a massa de água, pode­se determinar o volume, pois:

42) Um aluno simplesmente sentado numa sala de aula dissipa uma quantidade de energiaequivalente a de uma lâmpada de 100W. O valor energético da gordura é 9,0kcal/g. Parasimplificar adote 1cal =4 J

a) qual o mínimo de quilocalorias que o aluno deve ingerir por dia para repor a energia dissipada?b) quantos gramas de gordura um aluno queima durante uma hora?

Solução:

O consumo de energia é de:

O número de segundos em um dia é de:

Logo, o consumo energético em um dia será:

Page 20: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 20/27

O consumo de energia em uma hora será de:

o que implica, se essa energia vier de queima de gordura, num consumo de gordura de:

43) Num recipiente de capacidade térmica 30 cal/ºC há 20 g de um líquido de calor específico 0,5cal/ºC, a 60 ºC . Colocando­se nesse líquido 10 g de gelo em fusão, qual a temperatura final deequilíbrio, admitindo que o sistema está termicamente isolado do ambiente?

Solução:

Para fundir totalmente o gelo são necessários:

Energia máxima que pode ser fornecida pelo conjunto RECIPIENTE + LÍQUIDO:

Como o gelo necessita para se fundir totalmente “apenas” 800 cal e temos a disposição ummáximo de 600cal+1800cal=2400cal , concluímos que o gelo derreterá totalmente e a águaproveniente do derretimento irá aquecer­se até a temperatura de equilíbrio do sistema (recipiente+ liquido + água proveniente do gelo derretido):Como o sistema está isolado:

Page 21: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 21/27

44) Um rapaz deseja tomar banho de banheira com água a temperatura de 30oCmisturandoágua quente com água fria. Inicialmente ele coloca na banheira 100L de água fria a 20oC.Desprezando a capacidade térmica da banheira e a perda de calor de água pergunta­se

a) quantos litros de água quente a 50oC ele deve colocar na banheirab) se a vazão da torneira de água quente é 0,20L/s durante quanto tempo a torneira devera ficaraberta?

Solução:Usando o principio da conservação da energia e lembrando que a massa específica da água é de

:

V=50L

A vazão de água quente é de , logo:

45) (Mackenzie) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, a razão de 150 cal/s, a umadeterminada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20°C para 60ºC em 4minutos, sendo o calor específico sensível da água 1,0 cal/g°C, pode­se concluir que a massa deágua aquecida, em gramas é:

a) 500 b) 600 c) 700 d) 800 e) 900

Solução:Dados: 150 J/sV de temp. 60 ­ 40 = 20°CTempo: 4 min = 240s

150 x 240 = 36000cal

Page 22: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 22/27

Q = m.c.^t36000 = m.1.4040m = 36000m = 900gLetra e

46) Um suco de laranja foi preparado em uma jarra, adicionando­se a 250 mL de suco de laranjaa 20°C, 50 g de gelo fundente. Estabelecido o equilíbrio térmico, a temperatura do suco geladoera, em °C, aproximadamente, Dados:

calor específico da água = 1 cal/g°Ccalor específico do suco de laranja = 1 cal/g°Cdensidade do suco de laranja = 1 × 103 g/Lcalor latente de fusão do gelo = 80 cal/g

Solução:A massa suco de laranja é de 250g, pois1 × 10³ g/l, significa 1000g / litro = 1000g / 1000ml ou seja:1000ml = 1000g => 250 ml = 250g)

No equilíbrio térmico:

ΣQ = 0

mcΔT (suco) + mcΔT(água proveniente do gelo) + m.L = 0

250.1.(Tf – 20) + 50.1.(Tf ­ 0) + 50.80 = 0

250Tf – 5000 + 50Tf + 4000 = 0300Tf – 1000 = 0300Tf = 1000Tf = 1000/ 300Tf = 3,3 <==

47) Um bloco de gelo com 725 g de massa é colocado num calorímetro contendo 2,50 kg de águaa uma temperatura de 5,0° C, verificando­se um aumento de 64 g na massa desse bloco, uma vezalcançado o equilíbrio térmico. Considere o calor específico da água (c = 1,0 cal/g ° C) o dobro docalor específico do gelo, e o calor latente de fusão do gelo de 80 cal/g. Desconsiderando acapacidade térmica do calorímetro e a troca de calor com o exterior, assinale a temperatura inicialdo gelo.

a) ­191,4ºC b) ­48,6ºC c) ­34,5ºC d) ­24,3ºC e) ­14,1ºC

Vamos colocar como mG = 725g, a massa de gelo, mA = 250g a massa da água. Temos que:QG + Qfusão + QA = 0725 . 0,5 (t0 ­ 0) ­ 64 . 80 + 2500 . 1 . (0 ­ 5) = 0­725 . 0,5t0 = 5 . 2500 + 64 . 80 = 0T0 = ­48,6ºCA temperatura inicial do gelo é t0 = ­48,6ºC

48) Um calorímetro contém 200ml de água e o conjunto está a uma temperatura de 20ºC. Aojuntar ao calorímetro 125g de uma liga a 130ºC , verificamos que, após o equilíbrio térmicotemperatura final é de 30ºC. Qual é a capacidade térmica do calorímetro?

Solução:Primeiro vamos calcular quanto 200 ml de água tem de massa. Vamos converter metroscúbicos para litros para por fim mililitros.

1000 kg/m³ = 1000 kg/1000 dm³ = 1 kg/ dm³ = 1 kg/ l1000 kg/m³ = 1 000 g / 1000 mlportanto1000 kg/m³ = 1 g / ml

Assim:ρ(densidade) = m / V

Page 23: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 23/27

1g / ml = m / 200 ml============mágua = 200g============A energia (térmica) se conserva em um sistema isolado pois não há perdas para o ambiente.Então

Qliga + Qágua + Qcalorímetro = 0aonde Q representa o calor trocado por cada um.mas Q = m c ΔT.entãoQliga + Qágua + Qcalorímetro = 0se tornamliga cliga ΔT + mágua cágua ΔT + mcalorímetro ccalorímetro ΔT = 0

mliga cliga ΔT + mágua cágua ΔT + mcalorímetro ccalorímetro ΔT = 0

Usando mágua = 200g que calculamos acima e os demais dados do enunciado:

125 * 0,2 * (30­130) + 200 * 1 * (30­20) + mcalorímetro ccalorímetro * (30­20) = 0

mas CT (capacidade térmica) = m * c. Então

125 * 0,2 * (30­130) + 200 * 1 * (30­20) + CT * (30­20) = 025 * (30­130) + 200* (30­20) + CT * (30­20) = 025 * (­100) + 200* (10) + CT * (10) = 0­2500 + 2000 = ­ 10 CT­500 = ­ 10 CTPortantoCT = 50 cal/ °C

49) (FMU) A temperatura durante a mudança de estado, para uma dada substância,

a) é sempre maior que zerob) é sempre menor que zeroc) varia conforme o estado de agregação da substânciad) é sempre constante à mesma pressãoe) varia independentemente do estado de agregação da substânciaLetra D

50) Em um recipiente adiabático (que não troca calor com o meio exterior), juntamos 2000g deágua a 22 ºC, 400g de mercúrio a 60 ºC e uma massa m de certa substancia x a 42ºC. Determineo valor da massa, sabendo­se que a temperatura final de equilíbrio térmico é 24 ºC. (dado CHg 0,033 cal/gºC , Cx= 0,113 cal/gºC).

Solução: Observando a situação vemos que, pela temperatura de equilíbrio ser 42ºC, verificamos que aágua recebeu calor, o mercúrio e a substancia x perderam calor. Pelo principio das trocas decalor:

Qágua + QHg +Qx = 0,

mág · cág · (Tf – Tiag) + mHg · cHg · (Tf – TiHg)+ mx· cx · (Tf – Tix) = 0,

2000 . 1 . (24 ­ 22) + 400 . 0,033 . (24 ­ 60) + m . 0,113 . (24 – 42) = 0,Resolvendo,

m = 1472 g.

Page 24: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 24/27

51) Uma vasilha adiabática contem 100g de água a 20ºC, misturando 250g de ferro a 80ºC, atemperatura atinge 33ºC. Determine o calor especifico do ferro. (Dado: calor especifico da água1cal/gºC)

Solução:Qágua + QFe = 0,

mág · cág · (Tf ­ Tiag) + mFe · cFe · (Tf ­ TiFe) = 0,100. 1. ( 33 – 20) + 250 . cFe . (33 – 80) = 0,

100 . 1. 13 + 250 . cFe . (­47) = 0,1300 – 11750 cFe = 0,1300 = 11750 . cFecFe = 0.11 cal/gºC.

52) Colocam­se 80 g de gelo a 0 °C em 100 g de água a 20 °C. Admitindo­se que não ocorreutroca de calor com o meio externo e sabendo­se que o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g eo calor específico da água é 1 cal/g · °C, determine (a) qual a temperatura final da mistura? (b)qual a massa de água líquida após atingido o equilíbrio térmico?

Solução:

a) A água líquida a 20 °C para resfriar­se até 0 °C deve perder uma quantidade de calor sensívelcalculada por:

Q = m · c · T. Portanto:Q = 100 · 1 · (– 20)Q = – 2 000 cal

O gelo, para se transformar completamente em água líquida, necessita receber uma quantidadede calor calculada por: Q = m · Lf

Portanto: Q = 80 · 80Q = 6 400 cal

Como a energia liberada pela água não é suficiente para derreter completamente o gelo, teremosno final, em equilíbrio térmico, uma mistura de gelo e água a 0 °C.

b) Calculando as quantidades de calor trocadas:• fusão do gelo: Qf = m · 80• resfriamento da água: Qs = – 2 000 calComo Qf + Qs = 0, temos:m · 80 + (– 2 000) = 080 · m = 2 000m = 25 g

Como é pedida a massa total de água líquida, devemos somar as massas de água provenientesda fusão e a já existente na mistura.mT = 100 + 25 =125 g.

53) (UNICAMP) Em um dia quente, um atleta corre dissipando 750 W durante 30 min. Suponhaque ele só transfira esta energia para o meio externo através da evaporação do suor e que todoseu suor seja aproveitado para sua refrigeração. Adote L = 2500 J/g para o calor latente deevaporação da água na temperatura ambiente.

a) Qual é a taxa de perde de água do atleta em kg/min?b) Quantos litros de água ele perde nos 30 min de corrida?Usar: densidade da água = 1,0 kg/l

Solução:

a) Q = mL (1) Q = P∆t (2) implica m/∆t = P/L implica m/∆t = (750J/s)/(2500000J/kg) implica

m/∆t = 3* 10­4 kg/s = 1,80* 10­2 kg/min

Page 25: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 25/27

b) m/∆t = 1,8 *10­2 kg/min; m = 1,8 *10­2 kg/min* 30min; implica m = 0,54kgimplica

m = 0,54l

54) (Vunesp) Após assistir a uma aula sobre calorimetria, uma aluna concluiu que,PARA EMAGRECER sem fazer muito esforço, bastaria tomar água gelada, já que isso

obrigaria seu corpo a ceder calor para a água até que atingisse a temperatura de 36,5 oC. Depois,essa água seria elinada levando com toda essa energia e sem fornecer nenhuma energia para ocorpo, já que a água “não tem caloria”. Considere que ela beba, num dia, 8 copos de 250 ml de

água, a uma temperatura 6,5 oC, a quantidade de calor total que o corpo cederá à água para

elevar a sua temperatura até 36,5 oC equivale, aproximadamente,á energia fornecida por:

a) uma latinha de refrigerante light­ 350 ml (2,5 kcal )b) uma caixinha de água­de­coco – 300 ml (60 kcal)c) três biscoitos do tipo água e sal – 18g (75 kcal)d) uma garrafa de bebida isotônica – 473 ml (113 kcal)e) um hambúrguer, uma porção batata frita e um refrigerante de 300 ml – (530 kcal)

(Considere o calor específico da água = 1 cal/g C e sua densidade = 1 g/ml.)

Solução:

Page 26: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 26/27

Agora pratique

55) (PUC­RIO 2008) Quanto calor precisa ser dado a uma placa de vidro de 0,3 kg paraaumentar sua temperatura em 80 °C? (Considere o calor específico do vidro como 70 J/kg °C)

A) 1060 J B) 1567 J C) 1680 J D) 1867 J E) 1976 J

56) (UFMG 2008) Depois de assar um bolo em um forno a gás, Zulmira observa que ela queima amão ao tocar no tabuleiro, mas não a queima ao tocar no bolo. Considerando­se essa situação, éCORRETO afirmar que isso ocorre porque:

A) a capacidade térmica do tabuleiro é maior que a do bolo.B) a transferência de calor entre o tabuleiro e a mão é mais rápida que entre o bolo e amão.C) o bolo esfria mais rapidamente que o tabuleiro, depois de os dois serem retirados do forno.D) o tabuleiro retém mais calor que o bolo.

57) (PUC­RIO 2010) Uma quantidade de água líquida de massa m = 200 g, a uma temperaturade 30 Cº, é colocada em uma calorímetro junto a 150 g de gelo a 0 Cº. Após atingir o equilíbrio,dado que o calor específico da água é c = 1,0 cal/(g . Cº) e o calor latente de fusão do gelo é L =80 cal/g, calcule a temperatura final da mistura gelo + água.

Page 27: Calorimetria

25/05/2015 QUESTÕES DE CONCURSOS, VESTIBULARES E NOTÍCIAS DE CONCURSOS EM ABERTO: Questões resolvidas de vestibulares sobre Ca…

data:text/html;charset=utf­8,%3Ch3%20class%3D%22post­title%20entry­title%22%20itemprop%3D%22name%22%20style%3D%22margin%3A%200… 27/27

A) 10 CºB) 15 CºC) 0 CºD) 30 CºE) 60 Cº

58) (UFSM ­ RS) Um corpo de 400g e calor específico sensível de 0,20cal/g°C, a umatemperatura de 10°C, é colocado em contato térmico com outro corpo de 200g e calor específicosensível de 0,10cal/g°C, a uma temperatura de 60°C. A temperatura final, uma vez estabelecido oequilíbrio térmico entre os dois corpos, será de:

a) 14°C b) 15°C c) 20°C d) 30°C e) 40°C

59) (VEST ­ RIO ­ RJ) Um confeiteiro, preparando um certo tipo de massa, precisa de água a40°C para obter melhor fermentação. Seu ajudante pegou água da torneira a 25°C e colocou­apara aquecer num recipiente graduado de capacidade térmica desprezível. Quando percebeu, aágua fervia e atingia o nível 8 do recipiente. Para obter a água na temperatura de que precisa,deve acrescentar, no recipiente, água da torneira até o seguinte nível:

a) 18 b) 25 c) 32 d) 40 e) 56

60) (PUCCAMP) Uma barra de cobre de massa 200g é retirada do interior de um forno, ondeestava em equilíbrio térmico, e colocada dentro de um recipiente de capacidade térmica 46cal/°Cque contém 200g de água a 20°C. A temperatura final de equilíbrio é de 25°C. A temperatura doforno, em °C, é aproximadamente igual a: Dado: CCu = 0,03 cal/g°C

a) 140 b) 180 c) 230 d) 280 e) 300