Lista de Exercícios de Recuperação do 2° Bimestre
Instruções gerais:
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Resolver os exercícios à caneta e em folha de papel almaço ou monobloco (folha de fichário).
Copiar os enunciados das questões.
Entregar a lista de exercícios no dia da avaliação de recuperação da disciplina.
Não se esqueça de colocar nome, número e série.
A lista de exercícios vale 2,0 (dois pontos).
Capriche e bom trabalho!
INSTRUÇÕES GERAIS PARA A ENTREGA
I.
II.
III.
Leia atentamente As questões. Responda com atenção as questões.
Responda as questões à caneta.
Não será aceita lista feita em folha de caderno, fazer em folha sulfite ou monobloco
1) Alguns jornais anunciaram que a temperatura em certa cidade da Rússia atingiu, no
inverno, o valor de 14° F.
a) qual é o valor desta temperatura em °C?
b) e em Kelvin?
2) Uma determinada escala X, tem para seus pontos de fusão e ebulição,
respectivamente, - 25°X e 65°X.
a) qual é o valor de 36°C na escala X?
b) para que valor, aproximadamente, terão a mesma leitura?
3) Qual é a quantidade de calor que 250g de água deve receber para que tenha sua
temperatura elevada de 10°C para 45°C?( calor específico da água = 1 cal/g°C)
4) Um bloco de gelo de 600 g deverá receber calor o suficiente para virar água a 35°C.
Sabendo que c(água) = 1 cal/g°C, c(gelo) = 0,5 cal/g°C e latente de fusão = 80 cal/g,
calcule a quantidade de calor necessária.
5) Uma proveta de vidro é preenchida completamente com 400 cm3 de um liquido a
200°C. O conjunto é aquecido até 220°C. Há, então, um transbordamento de 40 cm3 do
liquido.
É dado γVidro = 24 . 10-6 ºC-1
Calcule:
a) o coeficiente de dilatação volumétrica aparente do liquido (γ ap)
b) o coeficiente de dilatação volumétrica real do liquido (γ real)
6) Pela manhã, com temperatura de 10°C, João encheu completamente o tanque de seu
carro com gasolina e pagou R$66,00. Logo após o abastecimento deixou o carro no
mesmo local, só voltando para buscá-lo mais tarde, quando a temperatura atingiu a marca
de 30°C.
Sabendo-se que o combustível extravasou, que o tanque não dilatou e que a gasolina
custou R$2,20 o litro, quanto João perdeu em dinheiro?
Dado: Coeficiente de dilatação térmica da gasolina igual a 1,1×10-3°C-1.
7) Uma taça de alumínio de 120 cm3 contém 119 cm3 de glicerina a 21°C. Considere o
coeficiente de dilatação linear do alumínio como sendo de 2,3 × 10-5 K-1 e o coeficiente de
dilatação volumétrico da glicerina de 5,1 × 10-4 K-1. Se a temperatura do sistema taçaglicerina for aumentada para 39°C, a glicerina transbordará ou não? Em caso afirmativo,
determine o volume transbordado; em caso negativo, determine o volume de glicerina que
ainda caberia no interior da taça.
8) Pares metálicos constituem a base de funcionamento de certos disjuntores elétricos,
que são dispositivos usados na proteção de instalações elétricas contra curtos-circuitos.
Considere um par metálico formado por uma haste de latão e outra de aço, que, na
temperatura ambiente, têm comprimento L = 4,0 cm. A variação do comprimento da haste,
L, devida a uma variação de temperatura T, é dada por L = LT, onde  é o
coeficiente de dilatação térmica linear do material.
Se a temperatura aumentar de 60 °C, qual será a diferença entre os novos comprimentos
das hastes de aço e de latão? Considere que as hastes não estão presas uma à outra, e
que Lat = 1,9 × 10-5°C-1 e ‘Aço = 1,3 ×10-5°C-1.
9) Uma barra de aço e uma barra de vidro têm o mesmo comprimento à temperatura de
0 °C, mas, a 100 °C, seus comprimentos diferem de 0,1 cm.
(Considere os coeficientes de dilatação linear do aço e do vidro iguais a 12 x IO-6 °C-1 e 8
x IO-6 °C -1 respectivamente.)
Qual é o comprimento das duas barras à temperatura de 0 °C?
10) Uma prensa mecânica passou tanto tempo fora de uso que seu parafuso central,
constituído de alumínio, emperrou na região de contato com o suporte de ferro, conforme
mostrado nas figuras 1 e 2, abaixo.
Chamado para desemperrar o parafuso, um mecânico, após verificar numa tabela os
coeficientes de dilatação volumétrica do alumínio e do ferro, resolveu o problema.
Informações
questão:
necessárias
para
a
solução
da
• Coeficiente de dilatação linear do alumínio (Al):
-6 o -1
24,0 x 10 C
• Coeficiente de dilatação linear do ferro (Fe):
-6 o -1
11,0 x 10 C
• A variação de comprimento de um sólido, ΔL,
devido a uma variação de temperatura, ΔT, é dada
por ΔL = (L – L0) = αL0ΔT, em que
L e L0 são, respectivamente, os comprimentos final
e inicial do sólido, e α é o seu coeficiente de
dilatação linear.
a) Para desemperrar o parafuso, considerando os coeficientes de dilatação do Al e do Fe,
o mecânico esfriou ou aqueceu o conjunto? Justifique sua resposta.
b) Supondo que, inicialmente, os diâmetros do parafuso e do furo do suporte eram iguais,
determine a razão entre as variações dos seus diâmetros após uma variação de
temperatura igual a 100 0C.
11) A água do radiador de um automóvel em funcionamento atinge a temperatura máxima
de 95o Celsius, recebendo 25.200 Joules a cada 1 segundo (potência térmica). Quando
um "aditivo para radiador" é acrescentado à água, o calor específico da solução é de
5250 J/kg°C, sem mudança na sua densidade. Caso essa solução a 80°C fosse injetada
no motor em lugar da água, e absorvesse 25.200 Watts de potência térmica, qual seria a
sua temperatura na saída do motor?
12) A incidência de raios durante as tempestades provoca um prejuízo anual as
empresas de energia elétrica de 500 milhões de reais.
Um estudo recente mostrou que a cidade de São Paulo e cidades vizinhas apresentam a
maior incidência de descargas elétricas no Brasil.
Segundo os especialistas as razões são a poluição e as altas temperaturas, formando
"ilhas urbanas de calor".
Uma das causas desse efeito é o calor absorvido pelas superfícies escuras, como as ruas
asfaltadas e as coberturas de prédios. A substituição de materiais escuros por materiais
alternativos claros reduziria esse efeito. A figura mostra a temperatura do pavimento de
dois estacionamentos, um recoberto com asfalto e o outro com 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 período
apresentado?
c) O
asfalto
aumenta
de
temperatura entre 8h00 e 13h00.
Em um pavimento asfaltado de
10.000 m2 e com uma espessura
de 0,1 m, qual a quantidade de
calor necessária para aquecer o
asfalto nesse período? Despreze
as perdas de calor. A densidade do asfalto é 2.300 kg/m3 e seu calor específico é
c = 0,75kJ/kg°C.
13) O governo federal criou uma campanha para o desarmamento da população,
estimulando a troca de armas de fogo por dinheiro. No entanto, o uso dessas armas por
criminosos é bem significativo, vitimando dezenas de pessoas diariamente nas grandes
cidades. Considere que uma bala perdida, de massa igual a 2 g, atinja uma parede de
madeira de um bar. A velocidade com que esta bala é disparada é de 200 m/s. Considere
que toda a energia térmica gerada pelo impacto serve apenas para aumentar a
temperatura da bala.
a) Determine a energia cinética da bala antes do impacto.
b) Dado o calor específico do material da bala igual a 234 J/kg°C, qual a variação de
temperatura da bala, supondo que toda a energia cinética é transformada em calor
no momento que a bala penetra na madeira?
14) Em dias muito quentes e secos, como os do último verão europeu, quando as
temperaturas atingiram a marca de 40°C, nosso corpo utiliza-se da transpiração para
transferir para o meio ambiente a energia excedente em nosso corpo. Através desse
mecanismo, a temperatura de nosso corpo é regulada e mantida em torno de 37°C. No
processo de transpiração, a água das gotas de suor sofre uma mudança de fase a
temperatura constante, na qual passa lentamente da fase líquida para a gasosa,
consumindo energia, que é cedida pelo nosso corpo. Se, nesse processo, uma pessoa
perde energia a uma razão de 113 J/s, e se o calor latente de vaporização da água é de
2,26 x 103 J/g, determine a quantidade de água perdida na transpiração pelo corpo dessa
pessoa em 1 hora.
15) Duas peças metálicas de massas iguais, uma de ferro e a outra de chumbo,
inicialmente a 100°C, são colocadas em contato térmico com um grande bloco de gelo a
0°C. Após o equilíbrio térmico das peças com o gelo, o calor fornecido pela peça de ferro
deixa m(F) gramas de gelo fundido, enquanto que o calor fornecido pela peça de chumbo
deixa m(C) gramas de gelo fundido. O calor específico do ferro vale aproximadamente
0,45 J/g.°C e o do chumbo, 0,15 J/g.°C.
a) Qual o valor da razão m(F)/m(C)?
b) Sabendo que m(F) = 90 g e que o calor latente de fusão do gelo vale 320 J/g, qual
o valor da massa M de cada peça metálica?
16) Um recipiente de capacidade térmica desprezível e isolado termicamente contém 25
kg de água à temperatura de 30°C.
a) Determine a massa de água a 65°C que se deve despejar no recipiente para se
obter uma mistura em equilíbrio térmico à temperatura de 40°C.
b) Se, em vez de 40°C, quiséssemos uma temperatura final de 20°C, qual seria a
massa de gelo a 0°C que deveríamos juntar aos 25 kg de água a 30°C?
Considere o calor específico da água igual a 4,0 J/g.°C e o calor latente de fusão do gelo
igual a 320 J/g.
17) Uma massa de 20 g de gelo, inicialmente a –20oC, é aquecida até converter-se em
vapor de água.
A temperatura dessa substância em função do calor absorvido por ela durante esse
processo está representada neste gráfico:
Por conveniência, nesse gráfico, o eixo correspondente ao calor absorvido não está em
escala.
1. Com base nessas informações, CALCULE o calor específico do gelo.
2. Um pedaço de ferro de 100 g, inicialmente a 100 oC, é colocado junto com 20 g de
gelo, a 0 oC , dentro de uma caixa de isopor, que, em seguida, é fechada.
Despreze a capacidade térmica da caixa e considere o isopor um bom isolante térmico.
Sabe-se que o calor específico do ferro é igual a 0,11 cal/(g oC).
18) Duas esferas metálicas, A e B, de massas iguais e confeccionadas com materiais
diferentes são colocadas perto de fontes idênticas de calor.
As duas esferas recebem a mesma quantidade de calor e, após isso, são isoladas até
atingirem o equilíbrio termodinâmico. Verifica-se que a variação da temperatura de A é
duas vezes maior do que a de B.
Defina o calor específico, identificando todas as grandezas envolvidas nessa definição, e
indique a razão entre os calores específicos das esferas A e B.
19) Com o objetivo de melhorar de uma contusão, um atleta envolve sua coxa com uma
bolsa com 500 g de
água gelada a 0 oC. Depois de transcorridos 30 min, a temperatura da bolsa de água
atinge 18oC. Supondo
que todo o calor absorvido pela água veio da coxa do atleta, CALCULE a perda média de
calor por unidade de tempo.Dê sua resposta em cal/s.
20) Uma panela de pressão com volume interno de 3,0 litros e contendo 1,0 litro de água
é levada ao fogo. No equilíbrio térmico, a quantidade de vapor de água que preenche o
espaço restante é de 0,2 mol. A válvula de segurança da panela vem ajustada para que
a pressão interna não ultrapasse 4,1 atm. Considerando o vapor de água como um gás
ideal e desprezando o pequeno volume de água que se transformou em vapor,
CALCULE a temperatura, em Kelvin, atingida dentro da panela.
21) Para resfriar um motor de automóvel, faz-se circular água pelo mesmo. A água entra
no motor a uma temperatura de 80°C com vazão de 0,4L/s, e sai a uma temperatura de
95°C. A água quente é resfriada a 80°C no radiador, voltando em seguida para o motor
através de um circuito fechado.
DETERMINE a potência térmica absorvida pela água ao passar pelo motor.
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Considere: calor específico da água igual a 4200J/kg°C e sua densidade igual a 1000kg/m .
22) Um homem mantém uma dieta de 3000 kcal diárias e toda essa energia é consumida
por seu organismo a cada dia. Assim ao final do mês (30 dias), seu organismo pode ser
considerado como um aparelho elétrico.
CALCULE a energia consumida após um mês.
1 kW.h é a energia consumida em uma hora por um
equipamento que desenvolve um potência de 1 kW.
1 cal = 4 J
23) No Rio de Janeiro, a temperatura ambiente chegou a atingir, no verão de 1998, o
valor de 50o C. Qual seria o valor dessa temperatura, se lida num termômetro na escala
Fahrenheit?
24) A temperatura média do corpo humano é 36o C. Determine o valor dessa temperatura
na escala Fahrenheit.
26) Dois termômetros graduados, um na escala Fahrenheit e outro na escala Celsius,
registram o mesmo valor numérico para a temperatura quando mergulhados num líquido.
Determine a temperatura desse líquido.