Lista de Exercícios - Aula 3
Calorimetria
A – Calor Específico
1 - Exemplo 18.1 – Tipler pág 602 6a ed
Um joalheiro está criando peças de ouro. Para isto, ele precisa fundir o ouro para
preencher os moldes. Quanto calor é necessário para elevar a temperatura de 3 kg de
ouro de 22 oC para 1.063 oC que é o ponto de fusão do ouro?
R – 393 k J
2 - Ex 26 – pág 659 – Tipler 5a ed Ex 28 – pág 630 6a ed
Uma casa solar contém 105 kg de concreto (calor específico = 1,0 kJ/kg.K) Que quantidade
de calor é liberada pelo concreto quando ele se resfria de 25 oC para 20o C?
R : Q = 500 M J
3 - Ex. 35 E, pág 161, Halliday 6a ed
Um pequeno aquecedor elétrico de imersão é usado para aquecer 100 g de água com uma
xícara de café instantâneo. O aquecedor está rotulado com “200 watts”, o que significa
que ele converte energia elétrica em energia térmica nesta taxa. Calcule o tempo
necessário para levar toda esta água de 23 oC para 100 oC, ignorando quaisquer perdas de
calor.
R- 161 s
4 - A potência elétrica dissipada por um aquecedor de imersão é de 200 W. Mergulha-se o
aquecedor num recipiente que contém 1 litro de água a 20 °C. Supondo que 70% da
potência dissipada pelo aquecedor sejam aproveitados para o aquecimento da água,
quanto tempo será necessário para que a temperatura da água atinja 90 °C?
R : t = 2.090 s.
5 – Em um aquário de 10 L, completamente cheio de água, encontra-se um pequeno
aquecedor de 60 W (J/s). Sabendo-se que em 25 min a temperatura da água aumentou
2 °C, pergunta-se:
a) Que quantidade de energia foi absorvida pela água?
b) Que fração da energia fornecida pelo aquecedor foi perdida para o exterior?
R a- 83.600 J b – 7,11%
6 - Um forno de micro-ondas produz ondas eletromagnéticas que aquecem os alimentos
colocados no seu interior, ao provocar a agitação e o atrito entre suas moléculas. Se
colocarmos no interior do forno um copo com 250 g de água a 20°C, quanto tempo será
necessário para aquecê-lo a 100°C? Suponha que as microondas produzem 10.000 cal/min
na água e despreze a capacidade térmica do copo.
7 - Em um dia quente, um estudante bebe uma garrafa de água de 500 ml a 10°C.
Admitindo que a temperatura dessa pessoa é de 36,5°C, responda:
a) Qual é a energia que essa pessoa transfere para a água?
b) Caso a energia absorvida pela água fosse totalmente utilizada para acender uma
lâmpada de 60 W, durante quanto tempo ela permaneceria acesa?
8 - Um chuveiro elétrico de potência 4,0 kW deixa passar água com vazão de 10L/min. A
água fria entra a 20 oC. Determine a temperatura da água quente que sai do chuveiro.
B – Troca de calor
9 - Quando dois corpos de tamanhos diferentes estão em contato e em equilíbrio térmico
e ambos isolados do meio ambiente, pode-se dizer que:
c)
d)
e)
f)
g)
o corpo maior é o mais quente;
o corpo menor é o mais quente;
o corpo maior cede calor para o corpo menor;
não há troca de calor entre os corpos;
o corpo menor cede calor para o corpo maior.
10- Dois corpos sólidos receberam a mesma quantidade de calor e sofreram o mesmo
aumento de temperatura. Podemos concluir que os corpos têm mesma (o):
a)
b)
c)
d)
e)
massa,
densidade,
calor específico,
capacidade térmica,
coeficiente de dilatação.
11 - Uma chapa de aço de 200 kg e a 500 oC é mergulhada em uma piscina contendo
5.000 L de água a 10 oC para resfriamento. Qual a temperatura final da chapa, após atingir
o equilíbrio térmico com a água?
12 - Dona Joana é cozinheira e precisa de água a 80 oC para sua receita. Como não tem um
termômetro, decide misturar água fria, que obtém de seu filtro, a 25 oC, com água
fervente. Só não sabe em que proporção deve fazer a mistura. Resolve, então, pedir ajuda
a seu filho, um excelente aluno em física. Após alguns cálculos, em que levou em conta o
fato de morarem no litoral, e em que desprezou todas as possíveis perdas de calor, ele
orienta sua mãe a misturar um copo de 200 mL de água do filtro com uma quantidade de
água fervente, em mL, igual a
a) 800 ml.
b) 750 ml.
c) 625 ml.
d) 600 ml.
e) 550 ml.
13 - Exemplo. 18.2 – pág 627– Tipler 5a ed Exemplo 18.2 – pág 602 6a ed
Para medir o calor específico do chumbo, uma pessoa aquece 600 g de granalha de
chumbo até a temperatura de 100 oC e depois coloca esse conteúdo em um calorímetro
de alumínio com 200 g de massa, contendo 500 g de água, inicialmente a 17,3 oC. Se a
temperatura final do conjunto for 20 oC, qual o calor específico do chumbo?
R : c = 0,128 k J/ kg.K
14 - (Ex. 33, pág. 134, Sears 10a ed) Um engenheiro está desenvolvendo um novo projeto
de máquina. Uma das partes móvel da máquina contém 1,60 kg de alumínio e 0,3 kg de
ferro sendo que ela deve operar a uma temperatura de 210 oC. Qual é o calor necessário
para elevar sua temperatura de 20 oC até 210 oC? R - 300,3 kJ
15 – Na determinação do calor específico 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
calorímetro de cobre bem isolado. O calor específico do cobre é 0,39 . 103 J/kg K e a
massa de cobre no calorímetro é de 150 g. No interior do calorímetro há 200 g de água,
cujo calor específico é 4,18 . 103 J/kg K. A temperatura do calorímetro e da água antes de
receber a amostra aquecida era de 21,0 °C. Após receber a amostra e restabelecido o
equilíbrio térmico, a temperatura atingiu 24,6 °C. Determine o calor específico do metal
em questão.
R - 0,67 . 103 J/kg K.
B - Mudança de Fase
16 - Exemplo. 18.3 – pág 631– Tipler 5a ed Exemplo 18.3 – pág 604 6a ed
Qual a quantidade de calor necessário para transformar 1,5 kg de gelo – 20 oC e 1 atm em
vapor a 100 oC?
R : Q = 4,58 M J
17 - Um vendedor ambulante coloca 10 kg de gelo a 0 oC e 20 garrafas de água com 500 ml
cada, a uma temperatura inicial de 30 oC dentro de uma caixa de isopor fechada. Após
alguns minutos o sistema entra em equilíbrio térmico. Qual a massa de gelo que ainda
resta na caixa, após o equilíbrio térmico? R : m =
18 - Ex 28 – pág 659 – Tipler 5a ed Ex 30 – pág 630 6a ed
Que quantidade de calor deve ser removida, quando 100 g de vapor a 150 oC são
resfriados e congelados, transformando-se em 0,1 kg de gelo a 0 oC?
R : Q = 74,4 kcal
19 – Num calorímetro de cobre de massa 60 g à temperatura de 60 oC são adicionados 20
g de gelo a -8 oC e 300 g de prata sólida. Determine:
a) a temperatura de equilíbrio, sabendo-se que a temperatura inicial da prata é 300 oC;
b) a temperatura inicial da prata, para que o equilíbrio no calorímetro se estabeleça a
0 oC somente com água líquida.
R : tf = 87,08 oC e ti = 79,94 oC
20 – (Ex 41 – pág 660 – Tipler 5a ed Ex 41 – pág 631 6a ed)
Um calorímetro de alumínio com 200 g de massa, contém 500 g de água a 20 oC. Uma
amostra de 100 g de gelo, resfriado a -20 oC é colocada no calorímetro.
a) Determine a temperatura final do sistema, desprezando as perdas de calor.
b) Uma segunda amostra de gelo, com 200 g a uma temperatura de -20 oC, é
adicionada ao sistema. Que quantidade de gelo sobrará no sistema após o
equilíbrio térmico ter sido alcançada?
R - a) T = 276 K b) m = 0,1998 kg