Lista de Exercícios
Aluno (a): ________________________________Nº. ____
Pré Universitário
Uni-Anhanguera
Professor: Fabrízio Gentil
Série: 2o ano
Disciplina: Física - Calorimetria
01 - (ACAFE SC)
Em clínicas de reabilitação realiza-se tratamento com pacientes em piscinas aquecidas.
Uma determinada piscina contém 60 m3 de água, a uma temperatura de 10ºC, cuja
densidade é 1,0 g/cm3. Desprezando as perdas de calor para o meio ambiente, deseja-se
aquecer a água da piscina até atingir uma temperatura de 25ºC.
A alternativa correta que apresenta a quantidade de calor, em cal, para realizar tal intento
é:
a)
b)
c)
d)
1,5×106
2,0×105
1,0×107
3,0×106
02 - (PUC RJ)
Um líquido é aquecido através de uma fonte térmica que provê 50,0 cal por minuto.
Observa-se que 200 g deste líquido se aquecem de 20,0 ºC em 20,0 min.
Qual é o calor específico do líquido, medido em cal/(g ºC)?
a)
b)
c)
d)
e)
0,0125
0,25
5,0
2,5
4,0
03 - (MACK SP)
Um estudante no laboratório de física, por descuido, colocou 200 g de água liquida (calor
específico 1 cal/(g.ºC)) a 100 ºC no interior de um calorímetro de capacidade térmica 5
cal/ºC, que contém 100 g de água a 20 ºC. A massa de água líquida a 0 ºC, que esse aluno
deverá adicionar no calorímetro, para que a temperatura de equilíbrio térmico volte a ser
20 ºC, é
a)
b)
c)
d)
e)
900
800
700
600
500
g
g
g
g
g
04 - (UDESC)
Assinale a alternativa que corresponde à temperatura final de equilíbrio quando 10,0g de
gelo à temperatura de –10,0°C são adicionados a 90,0g de água à temperatura de 50,0°C.
a)
b)
34,2°C
40,3°C
1
c)
d)
e)
36,5°C
42,0°C
35,1°C
05 - (PUC RJ)
Três cubos de gelo de 10,0 g, todos eles a 0,0 ºC, são colocados dentro de um copo vazio e
expostos ao sol até derreterem completamente, ainda a 0,0 ºC.
Calcule a quantidade total de calor requerida para isto ocorrer, em calorias.
Considere o calor latente de fusão do gelo LF = 80 cal/g
a)
b)
c)
d)
e)
3,7×10–1
2,7×101
1,1×102
8,0×102
2,4×103
06 - (FPS PE)
Qual a quantidade de calor necessária para derreter totalmente uma barra de gelo de
massa m = 0,8 Kg, inicialmente na temperatura –10º C, e manter o líquido resultante na
temperatura final 0º C? Considere que o calor específico do gelo vale cgelo = 2220 J/Kg⋅K e
que o calor latente de fusão do gelo é igual a LF = 333000 J/Kg.
a)
b)
c)
d)
e)
284160 Joules
142080 Joules
568320 Joules
71040 Joules
852480 Joules
07 - (UNIRG)
Um certo forno de micro-ondas promete entregar uma potência de 500 W no seu interior.
Usando esse forno, um indivíduo deseja transformar 100 g de gelo a uma temperatura de –
10 °C em água líquida a 20 °C. Supondo-se que as micro-ondas geradas no interior do
forno sejam 100% absorvidas pelas moléculas de água, quantos segundos serão
necessários para que a transformação ocorra?
Dados:
calor específico do gelo = 2,1 J/g·K
calor específico da água = 4,2 J/g·K
calor latente de fusão do gelo = 335 J/g
a)
b)
c)
d)
67,0
71,2
83,8
88,0
08 - (UFSC)
Em uma aula experimental de física sobre calorimetria, o professor pede para que os alunos
aqueçam duas substâncias diferentes, com 400 g cada, fazendo uso de um aquecedor
elétrico. Desprezando eventuais perdas de calor para o meio ambiente, o professor
considera a potência efetiva do aquecedor em 400 cal/min. O professor pede que os alunos
registrem os dados experimentais em uma tabela e construam um gráfico. Abaixo é
apresentado um dos gráficos construídos pelos alunos.
2
31
Sub. A
Sub. B
30
29
28
27
25
o
T( C)
26
24
23
22
21
20
19
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
2,2
Q(kcal)
Considere o gráfico acima e responda às perguntas abaixo.
a)
b)
c)
O experimento realizado pelos alunos permite encontrar, através da inclinação da reta,
uma grandeza física característica de cada substância. Qual é esta grandeza física?
Com base em princípios físicos, explicitando o raciocínio físico e matemático, qual das
substâncias possui o maior valor para a grandeza física apontada no item anterior?
Admitindo que a substância A seja uma enzima e que ela possua temperatura inicial de
20º C, o que acontece com a enzima após 30 minutos de aquecimento pelo aquecedor
elétrico mencionado? Justifique sua resposta com base nos princípios da física e da
biologia. Apresente os cálculos necessários.
09 - (UFPE)
O calor necessário para fundir uma certa massa de uma substância é igual ao calor
necessário para aumentar em 30K a temperatura da mesma massa da substância
multiplicado por uma constante A. Se A = 2,5, quanto vale a razão Lf/c, em K, entre o calor
de fusão Lf e o calor específico c desta substância?
10 - (UERJ)
Considere X e Y dois corpos homogêneos, constituídos por substâncias distintas, cujas
massas correspondem, respectivamente, a 20 g e 10 g.
O gráfico abaixo mostra as variações da temperatura desses corpos em função do calor
absorvido por eles durante um processo de aquecimento.
Determine as capacidades térmicas de X e Y e, também, os calores específicos das
substâncias que os constituem.
11 - (UFRN)
A potência de um condicionador de ar é medida em BTU (British Thermal Unit, ou Unidade
Termal Britânica). 1 BTU é definido como a quantidade necessária de energia para se elevar
a temperatura de uma massa de uma libra de água em um grau Fahrenheit.
3
O cálculo de quantos BTUs serão necessários para cada ambiente leva em consideração a
seguinte regra: 600 BTUs por metro quadrado para até duas pessoas, e mais 600 BTUs por
pessoa ou equipamento que emita calor no ambiente.
De acordo com essa regra, em um escritório de 12 metros quadrados em que trabalhem
duas pessoas e que haja um notebook e um frigobar, a potência do condicionador de ar
deve ser
a)
b)
c)
d)
15.600 BTUs.
8.400 BTUs.
7.200 BTUs.
2.400 BTUs.
12 - (FUVEST SP)
Em um recipiente termicamente isolado e mantido a pressão constante, são colocados 138
g de etanol líquido. A seguir, o etanol é aquecido e sua temperatura T é medida como
função da quantidade de calor Q a ele transferida. A partir do gráfico de TxQ, apresentado
na figura abaixo, pode-se determinar o calor específico molar para o estado líquido e o calor
latente molar de vaporização do etanol como sendo, respectivamente, próximos de
a)
b)
c)
d)
e)
0,12
0,12
0,21
0,21
0,35
kJ/(mol°C)
kJ/(mol°C)
kJ/(mol°C)
kJ/(mol°C)
kJ/(mol°C)
e
e
e
e
e
36 kJ/mol.
48 kJ/mol.
36 kJ/mol.
48 kJ/mol.
110 kJ/mol.
Note e adote:
Fórmula do etanol: C2H5OH
Massas molares: C(12 g/mol), H(1 g/mol), O(16 g/mol)
13 - (FPS PE)
Uma barra de gelo com massa igual a 5 Kg está a uma temperatura igual a 0º C. Considere
que o calor latente de fusão do gelo vale LF = 333000 J/Kg. A quantidade de calor
necessária para derreter completamente a barra de gelo será de aproximadamente:
a)
b)
c)
d)
e)
3,33
1,50
2,50
1,67
5,00
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
10+5
10+4
10+7
10+6
10+4
Joules
Joules
Joules
Joules
Joules
4
14 - (UFPR)
O gráfico abaixo, obtido experimentalmente, mostra a curva de aquecimento que relaciona
a temperatura de uma certa massa de um líquido em função da quantidade de calor a ele
fornecido.
Sabemos que, por meio de gráficos desse tipo, é possível obter os valores do calor
específico e do calor latente das substâncias estudadas. Assinale a alternativa que fornece
corretamente o intervalo em que se pode obter o valor do calor latente de vaporização
desse líquido.
a)
b)
c)
d)
e)
AB.
BD.
DE.
CD.
EF.
15 - (UERJ)
Em um reator nuclear, a energia liberada na fissão de 1 g de urânio é utilizada para
evaporar a quantidade de 3,6 x 104 kg de água a 227 oC e sob 30 atm, necessária para
movimentar uma turbina geradora de energia elétrica.
Admita que o vapor d’água apresenta comportamento de gás ideal.
O volume de vapor d’água, em litros, gerado a partir da fissão de 1 g de urânio,
corresponde a:
a)
b)
c)
d)
1,32
2,67
3,24
7,42
x
x
x
x
105
106
107
108
16 - (UECE)
O gráfico abaixo ilustra a temperatura de certa quantidade de água em função da energia
fornecida.
5
Considerando o calor específico do gelo 2090 J/(kg⋅ºC) e 3,33×105 J/kg seu calor latente de
fusão, a massa de água gerada após fundir todo o gelo é, aproximadamente,
a)
b)
c)
d)
159 kg.
1 kg.
159 g.
1 g.
17 - (MACK SP)
Um estudante, no laboratório de Física de sua escola, forneceu calor a um corpo de massa
50 g, utilizando uma fonte térmica de potência constante. Com as medidas obtidas,
construiu o gráfico ao lado, que representa a quantidade de calor ∆Q recebida pelo corpo
em função de sua temperatura t. Analisando o gráfico, pode-se afirmar que o calor
específico, no estado sólido e o calor latente de vaporização da substância que constitui o
corpo, valem, respectivamente,
a)
b)
c)
d)
e)
0,6
0,4
0,4
0,3
0,3
cal/(g.ºC)
cal/(g.ºC)
cal/(g.ºC)
cal/(g.ºC)
cal/(g.ºC)
e
e
e
e
e
12 cal/g
12 cal/g
6 cal/g
12 cal/g
6 cal/g
18 - (IFPE)
Uma amostra de determinada substância com massa 30g encontra-se inicialmente no
estado liquido, a 60°C. Está representada pelo gráfico ao lado a temperatura dessa
substância em função da quantidade de calor por ela cedida. Analisando esse gráfico, é
correto afirmar que
a)
a temperatura de solidificação da substância é 10°C.
6
b)
c)
d)
e)
o calor específico latente de solidificação é –1,0 cal/g.
o calor específico sensível no estado líquido é 1/3 cal/gºC.
o calor específico sensível no estado sólido é 1/45 cal/gºC.
ao passar do estado líquido a 60ºC para o sólido a 10°C a substância perdeu 180 cal.
19 - (UEMA)
Em uma torneira, a temperatura da água era de 27ºC. Um aluno de Física construiu um
aquecedor solar, obtendo nessa torneira uma temperatura da água de 70ºC. Para ferver
2kg de água o ganho de energia térmica em joule será de:
Considere 1cal = 4,19J
a)
b)
c)
d)
e)
8,6x105
3,6x105
8,6x106
3,6x104
3,6x106
20 - (FMJ SP)
Para que a prata pura possa ser vendida em quantidades diferentes, ela é derretida, é
jogada em água. Como resultado, solidificam-se filetes e gotas de diversos tamanhos,
facilitando a pesagem, que é feita tal qual se faz na venda de cereais a granel. Quando 100
g de prata passam por esse processo, a quantidade de água que a esfria atinge a
temperatura de 62 ºC que, no caso, é a temperatura do equilíbrio térmico. Se a prata que
foi jogada na água encontrava-se completamente líquida e em seu ponto de fusão,
admitindo que todo o calor perdido pela prata é absorvido pela água, o valor absoluto da
quantidade de calor transferida pela prata para a água é, em joules, aproximadamente,
Dados:
calor específico da prata no estado sólido = 230 J/(kg ⋅ ºC)
calor latente de fusão da prata = 100 ⋅ 103 J/kg
ponto de fusão da prata = 962 ºC
a)
b)
c)
d)
e)
18
21
26
29
31
000.
000.
000.
000.
000.
21 - (UNISA SP)
Luísa, uma garota muito esperta e prestativa, tem, entre suas tarefas em casa, encher as
forminhas de gelo com água e colocá-las no congelador. Em determinado dia, a menina
usou 250 g de água, à temperatura de 20 ºC para congelar. Seu congelador utiliza potência
constante de 5,0 cal/s para formar o gelo, cujo calor latente de solidificação é igual a 80
cal/g. Sendo o calor específico da água igual a 1,0 cal/g.ºC, para encontrar a água colocada
totalmente convertida em gelo, Luísa deverá abrir o congelador em, no mínimo,
a)
b)
c)
d)
e)
1
2
3
4
5
000
000
000
000
000
s.
s.
s.
s.
s.
22 - (ESCS DF)
No interior de um calorímetro ideal, são inseridos 10,0g de vapor d’água a 100ºC e 67,5g
de gelo a 0ºC, sempre à pressão atmosférica. Sabendo-se que o calor latente de fusão do
7
gelo é 80cal/g e que o calor latente da liquefação do vapor é 540cal/g, podemos afirmar
que, após estabelecido o equilíbrio térmico, há, dentro do calorímetro, apenas:
a)
b)
c)
d)
e)
vapor d’água a 100ºC;
vapor d’água e água a 100ºC;
água a uma temperatura entre 0ºC e 100ºC;
água e gelo a 0ºC;
gelo a 0ºC.
23 - (UECE)
Considerando que os calores específico e latente de vaporização da água são
respectivamente c = 4190 J/kg.K e L = 2256 kJ/kg, a energia mínima necessária para
vaporizar 0,5 kg de água que se encontra a 30ºC, em kJ, e aproximadamente:
a)
b)
c)
d)
645
1275
1940
3820
TEXTO: 1 - Comum à questão: 24
Dados:
Velocidade da luz no vácuo: 3,0 × 108 m/s
Aceleração da gravidade: 10 m/s2
1
= 9, 0 × 10 9 Nm 2 /C 2
4 πε 0
Calor específico da água: 1,0 cal/gºC
Calor latente de evaporação da água: 540 cal/g
24 - (UFPE)
Uma massa m de água, inicialmente a 19 ºC, é aquecida durante 10 min numa boca de
fogão que emite calor a uma taxa constante. A variação da temperatura da água com o
tempo de aquecimento é mostrada na figura abaixo. Determine a porcentagem de água que
evaporou durante o processo.
TEXTO: 2 - Comum à questão: 25
Para seus cálculos, sempre que necessário, utilize os seguintes valores para as constantes
físicas:
8
25 - (UERJ)
Uma pessoa, com temperatura corporal igual a 36,7 ºC, bebe
1
litro de água a 15 ºC.
2
Admitindo que a temperatura do corpo não se altere até que o sistema atinja o equilíbrio
térmico, determine a quantidade de calor, em calorias, que a água ingerida absorve do
corpo dessa pessoa.
GABARITO:
1) Gab: A
2) Gab: B
3) Gab: B
4) Gab: C
5) Gab: E
6) Gab: A
7) Gab: D
8) Gab:
9) Gab: 75
10) Gab:
Capacidades térmicas
CX = 10 cal/K
CY = 4 cal/K
Calores específicos
cX = 0,5 cal⋅g–1⋅K–1
cY = 0,4 cal⋅g–1⋅K–1
11) Gab: B
12) Gab: A
13) Gab: D
14) Gab: C
15) Gab: B
16) Gab: D
17) Gab: B
18) Gab: B
9
19) Gab: B
20) Gab: E
21) Gab: E
22) Gab: C
23) Gab: B
24) Gab: 15%
25) Gab: Q = 10.850 cal
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