(Física -Ensino Médio/Vestibular) – Lista de Exercício – Calorimetria II

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Questão

(PUC – Campinas – 2016) Um dispositivo mecânico usado para medir o equivalente mecânico do calor recebe 250 J de energia mecânica e agita, por meio de pás, 100 g de água que acabam por sofrer elevação de 0,50° C de sua temperatura. Adote 1 cal = 4,2 J e ca´gua=1,0cal/g∘C. O rendimento do dispositivo nesse processo de aquecimento é de
a) 16%.
b) 19%.
c) 67%.
d) 81%.
e) 84%.

Solução (clique aqui)


Questão

Um aquecedor de imersão (ebulição) dissipa 200 W de potência, utilizada totalmente para aquecer 100 g de água, durante 1 minuto. Qual a variação de temperatura sofrida pela água? Considere 1 cal = 4 J e cágua = 1 cal/g.ºC.

Solução: 

1) De posse da fórmula da potência, pode-se calcular a energia liberada naquele intervalo. Como a potência é dada no sistema internacional de unidades, calculamos com base na transformação $$1 min = 60 s$$.

\[200=P=\frac{Q}{t}=\frac{Q}{60}\Longrightarrow Q=60\cdot 200 = 12000 J\].

2) 

1 cal ———- 4 J

$$x$$ ———- 120000 J

$$4x=120000\Longrightarrow x =\frac{120000}{4}=3000$$ cal.

3) Com a fórmula do calor específico, temos:

\[3000=Q=m\cdot c\cdot\Delta\theta = 100\cdot 1\cdot \Delta\theta\Longrightarrow \Delta\theta=\frac{3000}{100}=30C\].


Questão

(FEI) Um calorímetro contém 200 mL de água, e o conjunto está à temperatura de 20°C. Ao ser juntado ao calorímetro 125 g de uma liga a 130°C, verificamos que após o equilíbrio térmico a temperatura final é de 30°C. Qual é a capacidade térmica do calorímetro? Dados: calor específico da liga 0,20 cal/g°C; calor específico da água: 1 cal/g°C.

a) 50 cal/°C

b) 40 cal/°C

c) 30 cal/°C

d) 20 cal/°C

e) 10 cal/°C

Temos aqui que a soma das energias da água, da liga e do calorímetro é zero, então \[Q_{w} + Q_{L} + Q_{c} = 0 \longrightarrow m_{w}\cdot c_{w}\cdot\Delta T_{w} + m_{L}\cdot c_{L}\cdot\Delta T_{L} + C_{c}\cdot\Delta T_{c} = 0 \longrightarrow 200\cdot 1\cdot (20 – 30) + 125\cdot 0,2\cdot (130 – 30) + C_{c}\cdot (20 – 30) = 0 \longrightarrow C_{c} = 50\, cal/^{\circ} C\] Resposta: letra A.


Questão

(UNESP)

A energia contida nos alimentos

Para determinar o valor energético de um alimento, podemos queimar certa quantidade desse produto e, com o calor liberado, aquecer determinada massa de água. Em seguida, mede-se a variação de temperatura sofrida pela água depois que todo o produto foi queimado, e determina-se a quantidade de energia liberada na queima do alimento. Essa é a energia que tal alimento nos fornece se for ingerido. No rótulo de um pacote de castanha-de-caju, está impressa a tabela a seguir, com informações nutricionais sobre o produto.

Considere que 150 g de castanha tenham sido queimados e que determinada massa m de água, submetida à chama dessa combustão, tenha sido aquecida de 15°C para 87°C. Sabendo que o calor específico da água líquida é igual a 1 cal/(g°C) e que apenas 60% da energia liberada na combustão tenha efetivamente sido utilizada para aquecer a água, é correto afirmar que a massa m, em gramas, de água aquecida era igual a
(A) 10 000.
(B) 5 000.
(C) 12 500.
(D) 7 500.
(E) 2 500.

Solução (clique aqui):


 Questão

(PUC- Campinas) Uma barra de cobre de massa 200g é retirada do interior de um forno, onde estava em equilíbrio térmico, e colocada dentro de um recipiente de capacidade térmica 46 cal/°C que contém 200 g de água a 20°C. A temperatura final de equilíbrio é de 25°C. A temperatura do forno, em °C, é aproximadamente igual a: (Dado: cCOBRE = 0,03 cal/g°C)

a) 140

b) 180

c) 230

d) 280

e) 300

Aqui temos as trocas de energia entre água, calorímetro e a barra de cobre. A soma dessas trocas é zero, pois não há perda de energia, então \[Q_{w} + Q_{c} + Q_{b} = 0 \longrightarrow m_{w}\cdot c_{w}\cdot\Delta T_{w} + C_{c}\cdot\Delta T_{c} + m_{b}\cdot c_{b}\cdot\Delta T_{b} = 0 \longrightarrow 200\cdot 1\cdot (20 – 25) + 46\cdot (20 – 25) + 200\cdot 0,03\cdot (T_{i} – 25) = 0 \longrightarrow T_{i} = 230^{\circ} C\] Resposta: letra C.


Questão

 (FEI – 2016/Meio do Ano) Em um calorímetro ideal são colocados 200 g de gelo a -10℃ e 100 g de água a. 30℃. Após o equilíbrio térmico, é correto afirmar que a massa de gelo no calorímetro é:

Dados: calor específico da água = 1 cal/(g℃)

calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g

calor específico do gelo = 0,5 cal/(g℃)

a) 25 g

b) 75 g

c) 100 g

d) 150 g

e) 175 g

Solução:


Questão

(FUVEST) Num calorímetro contendo 200 g de água a 20°C coloca-se uma amostra de 50 g de um metal a 125°C. Verifica-se que a temperatura de equilíbrio é de 25°C. Desprezando o calor absorvido pelo calorímetro, o calor específico sensível desse metal, em cal/g°C, vale:

a) 0,10

b) 0,20

c) 0,50

d) 0,80

e) 1,0

Aqui temos troca de calor apenas entre a água e o metal, sem considerar a interação com o calorímetro. Essa troca de energias é zero, pois consideramos que não há perdas. Então \[Q_{w} +Q_{m} = 0 \longrightarrow m_{w}\cdot c_{w}\cdot\Delta T_{w} + m_{m}\cdot c_{m}\cdot\Delta T_{m} = 0 \longrightarrow 200\cdot 1 \cdot (20 – 25) + 50\cdot c_{m}\cdot (125 – 25) = o \longrightarrow c_{m} = 0,2\, cal/g^{\circ} C\] Resposta: letra B.


Questão

(PUC-Campinas – 2017) Um chef de cuisine precisa transformar 10 g de gelo a 0°C em água a 40°C em 10 minutos. Para isto utiliza uma resistência elétrica percorrida por uma corrente elétrica que fornecerá calor para o gelo. Supondo-se que todo calor fornecido pela resistência seja absorvido pelo gelo e desprezando-se perdas de calor para o meio ambiente e para o frasco que contém o gelo, a potência desta resistência deve ser, em watts, no mínimo, igual a:
a) 4.
b) 8.
c) 10.
d) 80.
e) 120.

Dados da água:
Calor específico no estado sólido: 0,50 cal/g°C
Calor específico no estado líquido: 1,0 cal/g°C
Calor latente de fusão do gelo: 80cal/g
Adote 1 cal = 4 J

Solução (clique aqui)


Questão

(PUC – Campinas – 2016/inverno) A perspectiva de uma pessoa que usa uma garrafa térmica é que esta não permita a troca de calor entre o meio ambiente e o conteúdo da garrafa. Porém, em geral, a própria garrafa já provoca uma pequena redução de temperatura quando nela colocamos um líquido quente, como o café, uma vez que a capacidade térmica da garrafa não é nula. Numa garrafa térmica que está a 24°C colocam-se 500 g de água (c = 1 cal/g°C) a 90°C e, após algum tempo, nota-se que a temperatura estabiliza em 84°C. Pode-se afirmar que a capacidade térmica desta garrafa é, em cal/°C,
a) 5.
b) 6.
c) 50.
d) 60.
e) 100.

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