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

Questão

(ENEM – 2016) Num experimento, um professor deixa duas bandejas de mesma massa, uma de plástico e outra de alumínio, sobre a mesa do laboratório. Após algumas horas, ele pede aos alunos que avaliem a temperatura das duas bandejas, usando para isso o tato. Seus alunos afirmaram, categoricamente, que a bandeja de alumínio encontra-se numa temperatura mais baixa. Intrigado, ele propõe uma segunda atividade, em que coloca um cubo de gelo sobre cada uma das bandejas, que estão em equilíbrio térmico com o ambiente, e os questiona em qual delas a taxa de derretimento do gelo será maior. O aluno que responder corretamente ao questionamento do professor dirá que o derretimento ocorrerá

a) mais rapidamente na bandeja de alumínio, pois ela tem uma maior condutividade térmica que a de plástico.

b) mais rapidamente na bandeja de plástico, pois ela tem inicialmente uma temperatura mais alta que a de alumínio.

c) mais rapidamente na bandeja de plástico, pois ela tem uma maior capacidade térmica que a de alumínio.

d) mais rapidamente na bandeja de alumínio, pois ela tem um calor específico menor que a de plástico.

e) com a mesma rapidez nas duas bandejas, pois apresentarão a mesma variação de temperatura.

Solução (clique aqui)


(FUVEST) Calor de combustão é a quantidade de calor liberada na queima de uma unidade de massa do combustível. O calor de combustão do gás de cozinha é 6000 kcal/kg. Aproximadamente quantos litros de água à temperatura de 20°C podem ser aquecidos até a temperatura de 100°C com um bujão de gás de 13kg ? Despreze perdas de calor:

a) 1 litro

b) 10 litros

c) 100 litros

d) 1000 litros

e) 6000 litros

Como desprezamos perda de calor, consideramos que todo o calor fornecido pelo gás será utilizado para esquentar a água. Mas primeiro temos que saber quanto um botijão de 13 kg tem de calor para oferecer.

1 kg de gás ———- $$6\cdot 10^{6}\, cal$$

13 kg de gás ———- Q

$$Q = 78\cdot 10^{6}\, cal$$

Agora basta colocar na equação do calor e calcular a massa que poderemos aquecer.

$$Q = m\cdot c\cdot\Delta T \longrightarrow 78\cdot 10^{6} = m\cdot 1\cdot (100 – 20) \longrightarrow m = 975\, kg$$

Como para a água 1 kg equivale a 1 L, são 975 L de água, ou aproximadamente 1000 L.

Resposta: letra D.


Questão

(UERJ – 2017) Analise o gráfico a seguir, que indica a variação da capacidade térmica de um material (C) em função da temperatura.

A quantidade de calor absorvida pelo material até a temperatura de 50°C, em calorias, é igual a:

a) 500

b) 1500

c) 2 000

d) 2 200

Solução (clique aqui)


Questão

Uma fonte térmica fornece, em cada minuto, 20 cal. Para produzir um aquecimento de 30ºC em 50g de um líquido são necessários 15 min. Determine o calor específico do líquido e a capacidade térmica dessa quantidade de líquido.

Solução:

1) Por regra de três, calculamos a quantidade de energia (calorias) necessária para aquecer o fluido.

1 min ———- 20 cal

15 min ———- $$t$$

$$t=20\cdot 15= 300$$cal.

A capacidade térmica é: $$C=\frac{Q}{\Delta\theta}=\frac{300}{30}=10$$ cal/ºC.

 

2) O Calor específico é: $$c=\frac{Q}{\Delta\theta\cdot m}=\frac{C}{m}=\frac{10}{50}=0,2$$ cal/g ºC.

 

Questão

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(UNICAMP – 2015) Os cálculos dos pesquisadores sugerem que a temperatura média dessa estrela é de $$T_{i} = 2.700^{0}\, C$$. Considere uma estrela como um corpo homogêneo de massa $$M = 6,0\cdot 10^{24}\, kg$$ constituída de um material com calor específico $$c = 0,5\, kJ/(kg^{0}C$$). A quantidade de calor que deve ser perdida pela estrela para que ela atinja uma temperatura final de $$T_{f} = 700^{0}\, C$$ é igual a
a) $$24,0\cdot 10^{27}\, kJ$$.
b) $$6,0\cdot 10^{27}\, kJ$$.
c) $$8,1\cdot 10^{27}\, kJ$$.
d) $$2,1\cdot 10^{27}\, kJ$$.
Solução:


Questão

(PUC-SP) Uma barra de alumínio, inicialmente a 20°C, tem, nessa temperatura, uma densidade linear de massa igual a 2,8.  10-3 g/mm. A barra é aquecida sofrendo uma variação de comprimento de 3 mm (considere a mudança de densidade desprezível). Sabe-se que o alumínio tem coeficiente de dilatação linear térmica igual a 2,4.10-5 °C-1 e seu calor específico é 0,2 cal/g°C. A quantidade de calor absorvida pela barra é:

a) 35 cal

b) 70 cal

c) 90 cal

d) 140 cal

e) 500 cal

Primeiro temos a equação da dilatação linear.

$$\Delta L = L_{0}\cdot\alpha\cdot\Delta T \longrightarrow 3 = L_{0}\cdot 2,4\cdot 10^{-5}\cdot\Delta T \longrightarrow L_{0}\cdot\Delta T = \frac{3}{2,4\cdot 10^{-5}}$$

Agora precisamos saber a massa da barra através da densidade linear.

$$2,8\cdot 10^{-3}\, g$$ ———- 1 mm

m ———- $$L_{0}$$

$$m = 2,8\cdot 10^{-3}\cdot L_{0}$$

Agora vamos substituir esses valores na equação do calor.

$$Q = m\cdot c\cdot\Delta T \longrightarrow Q = 2,8\cdot 10^{-3}\cdot L_{0}\cdot 0,2\cdot\Delta T$$

Podemos ver que a equação ficou com os termos $$L_{0}\cdot\Delta T$$, que pode ser substituído pelo valor que encontramos com a equação da dilatação linear.

$$Q = 2,8\cdot 10^{-3}\cdot L_{0}\cdot 0,2\cdot\Delta T \longrightarrow Q = 2,8\cdot 10^{-3}\cdot 0,2\cdot \frac{3}{2,4\cdot 10^{-5}} \longrightarrow$$

$$Q = 70\, cal$$

Resposta: letra B.


Questão

(UNESP – 2017) O esquema representa um calorímetro utilizado para a determinação do valor energético dos alimentos.

A tabela nutricional de determinado tipo de azeite de oliva traz a seguinte informação: “Uma porção de 13 mL (1 colher de sopa) equivale a 108 kcal.” Considere que o calor específico da água seja $$1\, kcal\cdot kg^{-1}\cdot ^{\circ} C^{-1}$$ e que todo o calor liberado na combustão do azeite seja transferido para a água. Ao serem queimados 2,6 mL desse azeite, em um calorímetro contendo 500 g de água inicialmente a 20,0°C e à pressão constante, a temperatura da água lida no termômetro deverá atingir a marca de
(A) 21,6°C.
(B) 33,2°C.
(C) 45,2°C.
(D) 63,2°C.
(E) 52,0°C.

Solução (clique aqui)


Questão

(UNESP) Foram queimados 4,00 g de carvão até CO2 em um calorímetro. A temperatura inicial do sistema era de 20,0°C e a final, após a combustão, 31,3°C. Considere a capacidade calorífica do calorímetro = 21,4 kcal/°C e despreze a quantidade de calor armazenada na atmosfera dentro do calorímetro. A quantidade de calor, em kcal/g, liberada na queima do carvão, foi de

(A) 670.
(B) 62,0.
(C) 167.
(D) 242.
(E) 60,5.

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