LISTA DE EXERCICIOS CALORIMETRIA

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1 a) e b) e c) e d) e e) e ) (Uerj) O gráfico abaixo indica o comportamento térmico de 10 g de uma substância que, ao receber calor de uma fonte, passa integralmente da fase sólida para a fase líquida. Maxwell Oliveira max.fisica@hotmail.com LISTA DE EXERCICIOS CALORIMETRIA 01) Determine a quantidade de calor em Kcal necessária para um bloco de gelo com 2 kg de massa, inicialmente a -5 C, seja aquecido até a temperatura de 5 C. DADOS: Calor específico do gelo = 0,5 cal/g C / Calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g a) 145 b) 155 c) 165 d) 175 e) ) (MACKENZIE) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a uma determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20ºC para 60ºC em 4 minutos, sendo o calor especifico sensível da água 1,0 cal/gºc, pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, é: a) 500 b) 600 c) 700 d) 800 e) ) Em um recipiente termicamente isolado, 200 g de água recebem calor de uma fonte térmica e elevam a sua temperatura de 10 C para 90 C. Sabendo que a massa de água ficou exposta à fonte por 3,5 minutos, determine a potência aproximada fornecida pela fonte em cal/s. DADO: Calor específico da água = 1 cal/g C a) 56 b) 66 c) 76 d) 86 e) 96 04) Determine o calor específico em cal/g C de uma substância com massa de 1 kg que, ao receber 5000 cal de calor de uma fonte térmica, teve a sua temperatura elevada em 20 C. a) 0,15 b) 0,25 c) 0,35 d) 0,45 e) 0,55 05) (Unifor-CE) Um cubo de gelo de massa 100 g, inicialmente à temperatura de - 20 C, é aquecido até se transformar em água a 40 C (dados: calor específico do gelo 0,50 cal/g C; calor específico da água 1,0 cal/g C; calor de fusão do gelo 80 cal/g). As quantidades de calor sensível e de calor latente trocados nessa transformação, em calorias, foram, respectivamente: O calor latente de fusão dessa substância, em cal/g, é igual a: a) 70. b) 80. c) 90. d) ) (Unievangélica-GO) Leia o texto a seguir. Black (1935) discute um conceito que envolve a transição de fase, na qual há uma liberação ou absorção de calor que não envolve variações na temperatura mensuráveis pelo termômetro. ZANOTELLO, Marcelo. Leitura de textos originais de cientistas por estudantes do Ensino Superior. Ciênc. Educ. (Bauru) [online], v. 17, n. 4, p. 992, O texto descreve o calor: a) molar. b) sensível. c) latente. d) específico. 08) Uma massa de 2000 g de água está exatamente a 100 C. Sabendo que o calor de vaporização da água é de 540 cal/g, determine a quantidade de calor, em kcal, necessária para vaporizar 30% da massa de água. a) 224. b) 250. c) 300. d) 360. e) ) Ao receber 250 kcal de calor, uma amostra de determinada substância sofre completa vaporização. Sabendo que a amostra tem 1 kg de massa, determine seu calor latente de vaporização em cal/g. Dado: 1 kcal = 1000 cal; 1 kg = 1000 g a) 200. b) 250. c) d) e) ) (ENEM-MEC) A Terra é cercada pelo vácuo espacial e, assim, ela só perde energia ao irradiála para o espaço. O aquecimento global que se verifica hoje decorre de pequeno desequilíbrio energético, de cerca de 0,3%, entre a energia que a Terra recebe do Sol e a energia irradiada a cada segundo, algo em torno de 1 W/m2. Isso significa que a Terra acumula, anualmente, cerca de 1, J. Considere que a energia necessária para transformar 1 kg de gelo a 0 C em água líquida seja igual a 3, J. Se toda a energia

2 acumulada anualmente fosse usada para derreter o gelo nos pólos (a 0 C), a quantidade de gelo derretida anualmente, em trilhões de toneladas, estaria entre a) 20 e 40. b) 40 e 60. c) 60 e 80. d) 80 e 100. e) 100 e ) (PUC-PR) Uma fonte de energia (térmica), de potência constante e igual a 20 cal/s, fornece calor a uma massa sólida de 100 g. O gráfico a seguir mostra a variação de temperatura em função do tempo: Marque a alternativa correta: a) O calor latente de fusão da substância é de 200 cal/g. b) A temperatura de fusão é de 150 C. c) O calor específico no estado sólido é de 0,1 cal/g C. d) O calor latente de fusão é de 20 cal/g. e) O calor específico no estado líquido é de 0,4 cal/g C. 12) Desejando resfriar a água, coloca-se nesse copo 100g de gelo (calor latente de fusão L=80 cal/g) à temperatura de 0 o C. Considerando o copo um calorímetro de capacidade térmica desprezível, após o equilíbrio térmico a temperatura será de (em o C): a) -20 b) -10 c) 0 d) 10 e) 20 13) (UFMA) Certa quantidade de gelo, a temperatura de -7 C foi colocado em um recipiente adiabático, de capacidade térmica desprezível, contendo 500g de água pura a temperatura de 40 C, sob pressao normal. Após algum tempo, a temperatura de equlibrio da mistura estabilizou-se em 30 C. Considerando que c gelo=0,5 cal/g. C, c água=1,0cal/g. C e L=80 cal/g, a massa do gelo em gramas colocada no recipiente foi de, aproximadamente: a) 54 b) 44 c) 34 d) 64 e) 74 14) UNICAMP-SP) Em um dia quente, um atleta corre dissipando 750 W durante 30 minutos. Suponha que ele só transfira esta energia para o meio externo, através da evaporação do suor, e que todo seu suor seja aproveitado para sua refrigeração. Adote L = J/g para o calor latente de evaporação da água na temperatura ambiente. a) Qual é a taxa de perda de água no atleta em kg/min? b) Quantos litros de água ele perde nos 30 min de corrida? 15) (Eear 2017) Em uma panela foi adicionada uma massa de água de 200 g à temperatura de 25 C. Para transformar essa massa de água totalmente em vapor a C, qual deve ser a quantidade total de calor fornecida, em calorias? (Considere calor de transição do vapor L = 540 cal/g e o calor específico da água c=1cal g 0 C). a) b) c) d) ) (Eear 2017) Um estudante irá realizar um experimento de física e precisará de 500 g de água a 0 0 C. Acontece que ele tem disponível somente um bloco de gelo de massa igual a 500 g e terá que transformá-lo em água. Considerando o sistema isolado, a quantidade de calor, em cal, necessária para que o gelo derreta será: Dados: calor de fusão do gelo = 80 cal/g. 0 C. a) 40 b) 400 c) d) ) (Unesp 2011) Uma bolsa térmica com 500 g de água à temperatura inicial de 60 ºC é empregada para tratamento da dor nas costas de um paciente. Transcorrido um certo tempo desde o início do tratamento, a temperatura da água contida na bolsa é de 40 ºC. Considerando que o calor específico da água é 1 cal/(g.ºc), e supondo que 60% do calor cedido pela água foi absorvido pelo corpo do paciente, a quantidade de calorias recebidas pelo paciente no tratamento foi igual a a) b) c) d) e) ) (G1 - ifce 2016) Um corpo de massa igual a 80 gramas é aquecido e sua temperatura sobe de 10 0 C para 40 0 C. O valor do calor específico da substância que constitui o corpo é de 0,4 cal g/ 0 C. Nestas condições, a quantidade de calor que o corpo recebe, em kcal, vale a) 1,8. b) 1,6. c) 1,4. d) 1,2. e) 2,0. 19) Sabendo que o gelo tem calor específico c = 0,5 cal/g ºC, a água tem calor específico c = 1 cal/g ºC, o calor latente de fusão da água L = 80 cal/g e que a temperatura de fusão da água vale 0 ºC, calcule a quantidade de calor para: a) aumentar a temperatura de 50 g de gelo de 20 ºC até 0 ºC: b) derreter 50 g de gelo: c) aumentar a temperatura da água de 0 ºC até 40 ºC: Qual é o calor a ser retirado para transformar 100 g de água a 30 ºC em gelo a uma temperatura de 10 ºC? 20) Dois fios metálicos A e B, feitos de materiais diferentes, possuem mesmo comprimento e temperatura iniciais. Quando a temperatura aumenta para um valor T, os comprimentos de A e B aumentam 2% e 6%, respectivamente. Determine a razão aproximada entre o coeficiente de dilatação do fio A pelo coeficiente do fio B. a) 0,18 b) 0,22 c) 0,33 d) 0,25 e) 0,58

3 21) (UPE) Uma barra de coeficiente de dilatação α = 5π x 10-4 ºC-1, comprimento 2,0 m e temperatura inicial de 25 ºC está presa a uma parede por meio de um suporte de fixação S. A outra extremidade da barra B está posicionada no topo de um disco de raio R = 30 cm. Quando aumentamos lentamente a temperatura da barra até um valor final T, verificamos que o disco sofre um deslocamento angular Δθ = 30º no processo. Observe a figura a seguir: 24) Uma barra de cobre com coeficiente de dilatação linear de 17x10 6 C - 1 está inicialmente a 30 C e é aquecida até que a sua dilatação corresponda a 0,17% de seu tamanho inicial. Determine a temperatura final dessa barra. a) 85 C b) 65 C c) 105 C d) 70 C e) 80 C 25) Uma lâmina bimetálica composta por zinco e aço está fixada em uma parede de forma que a barra de aço permanece virada para cima. O que ocorre quando a lâmina é resfriada? Dado: α ZINCO = 25x10 6 C 1, α AÇO = 11x10 6 C 1 Supondo que o disco rola sem deslizar e desprezando os efeitos da temperatura sobre o suporte S e também sobre o disco, calcule o valor de T. a) 50 C b) 75 C c) 125 C d) 300 C e) 325 C 22) Qual deve ser a variação de temperatura aproximada sofrida por uma barra de alumínio para que ela atinja uma dilatação correspondente a 0,2% de seu tamanho inicial? DADOS: Considere o coeficiente de dilatação do alumínio como 23x10 6 C 1. a) 97 C b) 7 C c) 70 C d) 58 C e) 87 C 23) (Fuvest) Para ilustrar a dilatação dos corpos, um grupo de estudantes apresenta, em uma feira de ciências, o instrumento esquematizado na figura abaixo. Nessa montagem, uma barra de alumínio com 30 cm de comprimento está apoiada sobre dois suportes, tendo uma extremidade presa ao ponto inferior do ponteiro indicador e a outra encostada num anteparo fixo. O ponteiro pode girar livremente em torno do ponto O, sendo que o comprimento de sua parte superior é 10 cm e, o da inferior, 2 cm. Se a barra de alumínio, inicialmente à temperatura de 25ºC, for aquecida a 225ºC, o deslocamento da extremidade superior do ponteiro será, aproximadamente, de a) As duas barras sofrem a mesma dilatação. b) A lâmina bimetálica curva-se para cima. c) A lâmina bimetálica curva-se para baixo. d) A lâmina quebra-se, uma vez que é feita de materiais diferentes. e) Lâminas bimetálicas não podem ser resfriadas. 26) (UFAL) O fato de barras de ferro contidas em uma viga de concreto não provocarem rachaduras no concreto explica-se pela semelhança que existe entre os valores do a) calor específico desses materiais. b) calor de fusão desses materiais. c) coeficiente de condutividade térmica desses materiais. d) coeficiente de dilatação linear desses materiais. e) coeficiente de atrito desses materiais. 27) (UFF-RJ) Nos ferros elétricos automáticos, a temperatura de funcionamento, que é previamente regulada por um parafuso, é controlada por um termostato constituído de duas lâminas bimetálicas de igual composição. Os dois metais que formam cada uma das lâminas têm coeficientes de dilatação α1 o mais interno α2. As duas lâminas estão encurvadas e dispostas em contato elétrico, uma no interior da outra, como indicam as figuras a seguir. DADOS: O coeficiente de dilatação linear da barra é de 2x10 5 C - 1 a) 1 mm b) 3 mm c) 6 mm d) 12 mm e) 30 mm

4 A corrente, suposta contínua, entra pelo ponto 1 e sai pelo ponto 2, conforme a figura 1, aquecendo a resistência. À medida que a temperatura aumenta, as lâminas vão se encurvando, devido à dilatação dos metais, sem interromper o contato. Quando a temperatura desejada é alcançada, uma das lâminas é detida pelo parafuso, enquanto a outra continua encurvando-se, interrompendo o contato entre elas, conforme a figura 2. Com relação à temperatura do ferro regulada pelo parafuso e aos coeficientes de dilatação dos metais das lâminas, é correto afirmar que, quanto mais apertado o parafuso: a) menor será a temperatura de funcionamento e α1 > α2 b) maior será a temperatura de funcionamento e α1 < α2 c) maior será a temperatura de funcionamento e α1 > α2 d) menor será a temperatura de funcionamento e α1 < α2 e) menor será a temperatura de funcionamento e α1 = α2 28) (PUC-RJ) A imprensa tem noticiado as temperaturas anormalmente altas que vêm ocorrendo no atual verão, no hemisfério norte. Assinale a opção que indica a dilatação (em cm) que um trilho de 100 m sofreria devido a uma variação de temperatura igual a 20 C, sabendo que o coeficiente linear de dilatação térmica do trilho vale α = 1, por grau Celsius. a) 3,6 b) 2,4 c) 1,2 d) 1, e) 2, ) (UEL-PR) O coeficiente de dilatação linear do aço é 1, ºC. Os trilhos de uma via férrea têm 12m cada um na temperatura de 0ºC. Sabendo-se que a temperatura máxima na região onde se encontra a estrada é 40ºC, o espaçamento mínimo entre dois trilhos consecutivos deve ser, aproximadamente, de: a) 0,40 cm b) 0,44 cm c) 0,46 cm d) 0,48 cm e) 0,53 cm 30) (MACKENZIE) Ao se aquecer de 1,0ºC uma haste metálica de 1,0m, o seu comprimento aumenta de 2, mm. O aumento do comprimento de outra haste do mesmo metal, de medida inicial 80cm, quando a aquecemos de 20ºC, é: a) 0,23mm b) 0,32mm c) 0,56mm, d) 0,65mm e) 0,76mm 31) (UNESP-SP) A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno importante em diversas aplicações de engenharia, como construções de pontes, prédios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem serem de aço, cujo coeficiente de dilatação é α = C -1. Se a 10 C o comprimento de um trilho é de 30m, de quanto aumentaria o seu comprimento se a temperatura aumentasse para 40 C? a) m b) m c) m d) m e) m 32) (FGV-SP) Um suco de laranja foi preparado em uma jarra, adicionando-se, a 200ml de suco de laranja a 20 o C, 50g de gelo fundente. Dados: calor específico da água=1 cal/g o C; calor específico do suco de laranja=1 cal/g o C; densidade do suco de laranja=1.103g/l; calor latente de fusão do gelo=80cal/g. Estabelecido o equilíbrio térmico, a temperatura do suco gelado era, em o C, aproximadamente: a) 0,5 b) 1,2 c) 1,7 d) 2,4 e) 3,3 33) (FUVEST) Um ser humano adulto e saudável consome, em média, uma potência de 120J/s. Uma caloria alimentar (1kcal) corresponde, aproximadamente, a 4,0 x 10 3 J. Para nos mantermos saudáveis, quantas calorias alimentares devemos utilizar, por dia, a partir dos alimentos que ingerimos? a) 33 b) 120 c) 2, d) 4,0 x10 3 e) 4,8 x ) (MACKENZIE) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a uma determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20ºC para 60ºC em 4 minutos, sendo o calor especifico sensível da água 1,0 cal/gºc, pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, é: a) 500 b) 600 c) 700 d) 800 e) ) (UFPR) Durante o eclipse, em uma das cidades na zona de totalidade, Criciúma-SC, ocorreu uma queda de temperatura de 8,0ºC. (Zero Horas 04/11/1994) Sabendo que o calor específico sensível da água é 1,0 cal/gºc, a quantidade de calor liberada por 1000g de água, ao reduzir sua temperatura de 8,0ºC, em cal, é: a) 8,0 b) 125 c) 4000 d) 8000 e) ) (UFSE) A tabela abaixo apresenta a massa m de cinco objetos de metal, com seus respectivos calores específicos sensíveis c. METAL c(cal/gºc) m(g) Alumínio 0, Ferro 0, Cobre 0, Prata 0, Chumbo 0, O objeto que tem maior capacidade térmica é o de: a) alumínio b) ferro c) chumbo d) prata e) cobre 37) (MACKENZIE) Um bloco de cobre (c = 0,094 cal/gºc) de 1,2kg é colocado num forno até atingir o equilíbrio térmico. Nessa situação, o bloco recebeu cal. A variação da temperatura sofrida, na escala Fahrenheit, é de:

5 a) 60ºF b) 115ºF c) 207ºF d) 239ºF e) 347ºF 38) (MACKENZIE) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a uma determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20ºC para 60ºC em 4 minutos, sendo o calor especifico sensível da água 1,0 cal/gºc, pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, é: a) 500 b) 600 c) 700 d) 800 e) ) Uma barra de ferro de massa de 4kg é exposta a uma fonte de calor e tem sua temperatura aumentada de 30 ºC para 150 ºC. Sendo o calor específico do ferro c = 0,119 c/g.ºc, a quantidade de calor recebida pela barra é aproximadamente: a) 45 kcal b) 57,1 kcal c) 100 kcal d) 12,2 kcal e) 250,5 kcal 40) (FMU) A temperatura durante a mudança de estado, para uma dada substância, a) é sempre maior que zero b) é sempre menor que zero c) varia conforme o estado de agregação da substância d) é sempre constante à mesma pressão e) varia independentemente do estado de agregação da substância 41) (UFRN) Um copo de água está à temperatura ambiente de 30 C. Joana coloca cubos de gelo dentro da água. A análise dessa situação permite afirmar que a temperatura da água irá diminuir por que a) o gelo irá transferir frio para a água. b) a água irá transferir calor para o gelo. c) o gelo irá transferir frio para o meio ambiente. d) a água irá transferir calor para o meio ambiente. 42) (PUC-PR) Um menino inglês mediu sua temperatura com um termômetro graduado na escala Fahrenheit e encontrou 96,8 F. Esse menino está: a) com febre alta, mais de 39 C. b) com temperatura menor que 36 C. c) com a temperatura normal de 36 C. d) com temperatura de 38 C. e) com temperatura de 34,6 C. 43) (PUC-PR) Umcalorímetro contém 500 g de água a uma temperatura de 20 C. Despreze ocalor recebido pelo calorímetro. Fornecendo-se à água uma quantidade decalor de cal, obtêm-se no calorímetro: Dados: c H2O = 1 cal/g C L H2O = 540 cal/g a) 400 g de água a 100 C e 100 g de vapor de água a 100 C. b) 300 g de água a 100 C e 200 g de vapor de água a 120 C. c) 500 g de água a 40 C. d) 500 g de água a 60 C. e) 500 g de água a 80 C. 44) (PUC-RS) Podemos caracterizar uma escala absoluta de temperatura quando a) dividimos a escala em 100 partes iguais. b) associamos o zero da escala ao estado de energia cinética mínima das partículas de um sistema. c) associamos o zero da escala ao estado de energia cinética máxima das partículas de um sistema. d) associamos o zero da escala ao ponto de fusão do gelo. e) associamos o valor 100 da escala ao ponto de ebulição da água. 45) (PUC-RS) Uma piscina contém litros de água. Sua variação de temperatura durante a noite é de 5 C. Sabendo que o calor específico da água é de 1cal/g C, a energia, em kcal, perdida pela água ao longo da noite, em módulo, é a) b) c) d) e) ) (PUC-MG)Considere dois corpos A e B de mesma massa de substâncias diferentes.cedendo a mesma quantidade de calor para os dois corpos, a variação detemperatura será maior no corpo: a) de menor densidade. b) cuja temperatura inicial é maior. c) de menor temperatura inicial. d) de maior capacidade térmica. e) de menor calor específico. 47) (PUC-MG)Considere dois corpos A e B de mesma massa de substâncias diferentes. Cedendo a mesma quantidade de calor para os dois corpos, a variação de temperatura será maior no corpo: a) de menor densidade. b) cuja temperatura inicial é maior. c) de menor temperatura inicial. d) de maior capacidade térmica. e) de menor calor específico. 48) Ao fornecer 300 calorias de calor para um corpo, verifica-se como consequência uma variação de temperatura igual a 50 ºC. Determine a capacidade térmica desse corpo. 49) (UF - Paraná) Para aquecer 500 g de certa substância de 20 ºC para 70 ºC, foram necessárias calorias. A capacidade térmica e o calor específico valem respectivamente: a) 8 cal/ ºC e 0,08 cal/g.ºc b) 80 cal/ ºC e 0,16 cal/g. ºC c) 90 cal/ ºC e 0,09 cal/g. ºC d) 95 cal/ ºC e 0,15 cal/g. ºC e) 120 cal/ ºC e 0,12 cal/g. ºC 50) (Makenzie - SP) Em uma manhã de céu azul, um banhista na praia observa que a areia está muito quente e a água do mar está muito fria. À noite, esse mesmo banhista observa que a areia

6 da praia está fira e a água do mar está morna. O fenômeno observado deve-se ao fato de que: a) a densidade da água do mar é menor que a da areia. b) o calor específico da areia é menor que o calor específico da água. c) o coeficiente de dilatação térmica da água é maior que o coeficiente de dilatação térmica da areia. d) o calor contido na areia, à noite, propaga-se para a água do mar. e) a agitação da água do mar retarda seu resfriamento. 51) (FUVEST SP) Um amolador de facas, ao operar um esmeril, é atingido por fagulhas incandescentes, mas não se queima. Isso acontece porque as fagulhas: a) tem calor específico muito grande. b) tem temperatura muito baixa. c) tem capacidade térmica muito pequena. d) estão em mudança de estado. e) não transportam energia. 52) Um bloco metálico de capacidade térmica 150 cal/ C é colocado no interior de um forno. Esse bloco atinge o equilíbrio térmico após receber 39kcal, não variando seu estado de agregação. A variação de temperatura sofrida por esse bloco, na escala Fahrenheit, é a) 246 F b) 289 F c) 367 F d) 402 F e) 468 F 53) Liquefação e sublimação são, respectivamente, as passagens do estado a) sólido para o líquido e do líquido para o gasoso. b) sólido para o líquido e do sólido para o gasoso. c) gasoso para o líquido e do sólido para o gasoso. d) gasoso para o líquido e do gasoso para o sólido. e) líquido para o gasoso e do sólido para o gasoso. 54) O calor latente de fusão do gelo é 80cal/g. Isso significa que a) para elevar a temperatura de 1g de gelo em 1 C é preciso fornecer-lhe uma quantidade de calor de 80 cal. b) para fundir 10g de gelo, já na temperatura de fusão, é preciso fornecer-lhe 800cal. c) para elevar a temperatura de 40g de gelo em 2 C é preciso fornecer-lhe 80cal. d) se fornecermos 1cal a 1g de gelo, sua temperatura se elevará 80 C. e) se fornecermos 80cal a 80g de gelo, sua temperatura se elevará 1 C. 55) Uma jarra de refrescos tem a capacidade equivalente a 8 copos d'água e está cheia até a metade com água a 20 C. Colocamos, então, na jarra, mais um copo d'água com temperatura própria de 80 C. Qual é a temperatura final da mistura, admitindo uma troca de calor sem perdas? a) 32 C b) 35 C c) 40 C d) 48 C e) 54 C 56) A enfermeira de um posto de saúde resolveu ferver 1,0 litro de água para ter uma pequena reserva de água esterilizada. Atarefada, ela esqueceu a água a ferver e quando a guardou verificou que restaram 950mL. Sabe-se que a densidade da água é 1, kg/m3, o calor latente de vaporização da água é 2, J/kg e supõe-se desprezível a massa de água que evaporou ou possa ter saltado para fora do recipiente durante a fervura. Pode-se afirmar que a energia desperdiçada na transformação da água em vapor foi aproximadamente de: a) 25000J. b) J. c) J. d) J. e) J.