Colégio Santa Dorotéia

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1 Colégio Santa Dorotéia Área de Ciências da Natureza Disciplina: Física Ano: 2º Ensino Médio Professor: Marcelo Caldas Chaves Física Atividades para Estudos Autônomos Data: 3 / 4 / 2017 Aluno(a): Nº: Turma: ASSUNTO: Capítulo 20 (Calorimetria) Capítulo 21 (Mudança de Fase) QUESTÃO 1 - (PUC Camp SP/2017-Modificada) Um chef de cuisine precisa transformar 10 g de gelo a 0 ºC em água a 40 ºC 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, CALCULE a potência desta resistência, em Watts. Dados da água: Calor específico no estado sólido: 0,50cal/gºC Calor específico no estado líquido: 1,0 cal/gºc Calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g Adote 1 cal = 4 J QUESTÃO 2 - (Acafe SC/2017) Um rapaz colocou no congelador um saco plástico com 1 litro de água. Após certo tempo, retirou o saco com a água congelada e colocou sobre a mesa. Considere o fluxo médio de calor entre a água e o ambiente de 500 cal/s na pressão de 1 atm e que após 225 s a água chegou ao equilíbrio térmico com o ambiente, que tinha uma temperatura de 30ºC. Dados: c gelo = 0,5 cal/g ºC, c liq. = 1 cal/g ºC e L fusão = 80 cal/g. Com base no exposto, MARQUE com V as afirmações verdadeiras e com F as falsas, justificando suas respostas. ( ) A água congelada demora 160s para fundir. ( ) A água congelada estava, inicialmente quando colocada na mesa, com temperatura de 0 ºC. ( ) O calor total recebido pela água em 225 segundos foi de 112,5 x 10 3 cal. ( ) O calor recebido pela água líquida para aquecer até 30 ºC é cal. QUESTÃO 3 - (Fac. Israelita de Ciências da Saúde Albert Einstein SP/2017-Modificada) Sabe-se que um líquido possui calor específico igual a 0,58 cal/g.ºc. Com o intuito de descobrir o valor de seu calor latente de vaporização, foi realizado um experimento onde o líquido foi aquecido por meio de uma fonte de potência uniforme, até sua total vaporização, obtendo-se o gráfico abaixo. DETERMINE o valor obtido para o calor latente de vaporização do líquido. Colégio Santa Dorotéia 1

2 QUESTÃO 4 - (UCB DF/2017- Modificada) Física Considere, hipoteticamente, que determinado grupo de jovens vai acampar e levar um fogareiro para aquecer água ou realizar pequenos cozimentos. O fogareiro consume 2 gramas de gás liquefeito de petróleo (GLP) por minuto, liberando energia de J. Suponha que 1 4 dessa energia seja transferida para 2 litros de água colocados em uma panela acima da chama do fogareiro. Considerando que a água possui temperatura inicial de 22 ºC, massa específica de 1 g/cm 3 e calor específico igual a J/kg.K. Qual é a temperatura da água após 1 minuto? QUESTÃO 5 Num calorímetro de capacidade térmica 10,0 cal/ºc, tem-se uma substância líquida de massa 200g e calor específico de 0,2 cal/gºc, a 60 ºC. Adicionando-se nesse calorímetro uma massa de 100g e de calor específico 0,1 cal/gºc, à temperatura de 30ºC, DETERMINE a temperatura de equilíbrio. QUESTÃO 6 Uma dona de casa, ao servir o café da manhã, percebe que ele havia esfriado. CALCULE o tempo necessário para aquecer 200g de café, de 25 C até 85 C, utilizando uma cafeteira elétrica de 100 W de potência. DÊ sua resposta em minutos. Dado: Calor específico do café = J/kg. C. QUESTÃO 7 Em uma latinha de refrigerante foram colocados 100g de água a 20 C. Sobre uma chama de potência constante, após 4,0 minutos, verificou-se que a temperatura subiu para 60 C. Repetindo a experiência com uma latinha igual à primeira, contendo 100 g de outro líquido, também a 20 C, sobre a mesma chama, notou-se que a temperatura sofreu acréscimo de 30 C após 2,0 minutos de aquecimento. DETERMINE calor específico do líquido, em cal/g C. Dado: c água = 1,0 cal/g C QUESTÃO 8 (MCC) Em um reator nuclear, a energia liberada na fissão de 1 g de urânio equivale a 150 kwh. a) DETERMINE, em kcal, a quantidade de energia liberada nesta fissão. b) CALCULE a temperatura que 2,7 x 10 4 kg de água líquida, inicialmente a 20ºC, irá atingir ao receber a quantidade de energia indicada na letra (a). Dados: c ÁGUA LIQUIDA = 1,0 kcal/kg.ºc Considere 1 cal = 4 J QUESTÃO 9 (UNICAMP-2016) O Parque Güell em Barcelona é um dos mais impressionantes parques públicos do mundo e representa uma das obras mais marcantes do arquiteto Antoni Gaudí. Em sua obra, Gaudí utilizou um número imenso de azulejos coloridos. Considere que, no Parque Güell, existe um número = de azulejos cujas faces estão perfeitamente perpendiculares à direção da radiação solar quando o sol está a pino na cidade de Barcelona. Nessa situação, a intensidade da radiação solar no local é = 1 200W/m 2. a) ESTIME a área de um azulejo tipicamente presente em casas e, a partir da área total dos azulejos, CALCULE a energia solar que incide sobre esses azulejos durante um tempo = 60 s. 2 Colégio Santa Dorotéia

3 b) Uma das esculturas mais emblemáticas do parque Güell tem a forma de um réptil multicolorido conhecido como El Drac, que se converteu em um dos símbolos da cidade de Barcelona. Considere que a escultura absorva, em um dia ensolarado, uma quantidade de calor = kj. Considerando que a massa da escultura é = 500 kg e seu calor específico é = 700 J/(kg.K), CALCULE a variação de temperatura sofrida pela escultura, desprezando as perdas de calor para o ambiente. QUESTÃO 10 - (Unicamp -2017) A energia solar é a única fonte de energia do avião Solar Impulse 2, desenvolvido na École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suíça. a) Para aproveitar a energia obtida dos raios solares e poder voar tanto à noite quanto de dia, o Solar Impulse 2, de massa aproximada m = kg, voava em alta altitude e velocidade v dia = 90 km/h durante o dia, armazenando energia solar para a noite. Ao anoitecer, o avião descia para altitudes menores e voava a uma velocidade aproximada de v noite = 57,6 km/h. Qual é a variação da energia cinética do avião entre o dia e a noite? b) As asas e a fuselagem do Solar Impulse 2 são cobertas por 270 m 2 de células solares, cuja eficiência em converter energia solar em energia elétrica é de aproximadamente 25%. O avião tem um conjunto de motores cuja potência total vale P = 50,0 kw e baterias que podem armazenar até E = 164 kwh de energia total. Suponha que o avião está voando com seus motores a 80% da sua potência máxima e que as baterias estão totalmente descarregadas. Considerando que a intensidade de energia solar que chega até às células solares é de 1,2 kw/m 2, quanto tempo é necessário para carregar totalmente as baterias? Colégio Santa Dorotéia 3

4 GABARITO 4 Colégio Santa Dorotéia

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6 Gab: 55ºC Gab: 0,67 6 Colégio Santa Dorotéia

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