Recuperação 2ºBimestre Turma: 3° Ano
1. (Pucrj 2017) Dois blocos metálicos idênticos de 1 kg estão colocados em um recipiente e isolados do meio ambiente. Se um dos blocos tem a temperatura inicial de 50 C, e o segundo a temperatura de 100 C, qual será a temperatura de equilíbrio, em C, dos dois blocos? a) 75 b) 70 c) 65 d) 60 e) 55 2. (Upf 2017) Qual a quantidade de calor que devemos fornecer a 200 g de gelo a 20 C para transformar em água a 50 C? (Considere: Cgelo 0,5 cal (g C); Cágua 1 cal (g C); Lfusão 80 cal g)
a) 28 kcal kcal. b) 26 kcal kcal. c) 16 kcal. d) 12 kcal. kcal. e) 18 kcal.
a) b) c) d) e)
LUTIANO DATA: 26/ 06 / 2017
LISTA
CONTEÚDO: CALOR SENSÍVEL E CALOR LATENTE
Professor:
0,06 W 0,10 W 0,14 W 0,18 W 0,22 W
4. (Unigranrio - Medicina 2017) Duas amostras de massas iguais, uma de ferro e uma de alumínio, recebem a mesma quantidade de calor Q. Sabendo que o calor específico do ferro vale 0,11cal gC, que o calor específico do alumínio vale 0,22 cal gC e que a temperatura da amostra do ferro se elevou em 200 C após receber a quantidade de calor Q, qual foi a variação da temperatura da amostra de alumínio após receber a mesma quantidade de calor Q ? a) 50 C b) 100 C c) 150 C d) 200 C e) 250 C 5. (Uerj 2017) 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.
3. (Fuvest 2017) No início do século XX, Pierre Curie e colaboradores, em uma experiência para determinar características do recém-descoberto elemento químico rádio, colocaram uma pequena quantidade desse material em um calorímetro e verificaram que 1,30 grama de água líquida ia do ponto de congelamento ao ponto de ebulição em uma hora. A potência média liberada pelo rádio nesse período de tempo foi, aproximadamente, Note e adote: 1cal (g C) - Calor específico da água: 1cal - 1ca 1cal 4 J - Temperatura de congelamento da água: 0 C - Temperatura de ebulição da água: 100 C - Considere que toda a energia emitida pelo rádio foi absorvida pela água e empregada exclusivamente para elevar sua temperatura.
O calor latente de fusão dessa substância, em cal g, é igual a: a) b) c) d)
70 80 90 100
6. (Eear 2017) Um estudante irá realizar um experimento de física e precisará de 500 g de água a 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 C a) 40 b) 400 c) 4.000 d) 40.000 7. (Ufjf-pism 2 2017) O gráfico abaixo mostra a variação da temperatura de um corpo de 20 g em função da quantidade de calor a ele fornecida. Durante o processo, o corpo sofre uma transição de fase, passando do estado sólido para o estado líquido.
Adote 1 cal 4 J 1chefe
de cozinha a) 4. b) 8. c) 10. d) 80. e) 120. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Adote os seguintes valores quando necessário: Módulo da aceleração da gravidade (g) 10 m s2 1 quilograma-força (kgf) 10 N 1 cal 4 J
1cv 740 W
1tonelada 103 kg 1atm 1 105 N m2
9. (Pucsp 2017) Uma xícara contém 30 mL de café a 60 C. Qual a quantidade, em mL, de leite frio, cuja temperatura é de 10 C, que devemos despejar nessa xícara para obtermos uma mistura de café com leite a 4 0 C ? Considere as trocas de calor apenas entre o café e o leite, seus calores específicos iguais e suas densidades iguais a 1g cm3 . Assinale a alternativa CORRETA: a) a fusão do corpo ocorrerá a 100 C se a sua massa for de 40 g. b) o calor latente de fusão do corpo é de 10 cal g. c) a 100 C, será iniciada, necessariamente, uma nova transição de fase. d) o calor latente de fusão do corpo é de 5 cal g. e) a fusão do corpo ocorrerá a 50 C somente se sua massa for de 40 g. 8. (Puccamp 2017) Um 1chef 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: 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: 80 cal g
a) b) c) d)
15
20 25 35
10. (Efomm 2017) Em um dia muito quente, em que a temperatura ambiente era de 30 C, Sr. Aldemir pegou um copo com volume de 194 cm3 de suco à temperatura ambiente e mergulhou nele dois cubos de gelo de massa 15 g cada. O gelo estava a 4 C e fundiu-se por completo. Supondo que o suco tem o mesmo calor específico e densidade que a água e que a troca de calor ocorra somente entre o gelo e suco, qual a temperatura final do suco do Sr. Aldemir? Assinale a alternativa CORRETA. Dados: cágua 1,0 cal g C; cgelo 0,5 cal g C e Lgelo 80 cal g.
a) 0 C b) 2 C c) 12 C d) 15 C e) 26 C 2
11. (Fac. Albert Einstein - Medicin 2017) Sabe-se que um líquido possui calor específico igual a 0,58 cal g C. 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. O valor obtido para o calor latente de vaporização do líquido, em cal g, está mais próximo de:
13. (Efomm 2017) Um painel coletor de energia solar para aquecimento residencial de água, com 60% de eficiência, tem superfície coletora com área útil de 20 m2 . A água circula em tubos fixados sob a superfície coletora. Suponha que a intensidade da energia solar incidente seja de 2,0 103 w m2 e que a vazão de suprimento de água aquecida seja de 6,0 litros por minuto. Assinale a opção que indica aproximadamente a variação da temperatura da água. Dados: c água 1,0 cal g C e 1cal 4,2 J.
a) b) c) d)
100 200 540 780
12. (Enem 2ª aplicação 2016) Num dia em que a temperatura ambiente é de 37 C, uma pessoa, com essa mesma temperatura corporal, repousa à sombra. Para regular sua temperatura corporal e mantê-la constante, a pessoa libera calor através da evaporação do suor. Considere que a potência necessária para manter seu metabolismo é 120 W e que, nessas condições, 20% dessa energia é dissipada pelo suor, cujo calor de vaporização é igual ao da água (540 cal g). Utilize 1 cal igual a 4 J. Após duas horas nessa situação, que quantidade de água essa pessoa deve ingerir para repor a perda pela transpiração? a) 0,08 g b) 0,44 g c) 1,30 g d) 1,80 g e) 80,0 g
a) b) c) d) e)
12,2 C 22,7 C 37,3 C 45,6 C 57,1 C
14. (Upf 2017) Um sistema de aquecimento elétrico residencial, de potência nominal P, precisa de 10 minutos para elevar a temperatura de um volume de água de 0,02 m3 de 20 C para 50 C. Considerando que o calor específico da água é de 1cal (g C), podemos afirmar que a potência do aquecedor, em W, é de aproximadamente: (Considere a densidade da água igual a 1.000 kg m3 e que 1cal 4,2 J) a) b) c) d) e)
1.250 5.500 4.200 6.500 3.900
15. (G1 - ifsul 2016) Dentro de um calorímetro que contém 4 litros de água a 15 C, colocam-se 600 g de gelo a 0 C e deixa-se atingir o equilíbrio térmico. Considerando que o calor específico da água é 1cal g C, o calor latente de fusão do gelo é 80 cal g e a massa específica da água, 1kg L; a temperatura aproximada do equilíbrio térmico será a) b) c) d)
3
2,6 C
2,6 C 3 C 3 C
RESPOSTAS Respost a da questão 1: [A] Q1 Q2 0 m c Δθ1 m c Δθ2 0
Como os dois blocos são idênticos, tanto a massa, como o calor específico são os mesmos, logo: Δθ1 Δθ2
0
(θe 50)1 (θe 100)2 0
Q m L Q 500 80 Q 40.000 cal
2 θe 150 θe 75 C
Respost a da questão 7: [D]
Respost a da questão 2: [A] Q Qgelo Qf usão Qágua Q m c g ΔTg m Lf m ca
Δ Ta
Q 200 0, 5 0 20 200 80 200 1 50 0 28.000 cal
Q 28 kcal
PΔt mc Δθ P
[A] Falsa. O gráfico nos mostra que a fusão acontece à 50 C, e essa temperatura independe da massa do material. Q , m onde Q é a quantidade de calor usado na fusão e m
[B] Falsa. O calor latente de fusão L é dado por: L
Respost a da questão 3: [C] Q mc Δθ Q PΔt
Respost a da questão 6: [D]
é a massa do material. mc Δθ Δt
1,3 4 100 3.600
Respost a da questão 4: [B]
Considerando que o calor sensível recebido por ambos os corpos de ferro (1) e alumínio (2) foram iguais, então: Q1 Q2
[C] Falsa. A 100 C não é possível definir se há mais uma mudança de fase, pois deveria, para tanto, haver uma variação da inclinação da curva. [D] Verdade. Rever o cálculo da alternativa b). [E] Falsa. Conforme a alternativa a), a temperatura de fusão não depende da massa. Respost a da questão 8: [B]
E sabendo que:
Q1 m L Q1 10 80 Q1 800 cal
Q m c ΔT
Q2 m c ΔΘ Q 2 10 1 (40 0) Q 2 400 cal
Então, m1 c1 ΔT1 m2 c 2
Qt Q1 Q 2 Q t 1.200 cal Q t 4.800 J
ΔT2
P
Como as massas são iguais: m1 c1 ΔT1 m2 c 2
ΔT2
Finalmente: ΔT2
200 100 cal Q cal LP 0,14 L W. L 5 m 20 g g
c1 ΔT1 c2
ΔT2
Q 4.800 P P 8J sP 8 W 10 60 Δt
Respost a da questão 9: [B]
Respost a da questão 10: 0,11cal gC 200 C ΔT2 100 C [D] 0,22 cal gC
Dados: Vsuco 194cm3; csuco cágua 1,0 cal g C; Respost a da questão 5: [A] Q m L L
Q 1.000 300 L L 70 cal g m 10
mgelo 2 15 30g; c gelo 0,5 cal g C e Lgelo 80 cal g.
Se a densidade do suco é igual à da água, 1g cm3, então a massa de suco é msuco 194 g. 4
Fazendo o balanço térmico:
Temos que:
Qsuco Q gelo Qfusão Qágua 0
6 4,2 Δθ 60 Δθ 57,1C
m c ΔT suco m c ΔT gelo m L gelo m c ΔT água 0 194 1 T 30 30 0,5 0 4 30 80 30 1 T 0 0 194 T 5.820 60 2.400 30 T 0 224 T 3.360 T 15 C.
Q Δt
P2
P1 P2 m c Δθ Δt1
L
Δt
m L Δt 2
Δθ 50
20 30 C
3
da 1.000 kg m ; V 0, 02 m .
A massa de água aquecida é: m da V 1.000 0, 02 20 kg m 20.000 g.
mL
Combinando a definição de potência com a equação fundamental da calorimetria:
Δt 2
L
10 min 600 s; c 1 cal g C 4, 2 J g C ; 3
Q m c Δθ P1 Δt Δt1
P2
Respost a da questão 14: [C]
Dados:
Respost a da questão 11: [B] P1
24000
Q Q P Δt m c Δθ 20.000 4, 2 30 P P Δt m c Δθ P Δt Δt 600 Q m c Δθ
c Δθ Δt 2 Δt1
0,58 (78 0) (54 10) 10
P 4.200 W.
Respost a da questão 15: [A]
L 200 cal g
Respost a da questão 12: [E]
Como a densidade da água é 1kg L , o volume de 4 litros de água corresponde a uma massa de 4kg ou 4.000g.
A potência utilizada na evaporação da água é 20% da potência total necessária para manter o metabolismo.
Qágua Qfusão Qágua 0 m1 c água T 15 m 2 L F m2 c água T 0 0
PU 20% PT 0,2 120 PU 24 W.
1
46T 120
O calor latente de vaporização é: L 540
cal J J 4 L 2.160 . g cal g
Combinando as expressões da potência e do calor latente: Q PU Δt Q m L
m L PU Δt m
PU Δt 24 2 3.600 L 2.160
m 80g.
Respost a da questão 13: [E]
Cálculo da potência útil: P 2 103
W 2
20 m2 0,6 24000 W
m
A quantidade de calor trocada é dada por: Q m c Δθ m 1 4,2 Δθ Substituindo esse resultado na equação abaixo, vem: P
Q m 4,2 Δθ Δt Δt
Como: m Δt
6
min
2
4 000 1 T 15 600 80 600 T 0 0 40 T 600 480 6 T 0
6 kg 60 s
5
T 2,6 C.
