Universidade de Passo Fundo Disciplina: Física II Professor: Leandro Paludo Exercícios: Calorimetria (capacidade térmica, calor específico, transição e equilíbrio de fase, calor de combustão). 01 - Qual é o calor total necessário para converter 12,0 g de gelo a -10 ⁰C em vapor d’água a 100 ⁰
C? Dê a sua resposta em joules e em calorias. Resposta: 3,64 x 10 4 J = 8,69 X 10 3 cal 02 - Calcule a menor quantidade de energia, em joules, necessária para fundir 130 g de prata inicialmente a 15,0 ⁰C. Resposta: 40,5 kJ 03 - Um pequeno aquecedor elétrico de imersão é usado para esquentar 100 g de água, com o objetivo de preparar uma xícara de café solúvel. Trata-se Trata-se de um aquecedor de “200 watts” (esta é a taxa de conversão de energia elétrica em energia térmica). Calcule o tempo necessário para aquecer
a água de 23,0 ⁰C para 100 ⁰C, desprezando as perdas de calor. Resposta: 161 s Quanto tempo um aquecedor de água de 59 kW leva para elevar a temperatura de 150 litros de 04 – Quanto água de 21 ⁰C para 38 ⁰C? Resposta: 3,0 min 05 – Um Um tacho de cobre de 150 g contém 220 g de água, e ambos estão a 20,0 ⁰C. Um cilindro de
cobre de 300 g, muito quente, é jogado na água, fazendo a água ferver e transformando 5,0 g de água em vapor. A temperatura final do sistema é de 100 ⁰C. Despreze a transferência de energia para o ambiente. a) Qual é e energia (em calorias) transferida para a água em forma de calor? b) Qual é a energia transferida para o tacho? c) Qual é a temperatura inicial do cilindro? Respostas: a) 20,3 kcal; b) 1,11 kcal; c) 873 ⁰C 06 - Duas amostras A e B, estão a diferentes temperaturas quando são colocadas em contato em um recipiente termicamente isolado até entrarem em equilíbrio térmico. A figura 1 (a) mostra as temperaturas T das duas amostras em função do tempo t . A amostra A tem uma massa de 5,0 kg; a amostra B tem uma massa de 1,5 kg. A figura 1 (b) é um gráfico do material da amostra B que indica a variação de temperatura ΔT que o material mat erial sofre quando recebe uma energia Q na forma de calor. A variação ΔT esta plotada em função da energia Q por unidade de massa do material, e a
escala vertical é definida por ΔTs = 4,0 ⁰C. Qual é o calor específico da amostra A?
Figura 1 - Exercício 06 2
Resposta: 4,0 x 10 J/kg.K 07 – Você precisa descobrir o calor específico de uma amostra de metal. Você pesa a amostra e descobre que seu peso é 28,4 N. Você acrescenta, cuidadosamente, 1,25 x 10 4 J à amostra e descobre que sua temperatura sobe 18 ºC. Qual é o calor específico da amostra? Resposta: 240 J/kg.K
08 - Em um aquecedor solar a radiação do Sol é absorvida pela água que circula em tubos em um coletor situado no telhado. A radiação solar penetra no coletor através de uma cobertura transparente e aquece a água dos tubos; essa água é bombeada para um tanque de armazenamento. Suponha que a eficiência global do sistema é de 20% (ou seja, 80% da energia solar incidente são perdidos). Que área de coleta é necessária para aumentar a temperatura de 200 L de água no tanque
de 20 ⁰C para 40 ⁰C em 1,0 h se a intensidade da luz solar incidente é 700 W/m²? Resposta: 33,2 m²
09 - A temperatura de um prego aumenta quando é cravado em uma placa. Supondo que 60% da energia cinética fornecida em um martelo de 1,80 kg com velocidade de 7,80 m/s seja transformada em calor para aquecer o prego, e que não exista fluxo de calor para fora do prego, qual seria o aumento de temperatura de um prego de 8,0 g de alumínio depois que ele recebesse dez batidas? Resposta: 46 ⁰C
10 - Você, um cientista, fornece calor a uma amostra sólida de 500,0 g à taxa de 10,0 kJ/min ao mesmo tempo em que registra a sua temperatura em função do tempo. Com esses dados, você faz um gráfico igual ao mostrado na figura 2. a) Qual é o calor latente de fusão desse sólido? b) Quais são os calores específicos dos estados líquido e sólido do material? Resposta: a) 30 000 J/kg.; b) c liq = 1000 J/kg. ⁰C e csol = 1333 J/kg. ⁰C Figura 2 - Exercício 10
11 - Um técnico de laboratório coloca em um calorímetro uma amostra de 0,0850 kg de um material
desconhecido, a uma temperatura de 100,0 ⁰C. O recipiente do calorímetro, inicialmente a 19 ⁰C, é feito com 0,150 kg de cobre e contém 0,200 kg de água. A temperatura final do calorímetro e seu conteúdo é 26,1 ⁰C. Calcule o calor específico da amostra. Resposta: 1010 J/kg.K
12 - O calor de combustão da gasolina e do hidrogênio são respectivamente iguais a 11x 10 3 cal/g e 34 x 10 3 cal/g. Qual o calor de combustão destas substâncias em unidades no Sistema Internacional, ou seja, J/Kg? Respostas: 4,6 x 10 7 J/kg e 1,42 x 10 8 J/kg
13 - Um automóvel em movimento consumiu determinada quantidade de álcool produzindo 168 000 Kcal. Sendo a massa específica do álcool igual a 0,80g/cm 3 e seu calor de combustão igual a 6,00 x 10 3 cal/g, determine: a) Quantos litros de combustível foram “queimados”? b) Qual à distância percorrida pelo automóvel com esta quantidade de combustível se ele faz, em média, 10km/l. Respostas: a) 35 L; b) 350 km
14 - Para aquecer 1 litro de água de 20ºC até 100ºC são necessários 80.000 cal liberadas pela queima de gás engarrafado (GLP) cujo CC = 11 x 10 3 cal/g. Sabendo que durante o aquecimento houve perda de 60% do calor liberado pelo gás, qual a massa total de gás queimada neste processo? Resposta: 18,18 g 15 - Tira-se de uma fornalha uma peça fundida pesando 50 kgf, quando a temperatura é 400 ºC sendo colocada num tanque contendo 400 kgf de óleo a 30 ºC. A temperatura final é de 40 ºC e o calor específico do óleo é 0,5 cal/g.ºC. Qual é o c alor específico da peça fundida? Resposta: 0,11 cal/g.ºC 16 - Tira-se de um forno um bloco de ferro de 2 kg, quando sua temperatura era de 650 ºC, colocando-o sobre um grande bloco de gelo a ºC. Supondo que todo o calor perdido pelo ferro seja usado para derreter o gelo, qual a quantidade de gelo derretido? (dado: cFe = 0,113 cal/g.ºC) Resposta: 1836,3 g 17 – Uma fonte térmica fornece, em cada minuto, 20 cal. Para produzir um aquecimento de 30 ºC em 50 g de um líquido, são necessários 15 minutos. Determine o calor específico do líquido. Resposta: 0,2 cal/g.ºC
