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  1. 1. Módulo 27 Exercícios Resolvidos de Calor
  2. 2. Questão 39 (UFPB) Um engenheiro testa materiais para serem usados na fabricação da carroceria de um automóvel. Entre outras propriedades, é desejável a utilização de materiais com alto calor específico. Ele verifica que, para aumentar em 3ºC a temperatura de 32 g do material A, é necessário fornecer 24 cal de calor a esse material. Para obter o mesmo aumento de temperatura em 40 g do material B, é preciso 24 cal. Já 50 g do material C necessitam 15 cal para sofrer o mesmo acréscimo de temperatura. Os calores específicos dos materiais A, B e C são respectivamente:
  3. 3. Questão 39 a) CA = 0,25 cal/g°C; CB = 0,20 cal/g°C; CC = 0,10 cal/g°C b) CA = 0,20 cal/g°C; CB = 0,35 cal/g°C; CC = 0,15 cal/g°C c) CA = 0,30 cal/g°C; CB = 0,10 cal/g°C; CC = 0,20 cal/g°C d) CA = 0,35 cal/g°C; CB = 0,20 cal/g°C; CC = 0,10 cal/g°C e) CA = 0,10 cal/g°C; CB = 0,30 cal/g°C; CC = 0,25 cal/g°C
  4. 4. Resposta 39 Material A Q mc 24 32 c 3 24 c 96 c A 0,25 cal/ gº C Letra A Material B 24 40 C 3 24 c 120 cB 0,2 cal/gº C Material c 15 50 c 3 15 c 150 cc 0,1 cal/gº C
  5. 5. Questão 40 Um bloco de metal de massa 50 g está a 10ºC. Ao receber 1.000 cal, sua temperatura sobe para 60º C. A capacidade térmica do bloco vale, em cal/ºC: a) 0,4 b) 10 c) 20 d) 50 e) 100
  6. 6. Resposta 40 Q C 100 c (60 10) 1000 c 50 c 20 cal/º C
  7. 7. Questão 41 (UERJ) A quantidade de calor necessária para ferver a água que enche uma chaleira comum de cozinha é, em calorias, da ordem de: a) 102 b) 103 c) 104 d) 105
  8. 8. Resposta 41 1L 1Kg Q 1000 1 100 5 Q 10 Letra D
  9. 9. Questão 42 (UFG) Com o objeto de economizar energia, um morador instalou no telhado de sua residência um coletor solar com capacidade de 1,2 x 108 cal/dia. Toda essa energia foi utilizada para aquecer 2,0 x 103 L de água armazenada em um reservatório termicamente isolado. De acordo com estes dados, a variação da temperatura da água (em graus Celsius) ao final de um dia é de: Dados: Calor específico da água ca = 1,0 cal/gºC Densidade da água da = 1,0 g/cm3 a) 1,2 b) 6,0 c) 12,0 c) 60,0 e) 120,0
  10. 10. Resposta 42 1g / cm 3 2 x10³l Q 1Kg / l 2 x10³ Kg mc 8 1,2 10 2 10 6 8 1,2 10 6 2 10 60 C Letra D
  11. 11. Questão 43 (UFRJ) Sabemos que no verão, sob sol a pino, a temperatura da areia da praia fica muito maior que a da água. Para avaliar quantitativamente este fenômeno, , um estudante coletou amostras de massas iguais de água e de areia e cedeu a cada uma delas a mesma quantidade de calor. Verificou, então, que enquanto a temperatura da amostra de areia sofreu um acréscimo de 50ºC, a temperatura da amostra de água sofreu um acréscimo de apenas 6ºC. Considere o calor específico da água 1,00 cal/g ºC. Calcule o calor específica da areia. ´
  12. 12. Resposta 43 Q m c Q m16 Q 6m 6m m c 50 c 6 50 0,12cal / g C
  13. 13. Questão 44 (UFRS) Um corpo de alumínio e outro de ferro possuem massas mAl e mFer respectivamente. Considere que o calor específico do alumínio é o dobro do calor específico do ferro. Se os dois corpos, ao receberem a mesma quantidade de calor Q, sofrem a mesma variação de temperatura ∆T, as massas dos corpos são tais que ´ a)mAI b)mAI c) mAI d) mAI e)mAI = 4mFc = 2mFc = mFc = mFc /2 = 4mFc /4
  14. 14. Resposta 44 QAl QFe m Al c Al m Al 2cFe m Al mFe cFe mFe cFe mFe 2 Letra D
  15. 15. Questão 45 (PUC) UM líquido, cuja massa é de 1000 g, é aquecido por um aquecedor de potência igual a 8.100 Watts. O calor específico do líquido é de 2,7 J/g ºC. Qual é variação de temperatura do líquido por unidade de tempo, em ºC/s? a) 2,7 b) 3 c) 8,1 d) 0,33 e) 300 ´
  16. 16. Resposta 45 P Q t Q 8100 1 Q 8100J Q m c 8100 1000 2,7 8100 3 2700 Letra B
  17. 17. Exercícios Resolvidos de Mudanças de Estados Módulo 28
  18. 18. Questão 46 (UERJ) O calor específico da água é da ordem de 1,0 cal . g-1 . ºC-1 e seu calor latente de fusão é igual a 80 cal . g-1 . Para transformar 200 g de gelo a 0ºC em água a 30ºC, a quantidade de energia necessária, em quilocalorias, equivale a: a) b) c) d) 8 11 22 28
  19. 19. Resposta 46 Q1 m l Q1 200 80 Q1 16000cal Q2 m c Q2 200 1 30 Q2 6000cal QT 16000 6000 QT 22000cal Letra C
  20. 20. Questão 47 (UERJ) Uma menina deseja fazer um chá de camomila, mas só possui 200g de gelo a 0ºC e um forno de microondas cuja potência máxima é 800W. Considere que a menina está no nível do mar, o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g, o calor específico da água é 1 cal/g ºC e que 1 cal vale aproximadamente 4 joules. Usando esse forno sempre na potência máxima, o tempo necessário para a água entrar em ebulição é: a) b) c) d) 45 s 90 s 180 s 360 s
  21. 21. Resposta 47 Q1 ml Q1 QT 36000cal QT QT 36000x 4 144000J 200 80 Q1 16000cal Q2 200 1 100 Q2 20000cal Q P t 144000 800 t 144000 t 180 800 Letra C
  22. 22. Questão 48 O gráfico a seguir representa a temperatura de uma amostra de massa 20 g de determinada substância, inicialmente no estado sólido, em função da quantidade de calor que ela absorve: Com base nessas informações, marque a alternativa correta.
  23. 23. Questão 48 a) O calor latente de fusão da substância é igual a 30 cal/g. b) O calor específico na fase sólida é maior do que o calor específico da fase líquida. c) A temperatura de fusão da substância é de 300º C. d) O calor específico na fase líquida da substância vale 1,0 cal/(g . ºC).
  24. 24. Resposta 48 Q ml 600 20l 600 l 20 l 30cal / g Q m c 600 20 c 20 600 c 400 c 1,5cal / g C Letra A
  25. 25. Questão 49 (UERJ) Um técnico, utilizando uma fonte t térmica de potência eficaz igual a 100W, realizada uma experiência para determinar a quantidade de energia necessária para fundir completamente 100g de chumbo, a partir da temperatura de 27ºC. Ele anota os dados da variação da temperatura em função do tempo, ao longo da experiência, e constrói o gráfico a seguir:
  26. 26. Questão 49 (Se o chumbo tem calor específico igual a 0,13J/g ºC e calor latente de fusão igual a 25J/g, então o instante T do gráfico, em segundos, e a energia total consumida, em joules, correspondem respectivamente, a: a) 25 2 2.500 b) 39 e 3.900 c) 25 3 5.200 d) 39 e 6.400
  27. 27. Resposta 49 Q m c Q 100 0,13 300 Q 3900J Q p t 3900 100 t t t Q 3900 100 39s P. t Q 100.64 6400J Letra D
  28. 28. Questão 50 (UERJ) Um recipiente de capacidade térmica desprezível contém 1Kg de um líquido extremamente viscoso. Dispara-se um projétil de 2 x 10-2 Kg que, ao penetrar no líquido, vai rapidamente ao repouso. Verifica-se então que a temperatura do líquido sofre um acréscimo de 3ºC. Sabendo que o calor específico do líquido é 3 J/Kg ºC, calcule a velocidade com que o projétil penetra no líquido.
  29. 29. Resposta 50 Q m c Q 13 3 Q 9J Ec Q mv ² 9 2 9 v² 2 10 v ² 9 10² v 9 10² v 30m / s
  30. 30. Questão 51 (UERJ) Um calorímetro de capacidade térmica desprezível tem uma de suas paredes inclinada como mostra a figura. Um bloco de gelo, a 0ºC, é abandonado a 1,68 x 10-1 m de altura e desliza até atingir a base do calorímetro, quando pára. Sabendo que o calor latente de fusão do gelo vale 3,36 x 105 J/Kg e considerando g = 10 m/s2, calcule a fração da massa do bloco de gelo que se funde.
  31. 31. Resposta 51 Ep m g h Ep m 10 1,68 10 1 Ep 1,68m Q ml 1,68m m m m m m 3,36 x10 1,68 3,36 x10 5 x10 6 5 5
  32. 32. Módulo 29 Exercícios Resolvidos de Principio das Trocas de calor
  33. 33. Questão 52 (UNIRIO) Num recipiente adiabático que contém 1,0 litro de água, colocou-se um bloco de ferro de massa igual a 1,0 Kg. Atingido o equilíbrio térmico, verificou-se que a temperatura da água aumentou em 50º C, enquanto o bloco se resfriou em algumas centenas de graus Celsius. Isso ocorreu em virtude da diferença entre suas (seus): a) b) c) d) e) Capacidade térmicas. Densidades. Calores latentes. Coeficientes de dilatação térmica. Coeficientes de condutibilidade térmica.
  34. 34. Resposta 52 a) Capacidade térmicas. b) Densidades. c) Calores latentes. d) Coeficientes de dilatação térmica. e) Coeficientes de condutibilidade térmica.
  35. 35. Resposta 52 a) Capacidade térmicas. b) Densidades. c) Calores latentes. d) Coeficientes de dilatação térmica. e) Coeficientes de condutibilidade térmica.
  36. 36. Questão 53 (UNIRIO) Em um recipiente adiabático são misturados 100 g de líquido A, inicialmente a uma temperatura de 80º C, e 100 g de líquido B, inicialmente a uma temperatura de 20º C. Depois de atingido o equilíbrio térmico, a temperatura da mistura é de 60º C. Considerando-se CA e CB os calores específicos das substâncias A e B, respectivamente, determine o valor da razão CA / CB.
  37. 37. Resposta 53 QA QB 0 100 c A ( 20) 100 cB 40 0 2000c A 4000cB 4000cB cA cB 2000c A 4000 2000 2 0
  38. 38. Questão 54 (UNIRIO) Em um recipiente termicamente isolado são misturados 100 g de água a 8º C com 200 g de água a 20º C. A temperatura final de equilíbrio será igual a: a) b) c) d) e) 10º C 14º C 15º C 16ºC 20ºC
  39. 39. Resposta 54 Q1 Q2 0 100 1(T 8) 200 1 (T 20) 0 100T 800 200T 4000 0 300T 300T T T 4800 0 4800 4800 300 16 C Letra D
  40. 40. Questão 55 (UNIRIO) Representemos acima o diagrama de variação da temperatura de duas massas de água, m, (inicialmente a 80º C) e m2 ( inicialmente a 20º C), que foram misturadas em um vaso adiabático,
  41. 41. Questão 55 Considerando os dados fornecidos pelos gráficos, podemos afirmar que: a) m1 = 3m2 b) m1=m2/2 c) m1 = m2/3 d) m1 = 2m2 e) m1 = m2
  42. 42. Resposta 55 Q1 Q2 0 m1 1(40 80) m2 1 (40 20) m1 ( 40) m2 20 20m2 0 0 40m1 m2 2m1 m1 m2 2 Letra B
  43. 43. Questão 56 (UERJ) Uma bolinha de aço a 120º C é colocada sobre um pequeno cubo de gelo a 0º C. Em escala linear, o gráfico que melhor representa a variação, no tempo, das temperaturas da bolinha de aço e do cubo de gelo, até alcançarem um estado de equilíbrio, é:
  44. 44. Resposta 56
  45. 45. Resposta 56
  46. 46. Questão 57 (UNIFICADO) Em um calorímetro ideal, colocam-se 100 de gelo a 0º C com 1000g de água líquida a 0º C. Em seguida, são formuladas três hipóteses sobre o que poderá ocorrer com o sistema água + gelo no interior do calorímetro: I – parte do gelo derreterá, diminuindo a massa do bloco de gelo; II – parte da água congelará, diminuindo a massa de água líquida; III – as massas de gelo e de água líquida permanecerão inalteradas.
  47. 47. Questão 57 Assinalando V para hipótese verdadeira e F para hipótese falsa, a sequência correta será: a) F, F, F b) F, F, V c) F, V. F d) V, F, F e) V, V, F
  48. 48. Resposta 57 Assinalando V para hipótese verdadeira e F para hipótese falsa, a sequência correta será: a) F, F, F b) F, F, V c) F, V. F d) V, F, F e) V, V, F
  49. 49. Questão 58 (UNIFICADO) Em um calorímetro ideal misturam-se uma certa massa de vapor d’água a 100º C com uma outra massa de gelo a O ºC, sob pressão que é mantida normal. Após alguns minutos, estabelece-se o equilíbrio térmico. Dentre as opções abaixo, assinale a única que apresenta uma situação impossível para o equilíbrio térmico. a) Gelo e água a 0ºC. b) Apenas água a 0ºC. c) Apenas água a 50ºC d) Apenas água a 100ºC e) Apenas vapor d’água a 100ºC
  50. 50. Questão 58 a) Gelo e água a 0ºC. b) Apenas água a 0ºC. c) Apenas água a 50ºC d) Apenas água a 100ºC e) Apenas vapor d’água a 100ºC
  51. 51. Resposta 58 a) Gelo e água a 0ºC. b) Apenas água a 0ºC. c) Apenas água a 50ºC d) Apenas água a 100ºC e) Apenas vapor d’água a 100ºC
  52. 52. Questão 59 UFF) Em um recipiente termicamente isolado e de capacidade térmica desprezível, são colocados 50g de gelo a 0ºC e um bloco de 50 g de alumínio a 120ºC. Sabe-se que os calores específicos de alumínio, do gelo e da água valem, respectivamente, 0,2 cal/g ºC, o,5 cal/g ºC e que o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g. Uma vez atingido o equilíbrio térmico, é correto afirmar que: a) parte do gelo derreteu e a temperatura é 0ºC; b) parte do gelo derreteu e a temperatura é 20ºC; c) parte do gelo derreteu e a temperatura é 50ºC; d) Todo o gelo derreteu e a temperatura é 0ºC; e) Todo o gelo derreteu e a temperatura é 20ºC;
  53. 53. Resposta 59 a) parte do gelo derreteu e a temperatura é 0ºC; b) parte do gelo derreteu e a temperatura é 20ºC; c) parte do gelo derreteu e a temperatura é 50ºC; d) Todo o gelo derreteu e a temperatura é 0ºC; e) Todo o gelo derreteu e a temperatura é 20ºC;
  54. 54. Resposta 59 Q mc Q 50 0,2 120 Q 1200cal Q ml 1200 m80 1200 m 15 g 80 Letra A
  55. 55. Questão 60 (UFRJ) Um calorímetro, considerado ideal, contém, inicialmente, uma certa massa de água à temperatura de 19.8ºC. Observa-se que, após introduzir no calorímetro uma massa de gelo a 0ºC, de valor igual a um quarto de massa inicial da água, a temperatura de equilíbrio térmico é 0ºC, com o gelo totalmente derretido. A partir desses dados, obtenha o calor latente de fusão do gelo. Considere o calor específico da água igual a 1,0 cal/g ºC.
  56. 56. Resposta 60 Q Q Q Q mc m 1 19,8 m 19,8 ml m Q l 4 m 19,8m l 4 l 19,8 4 l 79,2cal / g
  57. 57. Questão 61 (UNIRIO) No café de manhã de uma fábrica, é oferecida aos funcionários uma certa quantidade de café com leite, misturados, com massas iguais, obtendo-se uma mistura a uma temperatura de 50º C. Supondo que os calores específicos do café e do leite são iguais, indique qual a temperatura que o café deve ter ao ser adicionado ao leite, caso o leite esteja a uma temperatura inicial de 30º C. a) 40ºC d) 70ºC b) 50ºC e) 80ºC c) 60ºC
  58. 58. Resposta 61 Qc QL 0 m c (50 T ) m c (50 30) 50mc Tmc 20mc 0 70mc Tmc 0 70mc Tmc T 70 C 0 Letra D
  59. 59. Questão 62 (UFF) Assinale a opção que apresenta a afirmativa correta. a) O calor específico de uma substância é sempre constante. b) A quantidade de calor necessária para aquecer uma certa massa de água de 0º C a 5º C é igual à quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de uma mesma massa de gelo de 0ºC a 5º C. c) Massas iguais de água e alumínio ao receberem a mesma quantidade de calor sofrerão a mesma variação de temperatura. d) Misturando-se água a 10ºC com gelo a 0ºC, a temperatura final de equilíbrio térmico será sempre menor que 10ºC e maior que 0ºC. e) Corpos de massas e materiais diferentes podem ter capacidades térmicas iguais.
  60. 60. Resposta 62 a) O calor específico de uma substância é sempre constante. b) A quantidade de calor necessária para aquecer uma certa massa de água de 0º C a 5º C é igual à quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de uma mesma massa de gelo de 0ºC a 5º C. c) Massas iguais de água e alumínio ao receberem a mesma quantidade de calor sofrerão a mesma variação de temperatura. d) Misturando-se água a 10ºC com gelo a 0ºC, a temperatura final de equilíbrio térmico será sempre menor que 10ºC e maior que 0ºC. e) Corpos de massas e materiais diferentes podem ter capacidades térmicas iguais.
  61. 61. Resposta 62 a) O calor específico de uma substância é sempre constante. b) A quantidade de calor necessária para aquecer uma certa massa de água de 0º C a 5º C é igual à quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de uma mesma massa de gelo de 0ºC a 5º C. c) Massas iguais de água e alumínio ao receberem a mesma quantidade de calor sofrerão a mesma variação de temperatura. d) Misturando-se água a 10ºC com gelo a 0ºC, a temperatura final de equilíbrio térmico será sempre menor que 10ºC e maior que 0ºC. e) Corpos de massas e materiais diferentes podem ter capacidades térmicas iguais.

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