Exercícios de Calorimetria

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CALORIMETRIA 
Prof. Rodrigo Dantas 
 
Questão 01) 
 
João quer fazer uma experiência de física e deseja 
evaporar um litro de água que inicialmente se 
encontra a 30 oC. 
 
Considere: 
• a densidade da água igual a 1,0 g/cm
3
 
• o calor específico da água igual a 4,2 kJ/kgK 
• o calor de vaporização da água igual a 2300 kJ/kg. 
 
Calcule, em kJ: 
a) a quantidade de calor necessária para 
promover o aquecimento da água até 100 °C; 
b) a quantidade total de calor necessária para 
promover a evaporação de toda a água. 
 
Questão 02) 
 
Uma pessoa, com temperatura corporal igual a 36,7 
ºC, bebe 
2
1
 litro de água a 15 ºC. 
Admitindo que a temperatura do corpo não se altere 
até que o sistema atinja o equilíbrio térmico, 
determine a quantidade de calor, em calorias, que a 
água ingerida absorve do corpo dessa pessoa. 
 
Questão 03) 
 
Um copo contendo 200 g de água é colocado no 
interior de um forno de microondas. 
Quando o aparelho é ligado, a energia é absorvida 
pela água a uma taxa de 120 cal/s. 
Sabendo que o calor específico da água é igual a 1 
cal  g
–1
  °C
–1
, calcule a variação de temperatura da 
água após 1 minuto de funcionamento do forno. 
 
Questão 04) 
 
A quantidade de energia informada na embalagem de 
uma barra de chocolate é igual a 200 kcal. Após o 
consumo dessa barra, uma pessoa decide eliminar a 
energia adquirida praticando uma corrida, em 
percurso plano e retilíneo, com velocidade constante 
de 1,5 m/s, o que resulta em uma taxa de dissipação 
de energia de 500 W. Considerando 1 kcal  4 200 J, 
quantos quilômetros, aproximadamente, a pessoa 
precisará correr para dissipar a mesma quantidade de 
calorias ingeridas ao comer o chocolate? 
 
Questão 05) 
 
A temperatura típica de uma tarde quente em Aruanã, 
cidade do estado de Goiás, situada às margens do rio 
Araguaia, é de 37 ºC. Os banhistas, nas areias do rio 
Araguaia, usam cubos de gelo para resfriar um 
refrigerante que se encontra à temperatura ambiente. 
Em um recipiente de isopor (isolante térmico de 
capacidade térmica desprezível) são adicionados 300 
ml do refrigerante. Calcule qual deve ser a mínima 
quantidade de gelo a ser adicionada ao refrigerante 
para reduzir sua temperatura a 12 ºC. Considere que 
o calor específico e a densidade de massa do 
refrigerante sejam iguais aos da água. 
 
Dados: 
 cágua = 1 cal/gºC 
 Lgelo = 80 cal/g 
 
Questão 06) 
 
Num dia de muito calor, a governanta de uma 
residência decide fazer um refresco para as crianças 
que realizam um estudo em grupo. Contudo, ao abrir 
a geladeira, percebe que as garrafas de água estão 
todas vazias, restando, no congelador, apenas uma 
garrafa cujo conteúdo encontra-se inteiramente sob a 
forma de gelo. 
Resolve, então, deixar a garrafa exposta ao ambiente 
e aguardar um tempo até sua completa 
transformação em água. O gráfico a seguir ilustra 
esta mudança de fase. 
 
 
Considerando que o volume de água contido na 
garrafa é de 1 litro, e dado 
 cal/g, 80LF  ccal/gº 5,0cgelo  e ccal/gº 1cágua  , 
pergunta-se: 
a) Qual foi a quantidade de calor recebida, em 
calorias, pelo sistema, durante a sua mudança de 
fase? 
b) Qual foi a quantidade de calor recebida, em 
calorias, pelo sistema, para que, ao final, tivéssemos 
água, na fase líquida, à temperatura ambiente de 30 
ºC? 
 
Questão 07) 
 
Uma panela de alumínio, de massa 100 g, com 0,500 
kg de água em seu interior, é aquecida em um fogão, 
passando de 30ºC para 100ºC. Dados: calor 
específico da água = 1,00 cal/(gºC) e calor específico 
do alumínio = 0,215 cal/(gºC), e estimando que 30% 
do calor fornecido pela chama sejam perdidos para o 
ambiente, determinar: 
a) o calor absorvido pelo sistema formado pela 
panela com a água; 
b) o calor fornecido pelo fogão ao sistema. 
 
Questão 08) 
 
Para descobrir o calor específico por unidade de 
massa de uma certa substância, misturamos 0,50 kg 
desta substância, a uma temperatura de 80 ºC, com 
uma certa massa de água a 20 ºC. A temperatura 
final do sistema é de 40 ºC. O calor especifico da 
água é 1,0 cal/g ºC. 
a) Se a massa de água a 20 ºC utilizada for o 
dobro, calcule a temperatura final do sistema. 
b) Calcule o calor específico, por unidade de 
massa da substância, se a massa de água utilizada 
em a) for de 1,0 kg. 
 
Questão 09) 
 
Em um calorímetro ideal, há 98g de água à 
temperatura de 0ºC. Dois cubinhos metálicos são 
introduzidos no calorímetro. Um deles tem massa 
8,0g, calor específico 0,25cal/gºC e está à 
temperatura de 400ºC. O outro tem 10g de massa, 
calor específico 0,20cal/gºC e está à temperatura de 
100ºC. 
Posteriormente, esse último cubinho é retirado do 
calorímetro e verifica-se, nesse instante, que sua 
temperatura é 50ºC. 
Calcule a temperatura final de equilíbrio da água e do 
cubinho que permanece no calorímetro. 
 
Questão 10) 
 
Sabendose que a temperatura de fusão do chumbo 
é 601 K, misturamos, num vaso adiabático, 10kg de 
chumbo fundido (nessa temperatura) com 2 kg de 
chumbo sólido à temperatura de 301 K. Os calores 
específico e de fusão do chumbo são 128,0 (J/kgK) e 
23,2 x 10
3
 (J/kg), respectivamente. 
a) calcule a temperatura de equilíbrio da mistura 
b) alguma porção do chumbo sólido se fundirá? 
Em caso afirmativo, calcule a massa relativa a essa 
porção. 
 
Questão 11) 
 
Ao nível do mar, uma pedra de gelo de massa m 
gramas, a 20ºC, recebeu 7.400 calorias de uma 
fonte quente e, após 4 minutos e 19 segundos, 
apresentou-se sob a forma de vapor de água, a 
120ºC. Assinale o que for correto. 
01. A massa m é igual a 10 g. 
02. A potência da fonte quente é 28,6 W. 
04. Após receber 900 cal, a pedra de gelo 
derreteu completamente e a massa m transformou-se 
em água líquida a 0ºC. 
08. A massa m de água líquida a 0ºC recebeu 1 
kcal para elevar sua temperatura a 100ºC. 
16. A massa m de água líquida a 0ºC recebeu 
5.500 cal para transformar-se completamente em 
vapor de água a 100ºC. 
32. A massa m de vapor de água a 100ºC 
recebeu 200 cal para elevar sua temperatura a 
120ºC. 
64. Das 7.400 cal fornecidas pela fonte quente à 
massa m, 1.200 cal foram utilizadas para elevar sua 
temperatura de 20ºC a 120ºC e 6.200 cal foram 
utilizadas para mudar seu estado de gelo para água 
líquida e de água líquida para vapor de água. 
 
Questão 12) 
 
Assinale o que for correto. 
01. A capacidade térmica de um corpo é definida 
como a razão da quantidade de calor a ele fornecida 
pela sua respectiva variação de temperatura, a qual 
independe, portanto, de sua massa. 
02. Se convertido em calor, o trabalho realizado 
para levantar 1 kg a 1 m de altura daria para 
aumentar a temperatura de um litro de água em 
2,4C. 
04. Corpos que absorvem bem o calor são maus 
emissores de calor. 
08. O calor é uma forma de energia. 
16. O vapor, quando se condensa, libera calor. 
 
GABARITO: 
 
1) Gab: 
a) O calor necessário para promover o aquecimento 
da água de 30°C até 100°C é dado por Qa = m c t = 294 
kJ. 
b) Estando a água a 100° C, o calor para promover a 
evaporação da água é dado por Q = m Lv = 2300 kJ. O 
calor total para evaporar a água é Qa = m c t calculado no 
item (a) mais Q = m Lv dando um calor total Qtotal= 2594 kJ. 
 
2) Gab: Q = 10.850 cal 
 
3) Gab:  = 36 ºC 
 
4) Gab: 2,52 km 
 
5) Gab: 
g 5,81 
 
6) Gab: 
a) cal 80000 
b) cal 130000 
 
7) Gab: 
a) Q = 3,7 
.
10
4
 cal 
b) QT = 5,2 
.
 10
4
 cal 
 
8) Gab: 
a) Tf = 32ºC ; 
b) cs = 0,5 cal/gºC 
 
9) Gab: 
Como o calor total trocado é zero, podemos escrever a 
seguinte equação; 
0100) - (50 x 0,2 x 10)400(T x 0,25 x 8)0(T x 1 x 98 ee  . 
Simplificando e resolvendo essa equação, obtemos 
C9T 0100800T x 100 0ee  . 
 
10) Gab: 
 
11) Gab: 77 
 
12) Gab: 24