FÍSICA - objetivo

Prévia do material em texto

177FÍSICA
Antes de iniciar seus estudos, reflita sobre as questões a seguir, forme suas opiniões e confronte-as com a teoria
apresentada em seguida. Suas ideias e sugestões são muito importantes para enriquecer o nosso ensino e o seu
aprendizado.
1) Em que materiais e fenômenos devemos estimar ou me dir valores de temperaturas?
2) Em que contextos o conceito de temperatura surge nos âmbitos histórico, social, econômico e cultural?
3) Como medir as temperaturas mais bai xas, as cotidianas e as mais elevadas do Universo?
4) Quais os principais modelos de questões que exploram o conceito de temperatura?
5) Existe um limite mínimo para as temperaturas do Universo que conhecemos? 
6) Água, gelo e vapor d’água podem coexistir em equilíbrio num mesmo recipiente? 
7) Você conseguiria transformar 95°F em graus Celsius em um segundo?
8) Qual é o hemisfério mais frio da Terra? 
9) O que o chuvisco da TV não sintonizada tem que ver com a origem do Universo? 
10) Com que doença poderia estar uma pessoa com temperatura de 33°C? 
11) Como as vacas, os veados e a manteiga relacionam-se com a construção dos primeiros termômetros? 
12) Por que uma variação de menos de 1,0°C aumentou tanto o sentimento de culpa da humanidade? 
Termologia
Módulos
1 – Escalas termométricas
2 – Escalas termométricas 
3 – Calorimetria
4 – Calorimetria
5 – Potência de uma fonte térmica
6 – Potência de uma fonte térmica 
7 – Balanço energético
8 – Balanço energético
1 e 2
Palavras-chave:
Escalas termométricas • Agitação das partículas • Pontos fixos • Variação da
temperatura
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:18 Página 177
178 FÍSICA
1. A Física e o cotidiano
1. Na panela de pressão, a temperatura de ebulição da água aumenta para 120°C e o tempo de cozimento fica dividido
por quatro.
2. A variação da temperatura depende da massa, da subs tância do alimento e da quantidade de calor rece bida.
3. A temperatura do ferro elétrico ligado pode ser sen tida a distância por causa da radiação térmica.
4. As correntes de convecção do ar interno da geladeira são provocadas pela diferença de densidades entre a massa
quente que sobe e a fria que desce. 
5. A cor da chama do fogão indica sua temperatura. O fogo azulado (1200°C) apresenta temperatura maior que o
avermelhado (800°C). Para o calor atravessar o fundo metálico da panela, deve haver uma diferença de tempe -
raturas entre a chama e o alimento no interior da panela.
6. Entre cada peça do revestimento da parede, há um distanciamento para evitar trincas produzidas pela dila tação
térmica. 
7. A temperarura do corpo humano é considerada nor mal quando não varia mais que 1°C em torno de 36,5°C.
8. A temperatura ambiente é apresentada nos noticiá rios internacionais em graus Celsius e Fahrenheit.
2. A Física e o mundo
 A geografia e a geopolítica das temperaturas
 As escalas Celsius e Kelvin são as mais aceitas em todo o mundo. Apesar disso, a escala Fahrenheit, usa da, de
modo mais restrito, nos EUA, ainda influencia a divul gação da ciên cia, o turismo e as transações co mer ciais por causa
da importância desse país.
 As expressões a seguir são en contradas em agen das de negócios e livros didáticos para a conversão das
indicações entre as escalas Celsius (C) e Fahrenheit (F):
e
 Para intervalos de temperatura e am plitudes térmi cas (ΔC e ΔF), te mos: 
9C
F = –––– + 32 
5 
5
C = –––– (F – 32) 
9 
�C �F
–––– = –––– 
5 9 
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:18 Página 178
179FÍSICA
 No mapa a seguir, há uma visão de temperaturas médias anuais e amplitudes térmicas médias da su perfície
terrestre. Note que o He mis fério Norte é mais frio que o Sul e apresenta amplitudes mais acen tuadas, por causa da
maior extensão dos continentes em relação aos oceanos. A água ameniza as tem pe ra tu ras e os climas.
 A temperatura média do nosso planeta é de 15°C (59°F; 288K). O aquecimento global, provocado pela emissão de
CO2 pelo homem na atmosfera, pode produzir um acrés cimo de 3,0°C (5,4°F; 3,0K) nes se valor nos próximos 100 anos,
com consequências desas trosas pa ra o meio ambiente.
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:18 Página 179
180 FÍSICA
 A origem do Universo no 
chuvisco da TV e no chiado 
do rádio não sintonizados
 Segundo as teorias mais mo der nas, o Universo que
conhecemos originou-se há cerca de 13,8 bilhões de
anos, da explosão de um “ovo cós mico” de um cen tíme -
tro de diâ metro, liberando toda a matéria e a radiação
que nos cerca.
 Essa radiação, inicialmente, re pre sentava uma tem -
 pe ratura de trilhões de graus Celsius e diminuiu com a
expansão do Universo, até o valor de 2,8K (–270,2°C; 
–454,4°F), atribuída à radiação cós mica de fundo (RCF)
encontrada em todos os pontos do Cosmos.
 O chiado de um rádio ou o chu vis co de um tele visor
não sinto nizados mostram padrão de vibração de um gás
a 2,8K, ou seja, eles são o som e a imagem dos ecos do
“Big Bang”.
 A temperatura corporal 
e o diag nóstico de doenças
 A temperatura do corpo humano é mantida cons -
tante pela inter ven ção de um sistema de termorregu -
lação localizado no diencéfalo. Esse sistema pode ser
desequilibrado por toxinas intro duzi das (infecções, por
exemplo) ou for ma das no organis mo. A tempera tura nor -
mal do corpo humano é em média
36,5°C, va riando ao longo do dia
até um grau aci ma ou abaixo
desse va lor, se gun do um rit mo cir -
cadiano. Em al gu mas doen ças, co -
mo a có le ra, po de atin gir 33°C (hi -
po ter mia) e, em ou tras, 42°C
(hiper termia, fe bre).
Termografia da cabeça.
 Os termô me tros clíni cos são
ter mô me tros de mer cú rio, utili za -
dos para a de ter mi nação da tem pe -
ra tura do cor po hu mano. São gra -
duados de 35°C a 42°C. Co mo o
mer cúrio se con trai ra pi da men te, o
termô metro apresen ta um estran -
gula men to que im pe de que o mer -
cúrio da haste vol te ao bulbo, após
a medida de uma temperatura.
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:18 Página 180
181FÍSICA
3. A Física e o laboratório
 Termômetro a gás 
(temperaturas muito baixas)
 Esse tipo de termômetro utiliza um gás como fluido
termométrico. É constituído por uma massa fixa de gás
num volume constante. Medindo a pressão com um
manômetro, podemos determinar a temperatura a partir
da equação dos gases perfeitos: = .
 Os materiais do termômetro não podem sofrer
dilatações apreciáveis no intervalo de temperaturas que
vão medir, pa ra que o volume não se altere e não se
introduzam erros na medição. Esse termômetro pro -
porciona um dos métodos mais rigorosos para medição
de temperaturas no intervalo de 2,5K a 1300K.
 Nesses termômetros, usa-se como ponto de refe rên -
cia a temperatura em que coexistem, em equi lí brio, os três
estados físicos da água – gelo, água líquida e vapor. Esse
estado designa-se por ponto triplo da água e ocorre à
pressão ptrip = 610Pa e à temperatura Ttrip = 273,16K.
 Pirômetro óptico 
(temperaturas elevadas)
 Para altas temperaturas, o termômetro mais in di ca do
é o pirômetro óptico, que compara a cor emitida pelas
paredes do forno com a cor do filamento de uma lâmpada
padrão. Nesse caso, o termômetro não entra em contato
com o forno. Esse tipo de termômetro tam bém pode ser
utilizado para medir a temperatura das estrelas.
4. A Física e a evolução
de seus conceitos
 Temperatura
 Num primeiro contato, entende re mos a tempera tu -
ra como a gran deza que associamos a um cor po, para
traduzir o estado de agi tação das partículas que o cons -
ti tuem. Esse estado de agitação é de finido pelo ní vel
ener gético das par tí culas e cons titui o es ta do tér mi co ou
es ta do de aque cimento do corpo.
 A medida desse nível energético (da temperatura) é
feita de maneira indireta,pela medida de ou tra grandeza,
característica de determinado corpo e va riá vel com a
tem peratura. Essa gran deza é cha ma da de grandeza
termo mé trica e o corpo é o termômetro.
No corpo de maior tem pe ra tura, as partículas possuem maior nível de
agita ção.
 Escalas termométricas
 Uma escala termométrica é um conjunto de va lo -
res numéricos (de temperaturas), cada um associa do a
determinado estado térmico pre es tabelecido.
 As escalas mais conhecidas são:
 Escala Kelvin
 A escala Kelvin, também deno mi na da escala abso -
lu ta ou es cala termodinâmica, foi obtida do com por -
tamento de um gás perfei to, quando, a volume cons tan -
te, fez-se variar a pressão e a tem peratura dele. 
 Para os pontos fixos, denomina dos zero absoluto e
ponto triplo da água, associamos 0K e 273,15K, res -
pectivamente.
 Devemos entender por zero ab soluto o estado tér -
mico teórico, no qual a velocidade das moléculas de um
gás perfeito se reduziria a zero, isto é, cessaria o estado
de agitação das moléculas.
 O ponto triplo da água ocorre quando gelo, água e
vapor de água coexistem em equilíbrio.
 Ao ler-se uma temperatura nessa escala, deve-se omi tir
o termo “grau”; assim, 25K leem-se “vinte e cinco kelvin”.
p2V2–––––
T2
p1V1–––––
T1
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:18 Página 181
182 FÍSICA
 Escala Celsius
 A escala Celsius é definida pela relação:
 Observe que uma variação de tem peratura é ex pres -
sa nas escalas Celsius e Kelvin pelo mesmo número:
 No zero absoluto, essa escala as sinalaria –273,15°C
e, no ponto triplo da água, o valor 0,01°C.
 Até 1954, essa escala era defi ni da convencio nan -
do-se 0°C e 100°C co mo as tempe ra tu ras asso ciadas a
dois pontos fixos, a saber:
 1.o Ponto Fi xo (ou ponto do gelo): 
 Estado térmi co do gelo fun dente (equi líbrio gelo +
água), sob pressão nor mal (0°C).
 2.o Ponto Fixo (ou ponto do va por):
 Estado térmico do vapor de água em ebulição, sob
pres são normal (100°C).
 A escala Celsius é usada, oficial mente, em vários
paí ses, entre os quais o Brasil.
 Escala Fahrenheit
 Essa escala é usada, geral men te, nos países de lín -
gua inglesa.
 No ponto do gelo (1.° P.F.), ela assi nala 32°F e, no
ponto do vapor (2.° P.F.), o valor 212°F, apresentando, as -
sim, 180 divisões entre essas duas marcas.
 Equação de conversão
 Uma equação de conversão é uma relação entre as
temperaturas em duas escalas termométricas, tal que,
sabendo-se o valor da tempe ratura numa escala, pode-se
obter o cor respondente valor na outra.
 Assim, relacionando-se as três es ca las citadas ante -
rior mente, temos:
 Do esque ma, ob te mos a equa ção de con versão en -
tre essas esca las, em que fare mos:
 273,15 � 273 e 373,15 � 373
 �C – 0 �F – 32 T – 273 –––––––– = –––––––– = –––––––––––––
 100 – 0 212 – 32 373 – 273
 Simplificando, temos:
 As relações mais utilizadas são:
e
 Variação de temperatura
 É comum encontrarmos exercícios nos quais é for -
necida a variação de temperatura na escala Celsius (��C)
e é pedida a correspondente variação na escala
Fahrenheit (��F), ou vice-versa.
� (°C) = T (K) – 273,15
��c = �T
�C �F – 32 T – 273
––– = –––––––– = –––––––––
5 9 5
T = �C + 273
�C �F – 32
–––– = ––––––––
5 9
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:18 Página 182
183FÍSICA
ANTIGUIDADE E IDADE MÉDIA: Di fi cul dade para medir
preci sa mente as tem peraturas.
Hipócrates, pai da Medi cina, va loriza mais o rit mo
car diorres pi ratório que a tem pe ra tu ra cor poral em
seus diag nósticos. 
1593 – Galileu cria o ter mos có pio de água, para
me dir a tem peratura do corpo hu ma no.
1612 – Sanctorius, médico de Pádua, de sen volve o ter mos -
cópio de Galileu para medir a temperatura dos pa cientes.
Século XVII – O álcool é usado como subs tância termo -
métrica. A temperatura de fusão da manteiga e a do corpo de
vacas e veados são testadas como pon tos fixos livres da
influência da pressão atmosférica.
1724 – Daniel Ga briel Fahre nheit cria o pri mei ro ter -
 mô me tro con fiável, usan do o mer cú rio co mo subs -
 tância ter mo métrica.
1730 – Réaumur propõe uma no va escala com
0°R para o pon to do gelo e 80°R para o ponto do
va por.
1742 – Anders Celsius, sueco, cria uma escala
que é utilizada até hoje.
1848 – Lord Kelvin, basea do na defini ção ter mo di -
nâmica da tem peratura (grau de agi ta ção das
partí culas do sis te ma), cria uma es cala científi ca
que esta belece o zero abso luto como limite míni -
mo para as tempe raturas do Universo
(–273,15°C).
1859 – Rankine ajusta a escala Fahrenheit com a
es cala Kelvin. 
Criação da es cala Rankine.
1900 – Pirômetro óptico permite a me dição da
tem pera tura de ob jetos in can des centes (acima de
500°C) e reve la que a ra dia ção é emi tida na forma
de pacotes dis cre tos de energia, os quais Max
Planck cha mou de quan ta (no sin gular, quan tum).
Nasce a Física Quântica.
1927, 1948, 1968, 1990 – Reuniões para o estabe lecimento da
Escala Internacio nal de Temperatura (EIT), as quais defi nem o
aumento da precisão das me didas, com base nas téc nicas
termo métricas vigen tes. Atual men te, tempe raturas en tre
–272,5°C (0,65K) a 6000K po dem ser medidas com precisão
média de 0,001K.
1963 – Arno e Penzias relacionam a radia ção, encon trada em
todos os pontos do Universo (radiação cós mica de fundo), com
a temperatura atual do Universo, 2,8K, que indica que o
Universo tem 13,7 bi lhões de anos desde o Big Bang.
1988 – Variações de 0,02K na ra diação cós mica de fundo re for -
 çam a teoria do Big Bang e ex plicam a existência das galá xias.
 2006 – Medidas meteorológicas precisas imputam à hu -
manidade o aumento acele rado da temperatura do ar at mos -
férico nos últimos 150 anos (aquecimento global).
�C �R �F – 32 T – 273 �Ra – 492
––– = ––– = ––––––– = ––––––– = ––––––––– 
5 4 9 5 9 
 Nesse caso, devemos com parar as duas escalas e
usa r as proporcionalidades entre os intervalos de tem pe -
raturas. 
 ��C ��F––––– = ––––– 
100 180
��C ��F
–––– = ––––
5 9
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:18 Página 183
184 FÍSICA
A medida e o controle da temperatura são rea lizados pelo uso de
propriedades mecâ ni cas, térmicas e eletromagnéticas dos mate riais, de
acordo com as características e a precisão das medições.
As figuras a seguir apresentam alguns termô metros analógicos, de in -
dicações contínuas, ou digitais, que produzem pequenos saltos entre um
valor e outro, por conta dos microproces sadores de dados eletrô nicos.
� (MODELO ENEM) – Daniel Fahrenheit produ ziu o primeiro termô -
me tro confiável, baseado na dilatação térmica de uma coluna de
mercúrio.
O termômetro de mercúrio indica:
a) 32°C b) 40°C c) 72°C d) 80°C e) 104°C
Resolução
Termômetro de mercúrio (�F = 104°F)
�C = (�F – 32) ⇒ �C = (104 – 32) (°C)
�C = . 72 (°C) ⇒
Resposta: B
� (MODELO ENEM) – O termômetro bimetálico fun ciona como
con trolador de cir cui tos elé tricos e de re fri ge ração. Duas lâ mi nas de
dilatações térmicas dife rentes e soldadas deformam a espiral no
aqueci mento.
O termômetro bimetálico indica:
a) 25°F b) 45°F c) 77°F d) 90°F e) 109°F
Resolução
Termômetro bimetálico (�C = 25°C)
�F = + 32 ⇒ �F = + 32 (°F)
�F = 45 + 32 (°F) ⇒ 
Resposta: C
� (MODELO ENEM) – O termômetro de baixas temperaturas, em
geral, utiliza a dilatação de gases, e a variação de temperatura é relacio -
nada com a mudança de pres são em um manômetro de mercúrio.
O termômetro a gás indica:
a) – 200°C b) – 150°C c) – 73°C d) – 45°C e) – 32°C
Resolução
Termômetroa gás (T = 73K)
T = �C + 273
�C = T – 273 ⇒ �C = 73 – 273 (K) ⇒ 
Resposta: A
� (MODELO ENEM) – O termômetro digital sem contato de
infravermelho (pirômetro) é ideal para medir a temperatura de metais
incandescentes e de estrelas.
A diferença entre a temperatura ambiente de 25°C e a indicação do
pirômetro, em kelvin, vale:
a) 25 b) 273 c) 373 d) 477 e) 725
Resolução
Temperatura ambiente:
�C1
= 25°C ⇒ T1 = 25 + 273 (K) ⇒ T1 = 298K
Pirômetro: �C2 = 750°C ⇒ T2 = 750 + 273 (K)
T2 = 1023K
ΔT = T2 – T1
ΔT = 1023K – 298K
Resposta: E
5
–––
9
5
–––
9
5
–––
9
�C = 40°C
9 �C–––––
5
9 . 25
––––––
5
�F = 77°F
�C = –200°C
ΔT = 725K
Exercícios Resolvidos – Módulo 1
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:18 Página 184
185FÍSICA
� (OBFEP-MODELO ENEM) – As primeiras lâmpadas que
funcionavam com eletricidade usavam a incandescência para
gerar luz. Entretanto, este tipo de lâmpada transforma apenas
5% da energia elétrica em luz (fóton visível). O resto é trans -
formado em calor (fóton infravermelho). Atualmente, para
consumo geral, existem dois tipos de lâmpadas mais eficien -
tes: as fluorescentes, com rendimento de 30% , e as de LED,
com 95% de eficiência.
Entretanto, em uma granja, é necessário manter o ambiente
quente; logo, muitas granjas utilizam a lâmpada incandescente
para, ao mesmo tempo, aquecer o ambiente e produzir a
iluminação necessária. O ambiente da granja deve ficar na
temperatura de 30°C. Nos Estados Unidos, os termômetros
usam a escala Fahrenheit, a qual registra o valor 32 para o
ponto de fusão do gelo e 212 para o ponto de ebulição da água.
Qual a indicação da temperatura ideal de uma granja em um
termômetro graduado em Fahrenheit?
a) 52°F b) 66°F c) 74°F d) 86°F d) 90°F
RESOLUÇÃO:
= 
= 
�F – 32 = 54
Resposta: D
� (UNICAMP-MODELO ENEM) – A escala de temperatura
Fahrenheit (°F) foi proposta por Daniel Gabriel Fahrenheit em
1724. Essa escala foi utilizada princi palmente pelos países que
foram colonizados pelos britânicos. Atual mente, seu uso se
restringe a poucos países de língua inglesa, como os Estados
Unidos, que mantém a escala sem motivo aparente.
Na escala Fahrenheit (°F), o ponto de solidificação da água à
pressão ambiente ocorre a 32°F, o que corresponde a 0°C
(escala Celsius). Já o ponto de ebulição da água ocorre a 212°F,
o que corresponde a 100°C. Há uma única temperatura em que
as escalas Celsius e Fahrenheit, ambas lineares, coincidem.
Essa temperatura é igual a:
a) 40°C b) 18°C c) –18°C d) –40°C e) –50°C
RESOLUÇÃO:
= 
= 
9� = 5� – 160
4� = –160
Resposta: D
� (PUC-SP-MODELO ENEM) – O slide, nome dado ao skate
futurista, usa levitação mag nética para se manter longe do
chão e ainda ser capaz de carregar o peso de uma pessoa. É o
mesmo princípio utilizado, por exemplo, pelos trens
ultrarrápidos japo neses.
Para operar, o slide deve ter a sua estrutura metálica interna
res friada a temperaturas baixíssimas, alcançadas com nitro gê -
nio líquido. Daí a “fumaça” que se vê nas imagens, que, na
verdade, é o nitrogênio vapo ri zando-se novamente devido à
temperatura ambiente e que, para per manecer no estado líqui -
do, deve ser mantido a aproximadamente –200 graus Celsius.
Então, quando o nitrogênio acaba, o skate para de “voar”.
A fumaça que aparenta sair do skate, na verdade, é nitrogênio
em gaseificação (Foto: Divulgação/Lexus)
(Disponível em: www.techtudo.com.br/noticias/noticia/2015/07/como-
funciona-o-skate-voador-inspirado-no-filme-de-volta-para-o-futuro-
2.html.
Acesso em: 03 jul. 2015. Adaptado.)
Com relação ao texto, a temperatura do nitrogênio líqui do,
–200°C, que resfria a estrutura metálica interna do slide, quan -
do convertida para as escalas Fahrenheit e Kelvin, seria, res -
pec tivamente:
a) – 328 e 73 b) – 392 e 73 c) – 392 e – 473
d) – 328 e – 73 e) – 328 e – 473
RESOLUÇÃO:
(I) Transformação da escala Celsius para a escala Fahrenheit:
 = ⇒ – = 
 –360 = �F – 32 ⇒
(II)Transformação da escala Celsius para a escala Kelvin:
 T = �C + 273 ⇒ T = – 200 + 273 (K)
 
Resposta: A
�F – 32–––––––
9
�C–––
5
�F – 32–––––––
9
30
–––
5
�F = 86°F
�F – 32–––––––
9
�C–––
5
� – 32
–––––––
9
�
–––
5
� = –40°C = –40°F
�C
–––
5
�F – 32
–––––––
9
200
––––
5
�F – 32
–––––––
9
�F = –328 °F
T = 73 K
Exercícios Propostos – Módulo 1
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:18 Página 185
186 FÍSICA
� (MEDICINA-FACERES-MODELO ENEM) – Criogenia é
um importantíssimo ramo da ciência ligado à Termologia. Sua
finalidade é conseguir temperaturas extremamente baixas para
diversas aplicações, como conservação de produtos alimen -
tícios, transporte de gêneros perecíveis, preservação de teci -
dos, conservação de sêmen de animais para uso em fertili -
zação, entre tantas outras. A manutenção do sêmen bovi no se
dá em temperaturas próximas do ponto de solidificação do
nitrogênio, que é de aproximadamente 73K.
Assinale a alternativa que apresenta essa temperatura nas
escalas Celsius e Fahrenheit, respectivamente:
a) –200°C e –328°F; b) –273°C e –328°F;
c) –328°C e –200°F; d) 346°C e –328°F;
e) 328°C e 288°F.
RESOLUÇÃO:
I. T = �C + 273
 73 = �C + 273 ⇒
II. = 
 
–40 =
 �F – 32 = –360
 
Resposta: A
�C = –200°C
�F – 32–––––––
9
�C–––
5
�F – 32–––––––
9
�F = –328°F
� (MODELO ENEM) – As paredes de gelo do iglu dos esquimós difi -
cultam a condução de calor do interior para o ambiente externo.
A diferença entre a temperatura interna e a externa do iglu, em graus
Fahrenheit, é igual a:
a) 104 b) 72 c) 40 d) 32 e) 25
Resolução
Parede de gelo:
Δ�C = 0°C – (–40°C)
Δ�C = 40°C
Δ�F = 1,8 Δ�C
Δ�F = 1,8 . 40 (°F)
Resposta: B
� (MODELO ENEM) – Nos desertos norte-americanos, a diferença
de temperatura entre o solo e as altas camadas da atmosfera produz,
por convecção, tempes tades de ventos.
A máxima variação de temperatura sofrida pelas massas de ar, em
graus Celsius, vale:
a) 104 b) 90 c) 50 d) 40 e) 14
Resolução
Ventos no deserto:
Δ�F = 104°F – 14°F
Δ�F = 90°F
Δ�F = 1,8 . Δ�C
90 = 1,8 . Δ�C
Resposta: C
Δ�F = 72°F
Δ�C = 50°C
Exercícios Resolvidos – Módulo 2
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:18 Página 186
187FÍSICA
� (MODELO ENEM) – As temperaturas médias da Terra e da
superfície do Sol fazem os dois astros irradiar energia de maneiras
diferentes. O saldo maior a favor do Sol permite o aquecimento do
nosso planeta.
A diferença entre as temperaturas médias, da superfície do Sol e da
Terra, em kelvin, é igual a:
a) 15 b) 300 c) 700 d) 5727 e) 5985
Resolução
Radiação solar e terrestre:
Δ�C = 6000°C – 15°C
Δ�C = 5985°C
ΔT = Δ�C
Resposta: E
� Vulcões, gêiseres e terremotos são fenômenos naturais asso cia -
dos à elevação da temperatura com a profundidade do solo.
Pessoas que trabalham em minas de carvão sabem que a temperatura
da Terra aumenta, cons tan temente, com a profundidade. Me didas efe -
tuadas em poços profundos indicam que a cada quilômetro de profun -
didade a variação de temperatura é da ordem de 30°C. Num local onde
a tem peratura na superfície vale 20°C, uma broca perfura um poço
muito profundo. 
Com base nessas afirmações e nos seus conhecimentos de Termo -
metria, determine
a) a expressão que relaciona a temperatura �, em graus Celsius (°C),
com a profundidade p em quilômetros (km);
b) o gráfico que relaciona a temperatura � com a profundidade p;
c) a profundidade em que o líquido de refrigeração da broca ferve a
140°C.
Resoluçao 
a) 
 
 
= 
 
= 
 �C – 20 = 30d
 
b) 
c) �c = 140°C ⇒ �c = 30d + 20
 140 = 30d + 20 ⇒ 120 = 30d ⇒ 
Respostas: a) �C = 30d + 20 (�C em °C e d em km)
 b) vide gráfico
 c) d = 4,0km
ΔT = 5985K
�C – 20––––––––
50 – 20
d – 0
–––––––
1,0 – 0
�C – 20
––––––––
30
d
––––
1,0
�C = 30d + 20
d = 4,0km
θC em graus Celsius �d em km
� (OPF) – A figura a seguir apresenta um gráfico que relacio -
na uma escala de tempe raturas hipotética, X, e a escala Kelvin
de temperaturas abso lutas. 
Sa ben do-se que um obje to está a uma temperatura de 80°X,
de ter mine sua tem pe ratura se fosse medida por um termô -
metro calibrado na escala Celsius.
RESOLUÇÃO:
= 
= 
�X = 80°X ⇒ T = 0,5 . 80 + 273 (K)
 T = 40 + 273 (K)
Resposta:
�X – 0
–––––––––
200 – 0
T – 273
–––––––––
373 – 273
T – 273
–––––––––
100
�X
––––
200
T = 0,5 �X + 273
T = 313K
Exercícios Propostos – Módulo 2
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:18 Página 187
188 FÍSICA
� (FCC-UNINOVE-MODELO ENEM) – Uma pessoa encon -
trou no porão de sua casa um antigo termômetro com a escala
já apagada, na qual só era possível identificar as marcas de
12°C e 48°C. Sabendo-se que a distância entre as duas marcas
era de 6,0cm e que no momento em que o termômetro foi
encontrado a coluna de mercúrio estava 1,5cm acima da marca
de 12°C, a temperatura indicada pelo termômetro naquele
momento era de:
a) 15°C b) 18°C c) 21°C d) 24°C e) 30°C
RESOLUÇÃO:
I. 6,0cm ––––––––––– 48°C – 12°C = 36°C
 1,5cm ––––––––––– ��
 �� = 36°C = 9°C
II. �� = � – 12°C
 9°C = � – 12°C
 
Resposta: C
� (OLIMPÍADA BRASILEIRA DE FÍSICA-MODELO ENEM) –
Um Trabalho recente publicado na Revista Brasileira de Ensino
de Física destaca um “Refri gerador termoelétrico de Peltier
usado para estabilizar um feixe laser em experimentos didá -
ticos” (Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 36, no. 1, 1308.
2014). O trabalho destaca um experimento em que é montado
um sistema de estabilização de um laser de diodo mantido a
temperatura controlada e estabilizada com materiais de baixo
custo. 
Destacando o controle da temperatura, imaginemos que, no
experimento, registra-se uma variação de temperatura de 90°F,
e que você tivesse de obter essa informação na escala Celsius.
Qual alternativa fornece essa variação de temperatura?
a) 20°C b) 32,22°C c) 40°C d) 45°C e) 50°C 
RESOLUÇÃO:
= 
= ⇒
Resposta: E
� (UNICASTELO-MODELO ENEM) – Considere os valores
das temperaturas, em graus Celsius e graus Fahrenheit, para
os pontos fixos da água sob pressão normal, indicados na
tabela.
Para uma variação de 10° Celsius, a variação correspondente
em Fahrenheit é de:
a) 10° b) 18° c) 22° d) 32° e) 56°
RESOLUÇÃO:
De acordo com os dados, vem:
= ⇒ = ⇒ �θF = 1,8��C
��F = 1,8 . 10 (°F) ⇒
Resposta: B
� (VUNESP-CUSC-MODELO ENEM) – Analise a tabela a
seguir que mostra a relação entre as escalas termométricas
Celsius, Fahrenheit e Kelvin, estabe lecidas à pressão normal
no nível do mar.
Caso a variação de temperatura medida na escala Celsius seja
de 45 graus, é correto afirmar que as variações observadas nas
escalas Fahrenheit e Kelvin serão, respectivamente, iguais a:
a) 190 e 95 b) 81 e 45 c) 120 e 85
d) 85 e 40 e) 105 e 45 
RESOLUÇÃO:
I) ��C = ��K = 45°C = 45K
II) = 
 
= 
 
 
Resposta: B
1,5
––––
6,0
� = 21°C
��C
–––––
5
��F
–––––
9
��C
–––––
5
90
–––––
9
��C = 50°C
°C °F
ponto de ebulição 100 212
ponto de fusão 0 32
��F
–––––––––
212 – 32
��C
–––––––––
100 – 0
��F
–––––
180
��C
–––––
100
��F = 18°F
Celsius Fahrenheit Kelvin
Temperatura de
ebulição da água
100 212 373
Temperatura de
fusão do gelo
0 32 273
��C––––
5
��F––––
9
45
––––
5
��F––––
9
��F = 81°F
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:18 Página 188
189FÍSICA
1. A Física e o cotidiano
Esfregando as mãos, conseguimos aquecê-las: a energia cinética, o
atrito e o calor estão sempre relacionados.
O cobertor é um isolante térmico e a fonte de calor é o corpo da
pessoa.
Os motores dos veículos podem ser refrigerados a água ou a ar.
Antes de iniciar seus estudos, reflita sobre as questões abaixo, forme suas opiniões e confronte-as com a teoria
apresentada em seguida. Suas ideias e sugestões são muito importantes para enriquecer o ensino e o
aprendizado.
1) Quais são as coisas e os fenômenos relacionados com o aquecimento e com o resfriamento?
2) O cobertor é uma fonte de calor?
3) Como a evolução do conceito de calor influencia nos sa percepção da natureza, o desenvolvimento
econômi co e a preocupação com o ambiente?
4) É possível fornecer calor para um sistema sem que ele varie sua temperatura? 
5) Por que é quase dez vezes mais fácil aquecer um disco de ferro do que uma quantidade de mesma massa
de água? 
6) Além de uma situação de sede desesperadora, quando 300m� de água têm o mesmo valor de 10kg de
ouro? 
3 e 4
Palavras-chave:
Calorimetria • Calor não é temperatura • Calor específico sensível 
• Calor é energia
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:18 Página 189
190 FÍSICA
 O automóvel produz calor Q no motor e realiza um tra balho τ.
2. A Física e o mundo
 Como a evolução do conceito de calor influencia nos sa percepção da natureza, o
desenvolvimento econômi co e a preocupação com o ambiente?
 A fotossíntese é a responsável pela energia dos alimentos. Um adulto deve consumir entre 2000kcal e 2500kcal
diárias para realizar suas atividades.
 Isso faz com que ele seja equivalente a um sistema com uma po tên cia comparável a uma lâmpada de 100W.
3. A Física e o laboratório
 O conceito de calor tornou-se importante quando se se pa rou do conceito de temperatura.
 A partir daí, definiu-se o equilíbrio térmico (QA + QB = 0; lei zero da Termodinânica) e que o calor flui espon tanea -
mente da região de maior temperatura para a de menor temperatura (2.a lei da Termodinâmica).
τ
Rendimento = –––
Q
Vocábulos e expressões da língua inglesa relacionados com a Calorimetria
HEAT: Transfer of energy from one part of a substance to another, or from one body to another by virtue of a
difference in temperature.
SPECIFIC HEAT: The heat capacity, or the measure of the amount of heat required to raise the temperature of a
unit mass of a substance one degree.
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 190
191FÍSICA
 O modelo cinético-molecular caracterizou o calor co -
mo energia em trânsito, tal como o trabalho mecânico, e
o inse riu no campo teórico fundamental da mecânica
estatística (1.a lei da Termodinâmica; Q = τ + �U).
 Caloria – calor espe cí fico sensível da
água
 Por definição, chama-se calo ria a quantidade de ca lor
neces sária e suficiente pa ra aquecer 1,0g de água pu ra de
14,5°C a 15,5°C, sob pressão normal. Assim, temos:
 Usando-se a equação funda men tal da calorimetria,
para um grama de água, vem:
 Q = m c ��
 1,0 cal = 1,0g . cágua . 1,0°C
 Portanto: 
 Resulta, pois, que o calor espe cí fi co sensível da água,
no in ter valo de tem peratu ra de 14,5°C a 15,5°C, vale 
1,0 cal/g°C.
 De forma geral, costumamos utili zar esse valor 
(1,0 cal/g°C) do ca lor es pecífico sensível da água como
cons tante no intervalo de 0°C a 100°C.
 A tabela abaixo apresenta os calores específicos
sen síveis de várias substâncias em cal/g°C a 15°C.
 A água (1,0cal/g°C) é referência para os outros calo -
res específicos sensíveis, Assim, é fácil ver que, com
apenas 11% do calor que aquece uma certa massa de
água, é possível produzir a mesma variação de tempe -
ratura numa mesma massa de ferro (0,11cal/g°C).
 Outro fato importante é que quanto mais alto é o ca -
lor específico sensível do material, mais tempo leva para
aquecê-lo, e quanto mais calor absorver, mais tempo
leva para esfriá-lo.
 Calor sensível e calor latente
 Colocando-se um pedaço de fer ro na chama de uma ve -
la, obser va mos que o ca lor for ne cido pela cha ma pro voca
uma variação de tem peratura (aque cimento) no ferro.
cal
cágua = 1,0 –––––
g°C
Calores específicos sensíveis médios em cal/g°C
 ouro 0,030
 chumbo 0,031
 mercúrio 0,033
 prata 0,056
 cobre 0,094
 ferro 0,110
 querosene 0,510
 álcool 0,580
 água 1,00
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 191
192 FÍSICA
 Colocando-se um pe daço de ge lo na chama da ve la,
no ta mos que o ca lor fornecido pe la cha ma pro vo ca uma
mu dança de esta do (fusão) no gelo.
 Portanto, quan do um cor po re ce be ou cede ca lor,
este po de produzir no corpo dois efei tos diferentes: va -
ria ção de temperatura ou mu dan ça de estado.
 Se o efeito no corpo for apenas variação de tem -
pe ra tura, o ca lor é chamado ca lor sensível. 
 Se o efeito no corpo for apenas mu dança de es -
tado, o calor é cha mado calor latente. 
 Assim, nas considerações aci ma, o calor recebido
pelo ferro é sen sível e o recebido pelo gelo é latente.
 Por exemplo, se colocarmos um pe daço de ferro
aquecido na cavi da de feita num bloco de gelo a 0°C,
verifi caremos o resfriamento do ferro e a fu são de parte
do gelo. O ferro, mais quente, cede calor ao gelo. Esta
quan tidade de calor cedida pelo ferro pro vocou nele um
resfria men to, sendo ca lor sensível. A mes ma quan ti -
da de de calor ao ser rece bida pe lo ge lo provoca nele
uma fu são, sen do, pois, chamado de ca lor la tente.
4. A Física e a evolução 
de seus conceitos
 Energia térmica
 Todo corpo é formado de partículas. Essas partículas
estão cons tan te mente em agitação, provocada por uma
energia nelas existente.
 A energia cinética média as sociada a uma partícula
é que de ter mina seu estado de agitação, de finindo a
temperatura do cor po.
 O somatório das energias de agi tação das partículas
é a energia tér mica do corpo.
 É importante notar que esse so ma tório de energias
depende da ener gia de agitação de cada partí cula (da
temperatura) e do nú mero de partí cu las que o corpo
possui (da massa do corpo).
 Calor e equilíbrio térmico
 Quando dois corpos em tempe ra turas diferentes são
co locados em contato térmico, espontaneamente, há
trans ferência de energia térmica do corpo de maior para
o de menor tem peratura. Dessa forma, a tempe ratura do
“mais quente” diminui e do “mais frio” aumenta até que
as duas se igualem. Nesse ponto, cessa a troca de ener -
gia térmica. Dizemos que foi atin gido o equi líbrio tér mi -
co e a tem pe ratura co mum é de no mi na da temperatura 
fi nal de equi lí brio tér mi co. 
 Observemos que a causa de ter mi nante da passa gem
de ener gia tér mi ca de A para B foi a di fe rença de tem -
peraturas e que, quan do as tem pera turas se igualaram,
ces sou a pas sa gem de energia térmica.
 A energia térmica que pas sa de A para B recebe,
durante a pas sa gem, a de nominação de calor.
 Portanto, calor é energia tér mica em trânsito de
um corpo para outro, mo ti vada por uma diferença de
tempe raturas exis tente entre eles.
 Capacidade térmica (C) e 
calor específico sensível (c)
 Suponhamos que um corpo A de massa m receba
uma quantidade de calor sensível Q, que lhe provoca o
aquecimento ��.
 Por de fi ni ção, a ca pa ci dade tér mica ou capa cidade
calorí fi ca de um cor po repre senta a quan ti dade de calor
necessária e suficiente para va riar sua tem pera tura de uma
unidade.
Unidade usual: cal/°C
 Por definição, o calor espe cí fi co sensível de uma
substância cor responde à capacidade térmica por unida -
de de massa. O calor específico sensível da água, em
geral, vale 1,0cal/g°C.
Q
C = ––––
��
C Q
c = ––– = –––––––
m m ��
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 192
193FÍSICA
SÉCULO V a.C. – Pla tão destaca que
o ca lor e o fogo podem ser produ zidos
por im pac to ou fric ção.
ANTIGUIDADE E IDADE MÉ DIA – Ao
lado do ar, da ter ra e da água, o fogo
serviu como ele men to para com por a
visão de mundo e a filosofia natural.
Era o único que não abrigava a vida.
1620 – Francis Bacon de fende a ideia
de que ca lor e tem pe ra tura são mani -
fes tações do mo vi men to (ener gia).
1680 – Robert Hooke e Robert Boyle
rela cio nam a tempe ra tura com a
“rápi da e impe tuo sa agita ção das
partes de um corpo”.
1779 – Joseph Black, usan do um ter -
mô me tro, con cebido por Fahrenheit,
rea liza as primeiras ex pe riên cias para
di fe renciar calor de tem pera tura.
Aque ceu corpos de mas sa (m) e
subs tâncias dife ren tes e per ce beu
que eles res pon diam com diferen tes
variações de tempe ratura (��).
Definiu, en tão, o calor sensível (Q), a
ca paci dade tér mica de um corpo C e
o calor específico sensível (c) de uma
subs tância e os rela cio nou nas fór -
mulas:
A ideia de Black de que o calor é uma
substância sem peso (ca ló rico) trans -
ferida de um corpo quente pa ra ou tro
frio, apesar de lógica, desa grada mui -
tos cien tistas (ener gistas x caloristas).
1800 – Conde Rum ford (Benjamim
Thom son) ob ser van do a fabri ca ção
de ca nhões, conclui que um corpo
finito não poderia produzir quan -
tidades in finitas de caló rico – o calor,
relacionado com o movimento e o
atrito, é de finido como ener gia em
trân sito, provocado por uma dife -
rença de tempera turas.
1843 – Joule, pelo ca mi nho experi -
men tal, e Mayer, pe lo teó rico, mos -
tram que o ca lor po de trans formar-se
em traba lho mecâ nico e con ser var-se
como qual quer tipo de ener gia.
1907 – Einstein res tringe a agitação
mo le cu lar a ener gias dis cretas (quan -
ti za ção) e deter mina valo res muito
pre cisos para os calores es pecí ficos
sen síveis dos metais.
1912 – Debye
aper feiçoa as
ideias de Eins tein,
ao consi de rar que
átomos e mo lé -
culas de um só -
lido, sob aque ci -
mento, agi tam-se
como as on das
so noras no ar, com mo dos de vibração
chamados de fô nons.
Q = C . �� Q = mc ��
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 193
194 FÍSICA
� (MODELO ENEM) 
Lâminas bimetálicas, quando aquecidas, entor -
tam-se e interrompem circuitos de controle. Na
fi gu ra, a lâmina inferior dilata-se mais que a
superior.
A lâmina interrompe o circuito ao ter sua tem -
pe ratura variada em 30°C com o recebimento
de 4,5 ca lorias. A capacidade térmica da lâmina
bime tálica, em J/K, é igual a:
a) 0,40 b) 0,60 c) 0,80 d) 1,0 e) 1,2
Dado: o equivalente mecânico do calor vale 
4,0 J/cal 
Resolução
C =
C =
C = 0,15
C = 0,15 .
C = 0,60 = 0,60
Resposta: B
� O calor provoca efeitos importantes, tanto
no mundo tecnológico, como na natureza. O
aquecimento e o resfriamento, a contração e a
dilatação, as mudanças de estados físicos da
matéria e a produção do movimento em vários
sistemas são exemplos cotidianos do uso do
calor.
O aquecimento dos alimentos facilita a fixação
dos temperos e quebra grandes moléculas para
ajudar a digestão.
Para elevar a temperatura de um litro de água
de 20°C para 120°C, a quantidade de calor
neces sária e suficiente, em calorias, vale:
a) 1,0.105 b) 1,0.104 c) 1,2.102
d) 1,0.102 e) 20
Dados: 
Densidade da água, 1,0 kg/� e calor específico
sensível da água,1,0 cal/g°C 
Resolução
Q = mc�θ 
Q = (1000g) . �1,0 � . (120°C – 20°C)
Q = 1,0. 105 cal 
Resposta: A
� (MODELO ENEM) 
O Rio Amazonas nasce pelo derretimento do
gelo na Cordilheira dos Andes.
A quantidade de calor necessária e suficiente,
em quilocalorias, para elevar a temperatura de
um quilograma de gelo de – 10°C para 0°C vale:
a) –10 b) –5,0 c) 5,0 d) 10 e) 50 
Dado: calor específico sensível do gelo, 
0,50 cal/g°C 
Resolução
Q = mc�θ 
Q =(1000g).�0,50 °C�.[0°C – (–10°C)] 
Q = 5,0kcal 
Resposta: C
� (MODELO ENEM) 
Otransporte coletivo urbano e rodoviário é
feito principalmente pela quei ma de combus tí -
veis (calor de combustão do óleo diesel:
10 900kcal/kg).
O ônibus cujo motor tem rendimento 25% con -
some quatro quilogramas de óleo diesel para
percorrer um trajeto de 5,0km.
O trabalho mecânico, em quilojoules, para o
ônibus cumprir uma jornada diária de 200km é
igual a:
a) 1 744 000 b) 436 000 c) 6 976 000 
d) 10 900 e) 43 600
Adote: 1,0kcal = 4,0kJ
Resolução
Como o rendimento do motor do ônibus é de
25%, de cada 4,0 kg de diesel ele transforma
apenas um quilograma de combustível em
trabalho mecânico no deslocamento de 5,0 km.
Assim, para percorrer 200 km, transferirá a
energia da combustão de 40 kg de diesel para
as rodas. Essa energia é o trabalho total e cal -
culado a seguir:
Trabalho mecânico = Calor de combustão de
40kg de óleo diesel
Trabalho mecânico = 40kg . 10900 . 4,0 
Trabalho mecânico = 1 744 000kJ
Resposta: A
Q
––––
�θ
4,5cal
–––––––
30°C
cal
–––––
°C
cal
–––––
°C
4,0J
–––––
cal
J
––––
°C
J
––––
K
cal
––––
g
cal
––––
g°C
kcal
––––
kg
kJ
––––
kcal
Exercícios Resolvidos – Módulo 3
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 194
195FÍSICA
� (ETEC-MODELO ENEM) – Assinale a alternativa que
completa, corretamente, a afirmação a seguir.
O calor é a transferência de energia térmica entre corpos com
temperaturas diferentes. O calor flui naturalmente de um corpo
A para um corpo B, desde que o corpo A tenha _____________
que o corpo B.
a) maior volume.
b) maior densidade.
c) maior temperatura.
d) menor calor específico.
e) menor capacidade térmica.
RESOLUÇÃO:
Calor é energia térmica em trânsito, transferindo-se esponta -
neamente do corpo mais quente para o corpo mais frio.
Resposta: C
� Nos dias frios, é comum ouvir expressões
como: “Esta roupa é quentinha” ou então
“Feche a janela para o frio não entrar”. As
expressões do senso comum utilizadas estão em desacordo
com o conceito de calor da Termodinâmica. A roupa não é
“quentinha”, muito menos o frio “entra” pela janela.
A utilização das expressões “roupa é quentinha” e “para o frio
não entrar” é inadequada, pois o(a)
a) roupa absorve a temperatura do corpo da pessoa, e o frio
não entra pela janela, o calor é que sai por ela.
b) roupa não fornece calor por ser um isolante térmico, e o frio
não entra pela janela, pois é a temperatura da sala que sai
por ela.
c) roupa não é uma fonte de temperatura, e o frio não pode
entrar pela janela, pois o calor está contido na sala, logo o
calor é que sai por ela.
d) calor não está contido num corpo, sendo uma forma de
energia em trânsito de um corpo de maior temperatura para
outro de menor temperatura.
e) calor está contido no corpo da pessoa, e não na roupa,
sendo uma forma de temperatura em trânsito de um corpo
mais quente para um corpo mais frio.
RESOLUÇÃO:
Calor é conceituado como uma forma de energia em trânsito que
se transfere espontaneamente do corpo mais quente para o corpo
mais frio.
É errado, do ponto de vista físico, dizer que uma roupa contém
calor ou falar em trânsito de frio.
Resposta: D
� (VUNESP) – A capacidade térmica é uma característica as -
sociada a corpos, indicando, no Sistema Internacional, a
quantidade de
a) newtons necessária para fazer com que 1kg de matéria do
corpo varie em 1°C a temperatura do corpo.
b) watts necessária para fazer com que 1kg de matéria do
corpo varie em 1°C a temperatura do corpo.
c) watts necessária para fazer variar em 1°C a temperatura do
corpo.
d) newtons necessária para fazer variar em 1°C a temperatura
do corpo.
e) joules necessária para fazer variar em 1°C a temperatura do
corpo.
RESOLUÇÃO:
Nas questões de Física dos exames vestibulares brasileiros, em
geral, utilizamos as seguintes unidades para calcular a capacidade
térmica de um corpo:
Capacidade térmica = 
Assim, ela pode ser entendida como a quantidade de joules para
fazer variar em 1,0°C a temperatura do corpo.
Resposta: E
quantidade de calor em joules ou calorias
––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
variação da temperatura em graus celsius 
ou kelvin
Exercícios Propostos – Módulo 3
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 195
196 FÍSICA
� (UFJF-MODELO ENEM) – Um estudante de Física rea -
lizou experimentos de calo rimetria com três líquidos dife -
rentes. Cada um deles é aquecido lenta mente por uma resis -
tência elétrica dentro de um calorímetro ideal, e a temperatura
é anotada em função da energia total fornecida. Após a
realização dos experimentos, o estudante construiu o gráfico a
seguir: 
Utilizando o gráfico, o estudante encontrou um calor específico sen -
 sível para a água de 4,18 kJ/(kg.K), para o metanol, 2,50 kJ/(kg.K), e
para o óleo de soja, 1,97 kJ/(kg.K). No entanto, o estudante es que -
ceu-se de identificar os líquidos na legenda do gráfico. Nossa tarefa
é corrigir esse erro. Sabendo-se que a quantidade de massa das
amos tras foi a mesma nos três casos, identifique corretamente os
líqui dos A, B e C, respectiva mente:
a) água, metanol, óleo de soja. 
b) metanol, água, óleo de soja. 
c) óleo de soja, metanol, água. 
d) óleo de soja, água, metanol. 
e) água, óleo de soja, metanol.
RESOLUÇÃO:
Q = mc��
c = 
Para uma mesma quantidade de calor recebida e sendo as massas
iguais, o calor específico sensível é inversamente proporcional a
��.
��A > ��B > ��C
cA < cB < cc
Resposta: C
Q
–––––
m��
A: óleo de soja
B: metanol
C: água 
� (MODELO ENEM) – O aquecimento desi gual da crosta ter restre e
do ar atmosférico é explicado pela esfericidade do nosso planeta, pela
inclinação do eixo de rotação, pela sucessão dos dias e das noites e
pelos comportamentos térmicos diferentes da água do oceano e do
continente.
A região equatorial é mais aquecida que os polos.
A inclinação do eixo de rotação da Terra provo ca as estações do ano.
O Sol aquece diretamente cada localidade por aproximadamente 12
horas diárias.
As brisas litorâneas sopram do oceano para o continente durante o dia.
Exercícios Resolvidos – Módulo 4
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 196
197FÍSICA
Numa praia, é possível perceber a diferença do
aquecimento da areia e da água num dia en -
solarado. As variações de temperatura de 1,0kg
de água e de 1,0kg de areia, ao receberem,
individualmente, 1000 cal do Sol valem, em°C,
respectivamente:
a) 5,0 e 1,0 b) 1,0 e 5,0 
c) 1000 e 5000 d) 10 e 50 
e) 50 e 10
Resolução
Aquecimento da água: Q = 1000cal 
Q = mc Δ�
Δ� = 
Δ� = (°C)
 
Aquecimento da areia: Q = 1000cal = 1,0kcal
Δ� = 
Δ� = (°C)
 
Resposta: B
� (MODELO ENEM) – Segundo o modelo
cinético-molecular, ao fornecermos a mesma
quantidade de calor para um mesmo número de
átomos, obtemos uma mesma elevação de
temperatura. Tal diferença de temperatura,
conforme esse modelo, não depende da
natureza da substância, mas apenas do nú mero
de átomos envolvidos no processo. Para alguns
me tais, entre os quais se incluem o alumínio e o
ferro, o mo delo prevê que essa quantidade seja
de 6,0 calo rias/mol°C.
Sabendo-se que um mol de alumínio corres -
ponde a 27g, e um mol de ferro a 56g, os
calores específicos sensíveis do alumínio e do
ferro valem, em cal/g°C, respecti va mente:
a) 4,5 e 9,3 b) 6,0 e 6,0 
c) 0,48 e 0,96 d) 0,22 e 0,11 
e) 27 e 56
Resolução
Como um mol de substância representa um
número deter minado e fixo de átomos (Número
de Avogadro), a quantidade de calor necessária
por mol para elevar de 1,0°C a temperatura dessa
substância é constante (Q = 6,0cal).
Para a determinação dos calores específicos
sensíveis, utiliza mos as mas sas molares forne -
cidas para o alumínio (27g/mol) e para o ferro
(56g/mol):
Alumínio: Q = mc Δθ ⇒ 6,0 cal = 27 g . c . 1,0°C
 
c = ⇒ 
Ferro: Q = mc Δθ ⇒ 6,0 cal = 56 g . c . 1,0°C
 
c = ⇒ 
Resposta: D
� (MODELO ENEM)– Durante o funcio -
namento de um motor, é necessário acio nar o
sistema de refrigeração. Tanto o ar como a
água podem ser usados como substâncias
refrige radoras. Se cinco litros de água de um
radiador mantêm a temperatura de operação
entre 90°C e 96°C, a massa de ar, em
quilogramas, que produz o mesmo arre -
fecimento é mais próxima de:
a) 1,20 b) 4,17 c) 6,00 
d) 20,8 e) 30,00 
Resolução
Para conseguir resfriar-se um motor em
funcionamento, é necessário que a substância
refrigeradora absorva uma certa quantidade de
calor libera da pelo motor.
Supondo-se que a quantidade de calor e a
variação de tem peratura sejam iguais, pode -
mos igualar, também, as capaci dades térmicas
do ar e da água:
Car = Cágua
mar . car = mágua . cágua
mar . 0,24 = 5,0 .1,00 
Resposta: D
6,0
––––
27
cal�––––�g°C
cal
c � 0,22 ––––
g°C
6,0
––––
56
cal�––––�g°C
cal
c � 0,11 ––––
g°C
mar � 20,8kg
Note e adote:
Massa específica da água: 
1,00 g/cm3 = 1,00 kg/litro
Calor específico sensível da água: 
1,00 cal/g°C
Calor específico sensível do ar: 
0,24 cal/g°C
Note e adote:
Calor específico sensível da água:
1,0kcal/kg°C
Calor específico sensível da areia:
0,20kcal/kg°C
Q
–––––
mc
1000
––––––––––
1,0 . 1000
Δ� = 1,0°C
Q
–––––
mc
1,0
–––––––––
1,0 . 0,20
Δ� = 5,0°C
� (VUNESP-MODELO ENEM) – O calor específico sensível
do alumínio é igual a 0,2 cal/(g.°C), enquanto o calor específico
sensível do ferro é igual a 0,1 cal/(g.°C). Desprezando-se qual -
quer perda de energia, aquece-se de 20°C a 100°C um ferro de
passar roupas atual (elétrico, de alumínio e de massa igual a
250 g) e um ferro de passar roupas antigo (a carvão, de ferro e
de massa igual a 1500 g).
A quantidade de energia utilizada para o aquecimento do ferro
de passar roupas antigo em relação ao ferro de passar roupas
atual é:
a) igual. b) duas vezes maior. 
c) três vezes maior. d) quatro vezes maior.
e) cinco vezes maior.
RESOLUÇÃO:
Q = mc��
Ferro atual: Q1 = 250 . 0,2 . 80 cal
 Q1 = 4000 cal
Ferro antigo: Q2 = 1500 . 0,1 . 80 cal
 Q2 = 12000 cal
Resposta: C
Portanto: Q2 = 3Q1
Exercícios Propostos – Módulo 4
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 197
198 FÍSICA
� O Inmetro procedeu à análise de garrafas
térmicas com ampolas de vidro, para manter
o consumidor informado sobre a adequação
dos produtos aos Regulamentos e Normas Técnicas. Uma das
análises é a de eficiência térmica. Nesse ensaio, verifica-se a
capacidade da garrafa térmica de conservar o líquido aquecido
em seu interior por determi nado tempo. A garrafa é
completada com água a 90 °C até o volume total. Após 3 horas,
a temperatura do líquido é medida e deve ser, no mínimo, de
81°C para garrafas com capacidade de 1,0 litro, pois o calor
específico sensível da água é igual a 1,0 cal/g°C.
(Disponível em: <http://www.inmetro.gov.br/consumidor/
produtos/garrafavidro.asp>. Acesso em: 3 maio 2009.
Adaptado.)
Atingindo a água 81°C nesse prazo, a energia interna do siste -
ma e a quantidade de calor perdida para o meio são, respec -
tivamente,
a) menor e de 900 cal. b) maior e de 900 cal.
c) menor e de 9.000 cal. d) maior e de 9.000 cal.
e) constante e de 900 cal.
RESOLUÇÃO:
I) Quando a temperatura do líquido diminui, a energia interna do
sistema também diminui.
II) Q = mc��
 Q = 1,0 . 103 . 1,0 . 9,0 cal
 
Resposta: C
� (UNIFEV) 
Hábitos que fazem diferença
 Em uma residência, um banho de chuveiro de 15 minutos
gasta 45 litros de água. Porém, se a pessoa fechar o registro
ao se ensaboar (banho econômico), o tempo do chuveiro ligado
cai para 5 minutos e o consumo, para 15 litros.
(O Estado de S.Paulo, 22 mar. 2015. Adaptado.)
Com base no texto, calcule a quantidade de energia, em
calorias, que é utilizada para o aquecimento da água no banho
econômico. Considere o calor específico sensível e a massa
específica da água iguais a 1,0cal/g°C e 1,0kg/�, respecti -
vamente, e que a variação da temperatura da água ao passar
pelo chuveiro é de 15°C.
RESOLUÇÃO:
Como a massa específica da água é igual a 1,0kg/� , 15 litros de água
(banho econômico) correspondem a 15kg ou 15 . 103g de água.
Q = mc�θ
Q = 15 . 103 . . (15°C)
Q = 225 . 103cal = 225kcal
Resposta: Q = 225kcal
� (FAMECA) – O gráfico representa a variação da tem pera -
tura de dois objetos de massas iguais, R e S, em função da
quantidade de calor por eles absorvida.
De acordo com o gráfico, a razão entre os calores es pe -
cí ficos sensíveis das substâncias que compõem os objetos R e
S vale
a) b) c) 1 d) 3 e) 9
RESOLUÇÃO:
Q = mc�θ ⇒ c = 
= = = = 
 
Resposta: B
1,0cal
––––––
g°C
cR––––cS
1
–––
3
1
–––
9
Q
–––—–
m�θ
1
–––
3
20°C
––––––
60°C
�θS
––––
�θR
Q
–––––
m�θR––––––––––
Q
–––––
m�θS
cR
–––
cS
Dado: 1,0� contém 1,0kg de água
Q = 9,0 . 103cal
= 
cR
–––
cS
1
–––
3
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 198
199FÍSICA
1. A Física e o cotidiano
Depois de pré-aquecidos, os alimentos
entram em equi líbrio térmico com o
ambiente do forno.
O gás e o oxigênio promo vem a com -
bustão nos queimadores (Q = q . m).
q: calor específico de combustão
m: massa de gás
Podemos relacionar o calor para aquecer
o alimento com o tempo:
2. A Física e o mundo
 A potência de uma fonte térmica também pode ser utilizada para analisarmos sistemas que não sejam necessa -
riamente máquinas térmicas.
 A energia consumida e utilizada por um ser humano pode ser calculada em kcal e sua potência, em kcal/h ou 
 Q
kcal/dia �Pot = –––– �.�t
(QA + QB = 0)
Q mc��
Pot = –––– = –––––––
�t �t
Antes de iniciar seus estudos, reflita sobre as questões abaixo, forme suas opiniões e confronte-as com a teoria
apresentada em seguida. Suas ideias e sugestões são muito importantes para enriquecer nosso ensino e o seu
aprendizado.
1) Como relacionar de maneira controlada as grandezas que envolvem o aquecimento de um sistema?
2) Uma dona de casa, orgulhosa de seu fogão que ferve 6,0� de leite em 6,0 minutos, poderia dizer que ele
tem mais de 5,0hp? 
3) Um cronômetro pode transformar-se num termômetro? 
4) Quanto tempo, em média, você teria de correr para gastar a energia adquirida com a ingestão de um
hambúrguer? 
5) Como você poderia derreter duas pedras de gelo a –15°C dentro de uma câmara frigorífica sem usar o
calor de suas mãos ou aquecedores? 
5 e 6
Palavras-chave:
Potência de uma fonte térmica • Calor e tempo • 4,2J 
• Caloria • Aquecedores
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 199
200 FÍSICA
 A tabela abaixo apresenta uma utilização da relação da energia térmica com a atividade humana.
C.H. Snyder. The extraordinary chemistry of ordinary things. John Wiley and Sons.
3. A Física e o laboratório
 As fontes térmicas mais comuns em um laboratório são os bicos de Bunsen e os aquecedores elétricos de imer -
são (ebulidores).
 Eles estão representados a seguir, no aquecimento de uma certa massa m de água, num intervalo de tempo �t
medido por um cronômetro, para provocar uma varia ção de temperatura �� sem ocorrer mudança de estado.
A potência Pot desses aparelhos, em relação a esse
processo, pode ser calculada pela expressão:
Pot = ⇒
Q ⇒ calor sensível
c ⇒ calor específico sensível da água
CONTEÚDO ENERGÉTICO DE ALGUNS ALIMENTOS, TEMPOS DE
EXERCÍCIOS EQUIVALENTES (PESSOA DE 70kg) PARA CONSUMI-LOS
Alimento 
(uma porção)
cal 
Repouso
(min)
Andando
(min)
Bicicleta
(min)
Natação
(min)
Corrida
(min)
Maçã 110 78 19 12 9 5
Toucinho 
(duas fatias)
96 74 18 12 9 5
Ovo cozido 77 59 15 9 7 4
Ovo frito 110 85 21 13 10 6
Hambúrguer 350 269 67 43 31 18
Milk-shake 502 386 97 61 45 26
Refrigerante
comum
106 82 20 13 9 5
Batata frita 108 8321 13 10 6
Vocábulos e expressões da língua inglesa relacionados com potência de uma fonte térmica
POWER: The rate of performing work or transferring energy power measures how quickly the work is done. It’s 
 energy
always expressed in units of energy divided by units of time. Power = ––––––––
 time
mc ��
Pot = ––––––––
�t
Q
––––
�t
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 200
201FÍSICA
 Se a potência da fonte térmica é constante, pode -
mos re la cionar a variação de temperatura �� com a va -
riação do tempo �t por meio do seguinte gráfico:
4. A Física e a evolução de seus
conceitos 
 Cálculo da potência da fonte térmica
 Os sistemas que produzem calor (estrelas, aquece do -
res elétricos, fogões a gás) podem ter seus desem penhos
analisados à luz dos conceitos de energia me cânica, como
transformação, conservação, trabalho e po tência.
 Assim, se uma fonte térmica produz certa quanti -
dade de calor Q, num intervalo de tempo �t, podemos
definir sua potência Pot pela expressão:
ou 
 As unidades mais utilizadas para estas grandezas
são mostradas no quadro abaixo:
Q
Pot = –––––
�t
Q = Pot . �t
Potência (Pot)
Calor (Q)
(energia)
Intervalo de
tempo (�t)
cal 
–––––
min
caloria (cal) minuto (min)
cal 
–––––
s
caloria (cal) segundo (s)
J 
watt (W) = –––
s
joule (J) segundo (s)
quilowatt (kW) quilowatt-hora (kWh) hora (h)
Importante
1,0cal � 4,2J 
1,0kcal = 1000cal 
1,0kWh = 3 600 000J 
735W = 1,0cv (cavalo-
vapor) 
746W = 1,0hp (horse
power)
1,0min = 60s
1,0h = 3600s
500 a.C.: Platão diz que o calor e o fo go,
que ge ram e sus tentam todas as coisas,
são em si ori gi na dos por im pac to e
fricção.
1790: James Watt de sen volve a má -
quina a va por de Newco men e mos tra
que o calor pode ser trans for ma do em
trabalho me cânico.
1800: Humphry Da vy impres sio na a co -
 mu nida de cien tí fica ao der reter ge lo, num
dia de in verno rigoroso (–15°C), atri tan do um
bloco no outro. De mons tra, as sim, que o
calor ne ces sário para a fu são era criado
pelo movimento (energia cinética).
1842: J.R. Mayer reúne e siste ma tiza
todo o co nhe ci men to de sua época so bre
o calor e o insere no contexto ener gético,
su bor dinan do-o aos con cei tos de con -
ser vação e trans fomação.
1843: James Pres cott Joule encon tra ex -
pe ri men talmente o equiva len te me câ -
nico do calor (1,0cal = 4,2J) e permite o
cálculo da potência das fontes térmicas.
Experiência de Joule.
Q
Pot = ––––
�t
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 201
202 FÍSICA
� (INEP-MODELO ENEM) – No século XXI, racionalizar o uso da
energia é uma necessidade imposta ao homem devido ao crescimento
populacional e aos problemas climáticos que o uso da energia, nos
moldes em que vem sendo feito, tem criado para o planeta. Assim,
melhorar a eficiência no consumo global de energia torna-se
imperativo. O gráfico, a seguir, mostra a participação de vários setores
da atividade econômica na composição do PIB e sua participação no
consumo final de energia no Brasil.
Considerando-se os dados apresentados, a fonte de energia primária
para a qual uma melhoria de 10% na eficiência de seu uso resultaria
em maior redução no consumo global de energia seria
a) o carvão. b) o petróleo. c) a biomassa. 
d) o gás natural. e) a hidroeletricidade.
PATUSCO, J. A. M. “Energia e economia no Brasil 1970-2000”.
Economia & Energia, no. 35, nov./dez., 2002.
Disponível em:<http://ecen.com/eee35/energ-econom1970-
2000.htm>. Acesso em: 20 mar. 2009. (com adaptações).
Resolução
A fonte de energia primária responsável pela maior contri buição para a
energia total consumida no planeta é o petróleo, o que se evidencia
pela coluna vermelha cor res pondente a transporte.
Resposta: B
� (VUNESP) – Pelo fato de serem práticos, aquecedores elé tricos
de imersão são muito utili zados nos mais diversos labo ratórios. Um
desses aquece dores, cuja potência útil é de 250W, é imerso num re ci -
piente adiabático contendo 500m� (500g) de água a 25°C e ligado du -
rante 7,0 min. O calor específico sensível da água vale 1,0 cal/(g .°C) e
o equivalente me cânico do calor vale 4,2 J/cal. 
Determine a tem peratura final atingida pela água, em °C.
Resolução
Pot = 250W 
Δt = 7,0min = 420s
m = 500g 
c = 1,0 = 4,2
θ = ?
θ0 = 25°C
Pot = 
Q = Pot . Δt
mcΔθ = Pot . Δt
Δθ = ⇒ θ – θ0 = 
θ = + θ0 = + 25°C = 50°C + 25°C
Resposta: 75°C
� A eficiência do fogão de cozinha pode ser
anali sa da em relação ao tipo de energia que
ele utiliza. O gráfico a seguir mostra a eficiên -
cia de diferentes tipos de fogão.
Pode-se verificar que a eficiência dos fogões aumenta
a) à medida que diminui o custo dos combustíveis.
b) à medida que passam a empregar combustíveis re nováveis.
c) aproximadamente duplicando seu valor, quando se substitui fogão a
lenha por fogão a gás.
d) duplicando seu valor, quando se substitui fogão a gás por fogão elé -
trico.
e) quando são utilizados combustíveis sólidos.
Resolução
a) Falsa: o fogão a lenha tem custo mais baixo e é o de menor eficiência.
b) Falsa: dos combustíveis citados, o único que é sem pre reno vável é
a lenha, que corres ponde à menor eficiência.
c) Correta: para o fogão a lenha, a eficiência é da or dem de 28%, e do
fogão a gás é da or dem de 56%.
d) Falsa: a eficiência passa de um valor da ordem de 56% para 62%.
e) Falsa: lenha e carvão são combustíveis sólidos e cor respondem às
menores eficiências.
Resposta: C
cal
–––––
g°C
J
–––––
g°C
Q
–––
Δt
Pot . Δt
––––––––
m . c
Pot . Δt
––––––––
m . c
Pot . Δt
––––––––
m . c
J
250 ––– . 420s
s
––––––––––––––––
J
500g . 4,2 ––––
g°C
θ = 75°C
Exercícios Resolvidos – Módulo 5
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 202
203FÍSICA
� (VUNESP-INSTITUTO EMBRAER-MODELO ENEM) – Um
calorímetro (A) contendo água quente foi conectado, por meio
de uma barra metálica, a outro calorímetro (B) contendo em
seu interior água fria. Em cada um desses calorímetros, foi
colocado um termômetro para que a temperatura fosse medi -
da de minuto em minuto durante 10 minutos. A ilustração a
seguir representa o experimento.
Considerando-se que o volume de água é igual nos dois calorí -
metros, a partir dos registros de tem pe ra tura, foi elaborado um
gráfico que registra a tem pe ra tura dos dois calorímetros duran -
te os 10 minutos.
O gráfico que representa corretamente o resultado do experi -
mento é:
RESOLUÇÃO:
A temperatura de A diminui; a temperatura de B aumenta, ambas
tendendo para a temperatura de equilíbrio térmico.
Resposta: C
� (VUNESP – UCSC-MODELO ENEM) – Em um laboratório
de análises clínicas, determinado material deve ser analisado
quente a uma temperatura não superior a 80°C. Uma amostra
de 100 g desse material, a 20°C, de calor específico sensível
1,0 cal/(g°C), é então inserta em um forno elétrico de potência
útil 200W. Considere 1 cal equivalente a 4,2J e que toda a
ener gia gerada pelo forno seja transferida para a amostra, que
nesse processo não muda de estado físico.
O maior intervalo de tempo que a amostra deverá permanecer
no interior do forno, para satisfazer as condições descritas,
deve ser de:
a) 30s b) 42s c) 1min 6s 
d) 2min 6 s e) 2min 30s
RESOLUÇÃO:
I) Q = mc ��
 Q = 100 . 1,0 . 60 (cal)
 Q = 6000 cal = 6000 . 4,2 J
 Q = 25200 J
II) Pot = ⇒ �t = = (s) 
 
Resposta: D
25200
––––––
200
Q
––––
Pot
Q
––––
�t
�t = 126 s = 2 min + 6 s
Exercícios Propostos – Módulo 5
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 203
204 FÍSICA
� (MEDICINA-ALBERT EINSTEIN-MODELO ENEM)– Nos
veículos com motores refrige ra dos por meio líquido, o aqueci -
mento da cabine de passageiros é feito por meio da troca de
calor entre o duto que conduz o líquido de arre feci mento que
circula pelo motor e o ar externo. Ao final, esse ar que se
encontra aquecido é lançado para o interior do veículo.
Num dia frio, o ar externo, que está a uma temperatura de 5°C,
é lan çado para o interior da cabine, a 30°C, a uma taxa de
1,5�/s. Determine a potência térmica aproximada, em watts,
absorvida pelo ar nessa troca de calor.
a) 20 b) 25 c) 45 d) 60 e) 80
RESOLUÇÃO:
Pot =
Pot =
Pot =
Pot = 10,8
Pot = 10,8 . 4,2 
Pot = 45,36W
Resposta: C
� (VUNESP-UNIVAG-MODELO ENEM) – Uma amostra de
titânio, com massa 10 gra mas e calor específico sensível igual
a 520 J/(kg.K), é posta a 20°C no interior do corpo humano
como prótese biocompatível. Até entrar em equilíbrio térmico
com o corpo humano a 36°C, a quantidade de calor, em joules,
que a amostra recebe é
a) 87,6 b) 77,8 c) 81,2 d) 90,4 e) 83,2
RESOLUÇÃO:
Q = mc�θ
Q = (0,010kg) . . (36℃ – 20℃)
Q = 83,2J
Resposta: E
� Com o objetivo de se testar a eficiência de
for nos de micro-ondas, planejou-se o aque -
cimento em 10°C de amostras de diferentes
substâncias, cada uma com determinada massa, em cinco
fornos de marcas distintas. Nesse teste, cada forno operou à
potência máxima.
O forno mais eficiente foi aquele que
a) forneceu a maior quantidade de energia às amostras.
b) cedeu energia à amostra de maior massa em mais tempo.
c) forneceu a maior quantidade de energia em menos tempo.
d) cedeu energia à amostra de menor calor específico mais
lentamente.
e) forneceu a menor quantidade de energia às amostras em
menos tempo.
RESOLUÇÃO:
A potência é definida como a razão entre a energia transferida e o
tempo gasto, isto é, é a rapidez com que a energia é transferida.
A potência será máxima quando transmitirmos a maior quan -
tidade de energia em menos tempo.
Resposta: C
Quando necessário, adote:
• densidade do ar: 1,2 kg/m3
• calor específico sensível do ar: 0,24 cal.g–1.°C–1
• 1cal = 4,2 J
 Q
Pot = –––––
 Δt
m c Δθ
–––––––
Δt
μVc Δθ
–––––––––
Δt
(1,2 g/�) . (1,5�) . (0,24 cal/g°C) . (30° C – 5°C)
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––
1,0s
cal
––––
s
cal
––––
s
J
––––
cal
Pot � 45W
520 J
–––––––
kg . °C
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 204
205FÍSICA
� (ETEC-SP – MODELO ENEM) – Os manuais de aparelhos
celulares recomendam que estes permaneçam distantes do corpo pelo
menos 2,5 cm, pois a Organização Mundial de Saúde (OMS) divulgou
um relatório sobre o impacto, na saúde humana, da radiação emitida
por estes aparelhos, informando que os sinais emitidos por eles
conseguem penetrar até 1,0cm nos tecidos humanos, provocando um
aumento de temperatura.
Considere que:
• os sinais emitidos pelos celulares têm, em média, potência de 
0,5 W e são gerados apenas durante o uso do telefone;
• 1 W = 1 J/s ( um joule de energia por segundo);
• o calor específico sensível da água vale 4,2 J/g°C, ou seja, são
necessários 4,2 J para variar em 1,0° C a temperatura de 1,0 g de
água.
Supondo-se que a radiação emitida por um desses aparelhos seja
usada para aquecer 100 g de água e que apenas 50% da energia
emitida pelo celular seja aproveitada para tal, o tempo necessário para
elevar a temperatura dessa quantidade de água de 1,0°C será de
a) 10 min b) 19 min c) 23 min 
d) 28 min e) 56 min 
Resolução
1. QU = m c �θ
 QU = 100 . 4,2 . 1,0 (J) = 420J
2. � = ⇒ 0,50 = ⇒
3. Pot = 
 
0,5 = ⇒
Resposta: D
� (FURG-RS) – O grá fi co re pre senta a tem pe ratura de um corpo em
fun ção do tem po, ao ser aquecido por uma fonte que for nece calor a uma
potência cons tan te de 180 cal/min. 
Se a massa do corpo é 200g, determine o seu calor es pecífico sen -
sível.
Resolução
Q = mc��
�Pot = ⇒ Q = Pot �t
Então: Pot �t = mc�� 
180 . 10 = 200 . c . (120 – 20) 
Resposta: 0,090cal/g°C
� (UERJ-MODELO ENEM) – Duas chaleiras idênticas, que come -
çam a apitar no momento em que a água nelas contida entra em
ebulição, são colocadas de duas formas distintas sobre o fogo, como
indica a figura adiante:
(Adaptado de EPSTEIN, Lewis C. Thinking Physics. 
San Francisco: Insight Press,1995.)
 
Em um dado momento, quando ambas já estavam apitando, as cha -
mas foram apagadas simultaneamente. Assim, a situação relativa ao
tempo de duração dos apitos das chaleiras, após as chamas terem 
sido apagadas, e a explicação física do fenômeno estão descritas na
seguinte alternativa:
a) A chaleira I continuará apitando por mais tempo, pois a placa
metálica está mais quente do que a água.
b) Ambas as chaleiras deixam de apitar no mesmo instante, pois as
chamas foram apagadas simultaneamente.
c) Ambas as chaleiras deixam de apitar no mesmo instante, pois a
temperatura da água nas duas é a mesma.
d) A chaleira II continuará apitando por mais tempo, pois a capacidade
térmica do metal é menor do que a da água.
e) A chaleira I continuará apitando por mais tempo, pois a placa
metálica está mais fria do que a água.
Resolução
Como o calor é transmitido por condução do metal para a água, a placa
metálica, quando a chama for apagada, estará mais quente que a água
e, durante um certo tempo, continuará transmitindo calor para a água,
fazendo com que a chaleira I apite por mais tempo.
Resposta: A
QU––––
QT
420J
–––––
QT
QT = 840J
QT–––
�t
840
––––
T
T = 1680s = 28min
Q
––––
�t
c = 0,090cal/g°C
Exercícios Resolvidos – Módulo 6
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 205
206 FÍSICA
� (VUNESP-SÃO CAMILO) – Em um aquecedor solar, o flu -
xo de água pela placa coletora é de 200 �/h e são transferidos
para a água 3,36kJ de energia térmica a cada hora. Sendo a
massa específica e o calor específico sensível da água iguais a
1,0kg/� e 4,2J/kg.°C, respectiva mente, e admitindo-se que não
haja perda de calor, a elevação de temperatura da água, em °C,
em uma hora é de
a) 1,6 b) 5,0 c) 0,25 d) 2,5 e) 4,0
RESOLUÇÃO:
Considere:
�t = 1,0h
200� de água (1,0kg/�) correspondem a 200kg de água.
Calor para aquecer a água = potência do aquecedor . tempo
Q = Pot . �t
mc�θ = Pot . �t
�θ = =
Resposta: E
� (VUNESP-FEMA-MODELO ENEM) – O gráfico mostra o au -
mento de temperatura de 4,5 . 102g de água, em função do tem -
po, enquanto recebe de uma fonte de potência 4,0 . 103cal/min.
Considerando-se que o calor específico sensível da água é
cons tante e vale 1,0 cal/g . °C, a quanti dade de calor, em calo -
rias, perdida para o ambiente durante os 8,0 minutos de
aqueci mento foi de:
a) 3,0 . 103 b) 4,0 . 103 c) 5,0 . 103
d) 6,0 . 103 e) 7,0 . 103
RESOLUÇÃO:
Qperdido = Qtotal – Qágua
Qperdido = (Pot �t) – (mc��)
Qperdido = 4,0 . 10
3 . 8,0 – 4,5 . 102 . 1,0 . 60 (cal)
Qperdido = 32 . 10
3 – 27 . 103 (cal)
Resposta: C
3,36 . 103J/h . 1,0h
–––––––––––––––––––
200kg . 4,2J /kg°C
Pot . �t
–––––––
m c
�θ = 4,0°C
Qperdido = 5,0 . 10
3 cal
Exercícios Propostos – Módulo 6
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 206
207FÍSICA
� Durante a primeira fase do projeto de uma
usina de gera ção de energia elétrica, os
engenheiros da equipe de avaliação de im -
pac tos ambientais procuram saber se esse projeto esta de
acordo com as normas ambientais. A nova planta estará loca -
lizada a beira de um rio, cuja tem peratura média da água é de
25°C, e usará a sua água somente para refrigeração. 0 projeto
pretende que a usina opere com 1,0 MW de potência elétrica
e, em razão de restrições técnicas, o dobro dessa potência
será dissipada por seu sistema de arrefecimento, na forma de
calor. Para atender a resolução número 430, de 13 de maiode
2011, do Conselho Nacional do Meio Ambiente, com uma
ampla margem de segurança, os engenheiros determina ram
que a água só poderá ser devolvida ao rio com um aumento de
temperatura de, no máximo, 3°C em relação à temperatura
da água do rio captada pelo sistema de arrefecimento.
Considere o calor específico da água igual a 4 kJ/(kg°C).
Para atender essa determinação, o valor mínimo do fluxo de
água, em kg/s, para a refrigeração da usina deve ser mais
próximo de
a) 42. b) 84. c) 167. d) 250. e) 500.
RESOLUÇÃO:
A potência (Pot) de refrigeração é o dobro da potência elétrica 
(1,0 MW) e vale 2,0 MW (2,0 . 106 W). Para �t = 1,0s, vem:
Pot = 
Q = Pot . �t
mc�� = Pot . �t
m = (kg)
m = (kg)
m = (kg)
O valor mínimo do fluxo de água para a refrigeração da usina deve
ser mais próximo de 167kg/s.
Resposta: C
� No manual fornecido pelo fabricante de uma
ducha elétrica de 220V é apresentado um grá -
fico com a variação da temperatura da água
em função da vazão para três condições (morno, quente e
superquente). Na condição superquente, a potência dissi pada
é de 6 500 W. Considere o calor específico da água igual a 4
200 J/(kg °C) e densidade da água igual a 1 kg/L.
Com base nas informações dadas, a potência na condição mor -
no corresponde a que fração da potência na condição su -
perquen te?
a) b) c) d) e) 
RESOLUÇÃO:
A energia elétrica dissipada no resistor da ducha elétrica será
absorvida pela água na forma de calor, assim:
Eelétrica = Q
P . Δt = m c ΔT
P . Δt = d V . c ΔT
P = d . c ΔT
A densidade (d) e o calor específico (c) são constantes. Fixando 
um determinado valor do gráfico para avazão , concluímos, 
dessa maneira, que a potênciaelétrica será diretamente propor -
cional à variação de temperatura (ΔT).
Do gráfico, para uma vazão de 3�/min, temos:
Situação 1: morno ⇒ P1 = k12
Situação 3: superquente ⇒ P3 = k32
Assim: =
Resposta: D
Q
–––
�t
Pot . �t
–––––––
c��
2,0 . 106 . 1,0
–––––––––––––
4,0 . 103 . 3,0
20 . 105
––––––––
12 . 103
m � 166,6kg
5
–––
8
3
–––
8
3
–––
5
1
–––
5
1
–––
3
V
–––
Δt 
V
–––
Δt 
P = k ΔT
k12
––––
k32
P1
–––
P3
=
P1
–––
P3
3
–––
8
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 207
208 FÍSICA
Antes de iniciar seus estudos, reflita sobre as questões abaixo, forme suas opiniões e confronte-as com a teoria
apresentada em seguida. Suas ideias e sugestões são muito importantes para enriquecer nosso ensino e o seu
aprendizado.
1) Você está em férias no lito ral e por algum motivo pre cisa de uma massa m de água a 50°C. Você dis põe de
uma balança, mas não de um termô metro. Como você obtém a massa m de água a 50°C? 
2) Ao entrar numa sala que está, há algum tempo, a 20°C, você anda descalço sobre um piso de mármore e
em seguida sobre um tapete. Qual dos dois se encontra a uma temperatura mais baixa? 
3) O que acontece com a temperatura média do Universo à medida que ele se expande?
1. A Física e o cotidiano
 Na sala, todos os objetos, inclusive o piso de már -
more e o carpete, estão em equilíbrio térmico, ou seja,
estão com a mesma temperatura de 20°C.
 As sensações de quente e frio estão relacio nadas
com a maneira como o corpo humano troca calor com o
mármore e o carpete. Leia o texto a seguir sobre es se
assunto.
2. A Física e o mundo
 Alerta: O corpo humano é um
péssimo termômetro
 O metabolismo humano está regulado para uma
temperatura de 37°C. Em di fe rentes ambientes, nosso
corpo se utili za de vários mecanismos para a manu -
tenção dessa temperatura.
 Porém, se a temperatura extracorpórea for muito
menor que 37°C (abaixo de 20°C), o corpo perde calor
muito rapi da mente para o meio externo; quando isto
acontece, temos a sensação de frio. Por outro lado, se
a temperatura es ti ver acima de 26°C, a perda de calor
para o meio ambiente se dá de maneira muito lenta, o
que resulta na sensa ção de calor. Para o nosso clima, a
tem peratura de conforto térmico é de, aproxima -
damente, 22°C.
 Isso explica a sensação que temos ao colocarmos,
simultaneamente, uma das mãos num recipiente com
água a 35°C e a outra mão em outro recipiente, a 15°C.
Temos ao mesmo tempo a sensação de calor em uma
das mãos e de frio na outra.
3. A Física e o laboratório
 Calorímetro
 O calorímetro de um laboratório di dá tico pode ser
cons truído de acor do com a figura abaixo. Sua função é
transformar o seu conteúdo num sistema termica men te
isolado para a aná lise das trocas de calor entre os corpos
em seu interior.
Vocábulos e expressões da língua inglesa
relacionados com o equilíbrio térmico
THERMAL EQUILIBRIUM: When an object is
brought into contact with a relatively colder object, a
process takes place that brings about an equalization
of temperatures of two objects.
7 e 8
Palavras-chave:
Balanço energético • Equilíbrio térmico • Soma de
calores trocados nula
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 208
209FÍSICA
 Assim, por exemplo, para dois corpos, A e B, que
não sofrem mudança de estado, o equacionamento da
con dição de equilíbrio térmico pode ser feito da seguinte
ma neira:
C: capacidade térmica do calorímetro (determinada pre -
viamente).
4. A Física e a evolução de seus
conceitos
 Calores trocados
 Consideremos vários corpos em tem peraturas
diferentes, colocados em contato térmico, constituindo
um sis tema termicamente isolado (siste ma que não
troca calor com o meio ex ter no).
 Como estão em temperaturas di fe rentes, eles tro -
cam calor entre si, até atingirem o equilíbrio térmico.
 Mas, como o sistema é termi ca mente isolado, isto
é, como ele não tro ca energia térmica com o meio ex -
terno, sua energia térmica total per ma nece constante.
 Logo, a soma das quan ti dades de calor cedidas
por uns é igual à soma das quanti dades de calor
recebidas pe los demais.
 Se convencionarmos:
 Calor recebido: Q > 0 
 Calor cedido: Q < 0
a expressão acima se transforma em:
 Exemplo
 Sistema termicamente isolado.
|Qa + Qb| = |Qc + Qd + Qe|
 
 cedido recebido
 Pela convenção adotada, temos Qa e Qb negativos e
Qc, Qd e Qe posi tivos, de tal forma que:
� Qcedida = � Qrecebida
� Qtrocada = 0
Qa + Qb + Qc + Qd + Qe = 0
Qcalorímetro + QA + QB = 0
(C ��)calorímetro + (mc ��)A + (mc ��)B = 0
SÉCULO VI a.C. – Filó sofos pré-socrá -
ticos (en tre os quais, He rá clito) consi de -
ravam o Uni ver so como um sistema
fechado e que o “quente” e o “frio” di -
tas sem o sentido de sua evolução para
um es tado “morno” ou “mais frio”.
1779 – Black define o calor co mo um
fluido indes trutível, invi sível e sem peso
(calórico) que era trans ferido de um cor po
“quen te” para outro, “frio”. Estes, num
sis te ma fe chado, atingiam o equi lí brio
tér mi co, ao fica rem com tem pera turas
iguais. A quantidade de calórico for ne -
cida pelo corpo quente é igual à recebida
pelo cor po frio (Qquente + Qfrio = 0).
1800 – Conde Rumford rebate a ideia do
ca lórico e relaciona o calor com a energia
tro ca da entre o corpo quente e o frio.
Num sis te ma fechado, a soma dos ca -
lores tro ca dos entre eles é sempre nula
(Qquente + Qfrio = 0).
1843 – Mayer insere o calor de fi nitiva -
men te no reino ener gé tico e justifica o
equilíbrio tér mico, num sistema fechado,
pelo prin cí pio da conservação da energia.
1988 – Segundo a teoria do Big Bang, o
Uni verso era mui to pe queno (1,0cm de
diâ me tro) e “quen tís simo” (mais de
1050K) há 13,7 bi lhões de anos e, em ex -
plosiva ex pan são, atin giu, hoje, com um
diâmetro de 1026m, a mar ca mé dia de
2,8K, com variações de até 0,02K.
C1_2a_Fisica_Alelex_Gabriela_2021_VERMELHO.qxp 28/10/2020 15:19 Página 209
210 FÍSICA
� (MODELO ENEM) – Um engenheiro de materiais realiza um
ensaio de endu re cimento de uma liga metálica por meio de resfria -
mento rápido.
A amostra de metal, de 300 g de