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EXC074. (Unesp) Ao esquentar a água para fazer café, certa dona de casa utiliza uma chaleira com capacidade térmica de 200 cal/ºC, na qual ela coloca 1,0 litro de água (1000 g). A temperatura inicial do conjunto é 10 ºC. Quantas calorias devem ser fornecidas ao conjunto (chaleira + água) para elevar sua temperatura a 100 ºC? Dados: ca = 1,0 cal/g°C EXC075. Um forno de micro-ondas opera com potência de 600 W. Colocam-se neste forno 200 ml de água à temperatura de 25 ºC. Admita que toda a energia do forno é utilizada para aquecer a água. Para simplificar, adote 1,0 cal = 4,0 J. a) Qual a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura da água a 100 ºC? b) Em quanto tempo essa temperatura será atingida? EXC076. Calcule a quantidade de calor necessária para transformar 200 g de gelo a -20 °C em vapor a 120 °C. Esboce o gráfico do processo. Dados: cg = 0,5 cal/g°C Lf = 80 cal/g ca = 1,0 cal/g°C Lv = 540 cal/g cv = 0,5 cal/g°C EXC077. Sendo o calor específico da água igual a 1 cal/g°C e o calor latente de fusão do gelo igual a 80 cal/g, qual o calor necessário para transformar 300 g de gelo em fusão em água a 20 °C? EXC078. Num experimento realizado com sódio, uma amostra de massa m = 200 g desse metal, inicialmente no estado sólido e à temperatura T0 = 20 °C, é aquecida até atingir a temperatura final, T = 80 °C. Durante esse processo, ela absorve calor de uma fonte térmica à razão constante de 300 cal/min, sem sofrer mudança de fase. O gráfico abaixo mostra um trecho desse aquecimento. T (°C) 5 45 t (min) 20 0 Determine: a) a quantidade de calor absorvida no intervalo de 0 a 5 min; b) o calor específico sensível do sódio na fase sólida; c) a capacidade térmica da amostra na fase sólida d) a quantidade de calor absorvida até atingir a temperatura final; e) o instante em que é atingida a temperatura final. EXC079. Uma amostra de massa m = 200 g de sódio recebe calor até atingir seu ponto de fusão e tornar-se totalmente líquido. O gráfico abaixo representa esse experimento. T (°C) 1.080 98 Q (cal) 80 0 15.080 Determine para o sódio: a) a temperatura de fusão; b) o calor latente de fusão. EXC080. (Uerj) Observe no diagrama as etapas de variação da temperatura e de mudanças de estado físico de uma esfera sólida, em função do calor por ela recebido. Admita que a esfera é constituída por um metal puro. Durante a etapa D, ocorre a seguinte mudança de estado físico: a) fusão b) sublimação c) condensação d) vaporização EXC081. O gráfico representa a variação de temperatura de um sólido de alumínio de massa 100 g, em função da quantidade de calor absorvida por ele. O ponto de fusão desse metal é 660 °C. 20 0 2.000 120 (°C)T (cal)Q Determine: a) o calor específico sensível do alumínio; b) a capacidade térmica do sólido; c) a quantidade de calor absorvida até ele entrar atingir o ponto de fusão. EXC082. O gráfico representa a variação de temperatura em função da quantidade de calor absorvida por um sólido, com massa de 500 g, que absorve 200cal/min de uma fonte térmica, a partir do instante t = 0, quando sua temperatura é 20 °C. 20 0 2.000 120 (°C)T (cal)Q Determine: a) o calor específico sensível da substância que constitui o sólido; b) a capacidade térmica do sólido; c) a temperatura do corpo em t = 6 min. EXC083. (Ufms) - Uma fonte térmica, de potência constante, aquece um corpo de massa 200g, inicialmente sólido. O calor específico sensível da substância de que o corpo é constituído vale, no estado sólido, 0,450cal/g°C. A temperatura do corpo varia com o tempo conforme o gráfico. 30 0 18 30 180 (°C)T (min)t Calcule o calor específico latente de fusão da substância. EXC084. O gráfico abaixo apresenta o aquecimento de 100 g de um líquido, inicialmente a -20 °C, em função do tempo. Esse líquido recebe calor de uma fonte térmica a razão de 400 cal/min. Despreze perdas de massa por vaporização durante o aquecimento. Determine para esse líquido: a) o calor específico sensível; b) o calor latente de vaporização. EXC085. Num calorímetro considerado ideal, misturam-se massas iguais de água a 20 °C e de um outro líquido a 70 °C, atingindo-se o equilíbrio térmico a 30 °C. Qual o calor específico sensível do outro líquido? Dados: ca = 1,0 cal/g°C EXC086. Um recipiente contém 200 g de água a 100 °C. Coloca-se nele mais uma certa quantidade de água a 10 ºC até se obter uma temperatura de equilíbrio de 40 ºC. Desprezando-se o calor cedido pelo recipiente e perdas para o ambiente, qual é a massa de água acrescentada, em gramas? Dados. Para a água: cg = 0,5 cal/g°C Lf = 80 cal/g ca = 1,0 cal/g°C Lv = 540 cal/g cv = 0,5 cal/g°C EXC087. Misturam-se 4 L de água a 20 °C com 6 L de água fervendo num recipiente de capacidade térmica desprezível. Obtemos então, 10 L de água à temperatura de Dados. Para a água: cg = 0,5 cal/g°C Lf = 80 cal/g ca = 1,0 cal/g°C Lv = 540 cal/g cv = 0,5 cal/g°C a) 82 °C. b) 57 °C. c) 74 °C. d)48 °C e)68 °C. EXC088. Um calorímetro de capacidade térmica C = 80 cal/°C contém 300 g de água a 20 °C. Retirado de um forno, a 300 °C, um pedaço de ferro de massa 200 g é jogado imediatamente no interior desse calorímetro. Considere o calor específico do ferro igual a 0,1 cal/g°C e despreze perdas de calor para o meio ambiente. Calcule a temperatura final de equilíbrio no interior do calorímetro. Dados. Para a água: cg = 0,5 cal/g°C Lf = 80 cal/g ca = 1,0 cal/g°C Lv = 540 cal/g cv = 0,5 cal/g°C EXC089. Num calorímetro ideal, misturam-se 400 g de gelo a –10 °C com 600 g de água uma temperatura T0 = 90 °C. Pedem-se: a) a temperatura de equilíbrio térmico do sistema; b) a massa de líquido no equilíbrio; Dados. Para a água: cg = 0,5 cal/g°C Lf = 80 cal/g ca = 1,0 cal/g°C Lv = 540 cal/g cv = 0,5 cal/g°C EXC090. (Fuvest) Para medir a temperatura de um forno, coloca-se no seu interior um sólido de 400 g, feito de metal de calor específico igual a 0,1 cal/g.ºC. Após 20 min, retira-se o sólido do forno e o coloca imediatamente no interior de um calorímetro de capacidade térmica desprezível, contendo 500 g de gelo em fusão. Atingindo o equilíbrio térmico, a temperatura do sistema é de 20 °C. Determine a temperatura do forno. Dados. Para a água: cg = 0,5 cal/g°C Lf = 80 cal/g ca = 1,0 cal/g°C Lv = 540 cal/g cv = 0,5 cal/g°C EXC091. (Fuvest) Colocam-se 100 g de gelo a –10 °C num recipiente de capacidade térmica desprezível, contendo 300 g de água a uma temperatura inicial T0. Atingindo o equilíbrio térmico, verifica-se que há 50 g de gelo boiando sobre a água. Desprezando perdas de calor para o meio ambiente e capacidade térmica, determine o valor de T0. Dados. Para a água: cg = 0,5 cal/g°C Lf = 80 cal/g ca = 1,0 cal/g°C Lv = 540 cal/g cv = 0,5 cal/g°C EXC092. Num calorímetro ideal colocam-se 270 g de gelo em fusão e, a seguir, injeta-se vapor de água a 100 °C no seu interior, sob pressão normal. Calcule a mínima quantidade de vapor a ser introduzida no calorímetro para que no equilíbrio térmico haja nele a) somente água a 0 °C; b) somente água a 100 ºC. Dados. Para a água: cg = 0,5 cal/g°C Lf = 80 cal/g ca = 1,0 cal/g°C Lv = 540 cal/g cv = 0,5 cal/g°C EXC093. Num calorímetro ideal, misturam-se 300 g de gelo em fusão com 240 g de água. Calcule a temperatura inicial da água para que no equilíbrio térmico haja no calorímetro massas iguais de água e gelo. Dados. Para a água: cg = 0,5 cal/g°C Lf = 80 cal/g ca = 1,0 cal/g°C Lv = 540 cal/g cv = 0,5 cal/g°C TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Texto para a(s) questão(ões) a seguir. A depilação a laser é um procedimento de eliminação dos pelos que tem se tornado bastante popular na indústria de beleza e no mundo dos esportes.O número de sessões do procedimento depende, entre outros fatores, da coloração da pele, da área a ser tratada e da quantidade de pelos nessa área. EXC094. (Unicamp) Na depilação, o laser age no interior da pele, produzindo uma lesão térmica que queima a raiz do pelo. Considere uma raiz de pelo de massa 10m 2,0 10 kg−= inicialmente a uma temperatura iT 36 C= que é aquecida pelo laser a uma temperatura final fT 46 C.= Se o calor específico da raiz é igual a c 3.000 J (kg C),= o calor absorvido pela raiz do pelo durante o aquecimento é igual a Dados: Se necessário, use aceleração da gravidade 2g 10 m s ,= aproxime 3,0π = e 51atm 10 Pa.= a) 66,0 10 J.− b) 86,0 10 J.− c) 121,3 10 J.− d) 136,0 10 J.− EXC095. (G1 - ifsul) Na refrigeração de motores de automóveis, a substância refrigerante tanto pode ser o ar como a água. Dados: calor específico do ar 0,25 cal g C.= calor específico da água 1,00 cal g C.= A razão entre a massa de ar e a massa de água, para proporcionar a mesma refrigeração no motor de um automóvel, deverá ser igual a a) 0,25 b) 1,00 c) 1,20 d) 4,00 EXC096. (Uel) Messias está preparando um almoço e deseja gelar 10 latas da sua bebida preferida. Ele então as coloca dentro de uma caixa com isolamento térmico perfeito e sobre elas despeja gelo que está a uma temperatura de 0 C. Considerando que as trocas de calor se dão, única e exclusivamente, entre o gelo e as latas, pode-se afirmar que o módulo do calor perdido pelas latas é igual ao módulo do calor recebido pelo gelo. Sabendo que a temperatura inicial das latas é de 20 C, que a capacidade térmica de cada lata é de 400 cal C e que o calor latente de fusão do gelo é de 80 cal g, responda aos itens a seguir. a) Determine a quantidade de calor extraído das latas até elas atingirem a temperatura de 0 C. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução deste item. b) Calcule a massa de gelo necessária para baixar a temperatura das latas para 0 C. Justifique sua resposta, apresentando os cálculos envolvidos na resolução deste item. EXC097. (Pucrj) Para fazer seu chimarrão, uma pessoa esquenta 1 litro de água à temperatura inicial de 25 C utilizando um aquecedor elétrico. A água alcança a temperatura ideal de 85 C após 6 minutos. Qual é a potência desse aquecedor, em Watts? Despreze perdas de calor ao ambiente. Dados: Densidade da água: 1,0 g mL Calor específico da água: 1,0 cal g C 4,2 J g C a) 167 b) 252 c) 700 d) 992 e) 4.200 EXC098. (Udesc) Um recipiente com paredes adiabáticas contém 100 g de água a 20 C. Um resistor com resistência elétrica de 2,0 é ligado a uma fonte de tensão de 12 V e é imerso na água. Desconsidere a capacidade térmica do recipiente, e assinale a alternativa que corresponde, aproximadamente, ao tempo necessário para a água atingir 30 C. a) 58 s b) 14 s c) 44 s d) 29 s e) 87 s EXC099. (Ufu) Um copo de vidro, contendo em seu interior 100 g de água e 100 g de gelo, encontra-se sobre uma fonte de calor, inicialmente desligada. Em um dado instante, a fonte de calor é ligada e fornece calor ao sistema água-gelo-copo a uma taxa constante de 20 cal s. Considere que a pressão atmosférica é equivalente a 1atm, que o sistema água-gelo-copo se encontra inicialmente em equilíbrio térmico, e despreze as demais interações do sistema com o ambiente. Dados Calor específico da água 1cal g C= Calor latente de fusão do gelo 80 cal g= Capacidade térmica do copo de vidro 5 cal C= Com base nos dados e nas informações acima, responda. a) É possível saber em qual temperatura o sistema água-gelo-copo se encontrava antes de a fonte de calor ser ligada? Justifique a sua resposta. b) Qual o tempo gasto para que o sistema água-gelo-copo atinja a temperatura de 40 C? EXC100. (Unicamp) Um conjunto de placas de aquecimento solar eleva a temperatura da água de um reservatório de 500 litros de 20 C para 47 C em algumas horas. Se no lugar das placas solares fosse usada uma resistência elétrica, quanta energia elétrica seria consumida para produzir o mesmo aquecimento? Adote 1,0 kg litro para a densidade e 4,0 kJ (kg C) para o calor específico da água. Além disso, use 3 61kWh 10 W 3.600 s 3,6 10 J.= = a) 15 kWh. b) 26 kWh. c) 40.000 kWh. d) 54.000 kWh. EXC101. (Enem PPL) Para preparar uma sopa instantânea, uma pessoa aquece em um forno micro-ondas 500 g de água em uma tigela de vidro de 300 g. A temperatura inicial da tigela e da água era de 6 C. Com o forno de micro-ondas funcionando a uma potência de 800 W, a tigela e a água atingiram a temperatura de 40 C em 2,5 min. Considere que os calores específicos do vidro e da sopa são, respectivamente, cal 0,2 g C e cal 1,0 , g C e que 1cal 4,25 J.= Que percentual aproximado da potência usada pelo micro-ondas é efetivamente convertido em calor para o aquecimento? a) 11,8% b) 45,0% c) 57,1% d) 66,7% e) 78,4% EXC102. (Unifesp) Para a preparação de um café, 1L de água é aquecido de 25 C até 85 C em uma panela sobre a chama de um fogão que fornece calor a uma taxa constante. O gráfico representa a temperatura ( )θ da água em função do tempo, considerando que todo o calor fornecido pela chama tenha sido absorvido pela água. Após um certo período de tempo, foram misturados 200 mL de leite a 20 C a 100 mL do café preparado, agora a 80 C, em uma caneca de porcelana de capacidade térmica 100 cal C, inicialmente a 20 C. Considerando os calores específicos da água, do café e do leite iguais a 1cal (g C), as densidades da água, do café e do leite iguais a 1kg L, que 1cal s 4 W= e desprezando todas as perdas de calor para o ambiente, calcule: a) a potência, em W, da chama utilizada para aquecer a água para fazer o café. b) a temperatura, em C, em que o café com leite foi ingerido, supondo que o consumidor tenha aguardado que a caneca e seu conteúdo entrassem em equilíbrio térmico. EXC103. (Uerj simulado) Em um estudo sobre fenômenos térmicos, foram avaliados quatro objetos distintos, cujos valores de massa m, de quantidade de calor Q e de variação de temperatura Δθ estão apresentados na tabela abaixo. Objeto m (g) Q (cal) ( C)Δθ I 20 100 10 II 30 120 20 III 60 150 10 IV 40 180 15 Com base nesses dados, o objeto com o maior calor específico está identificado pelo seguinte número: a) I b) II c) III d) IV EXC104. (Uerj) Para explicar o princípio das trocas de calor, um professor realiza uma experiência, misturando em um recipiente térmico 300 g de água a 80 C com 200 g de água a 10 C. Desprezadas as perdas de calor para o recipiente e para o meio externo, a temperatura de equilíbrio térmico da mistura, em C, é igual a: a) 52 b) 45 c) 35 d) 28 EXC105 (Unifesp) A figura representa um calorímetro de fluxo, cuja função é medir o calor específico de determinado líquido de densidade 3800 kg m . Esse líquido flui pelo aparelho com uma vazão constante de 3 L min, entra à temperatura 1 25 Cθ = e sai à temperatura 2 30 C,θ = depois de ter sido aquecido por um aquecedor de potência constante de 320 W. Considere que todo calor fornecido pelo aquecedor seja absorvido pelo líquido. a) Calcule a energia térmica, em J, dissipada pelo aquecedor, necessária para aquecer 6 L do líquido. b) Determine o calor específico do líquido, em J . kg C EXC106. (Ufrgs) A telefonia celular utiliza radiação eletromagnética na faixa da radiofrequência (RF :10 MHz 300 GHz)− para as comunicações. Embora não ionizantes, essas radiações ainda podem causar danos aos tecidos biológicos atravésdo calor que elas transmitem. A taxa de absorção específica (SAR – specific absorption rate) mede a taxa na qual os tecidos biológicos absorvem energia quando expostos às RF’s, e é medida em Watt por quilograma de massa do tecido (W kg). No Brasil, a Agência Nacional de Telecomunicações, ANATEL, estabeleceu como limite o valor de 2 W kg para a absorção pelas regiões da cabeça e tronco humanos. Os efeitos nos diferentes tecidos são medidos em laboratório. Por exemplo, uma amostra de tecido do olho humano exposta por 6 minutos à RF de 950 MHz, emitida por um telefone celular, resultou em uma SAR de 1,5 W kg. Considerando o calor específico desse tecido de 3.600 J (kg C), sua temperatura (em C) aumentou em a) 0,0025 b) 0,15. c) 0,25. d) 0,25. e) 1,50. EXC107. (Fuvest) Um chuveiro elétrico que funciona em 220 V possui uma chave que comuta entre as posições “verão” e “inverno”. Na posição “verão”, a sua resistência elétrica tem o valor 22 , enquanto na posição “inverno” é 11 . Considerando que na posição “verão” o aumento de temperatura da água, pelo chuveiro, é 5 C, para o mesmo fluxo de água, a variação de temperatura, na posição “inverno”, em C, é a) 2,5 b) 5,0 c) 10,0 d) 15,0 e) 20,0 EXC108. (Unesp) A radiação solar incide sobre o painel coletor de um aquecedor solar de área igual a 22,0 m na razão de 2600 W m , em média. a) Considerando que em 5,0 minutos a quantidade da radiação incidente no painel transformada em calor é de 51,8 10 J, calcule o rendimento desse processo. b) Considerando que o calor específico da água é igual a 34,0 10 J (kg C) e que 90% do calor transferido para a água são efetivamente utilizados no seu aquecimento, calcule qual deve ser a quantidade de calor transferido para 250 kg de água contida no reservatório do aquecedor para aquecê-la de 20 C até 38 C. EXC109 (Unesp) Define-se meia-vida térmica de um corpo 1 2(t ) como o tempo necessário para que a diferença de temperatura entre esse corpo e a temperatura de sua vizinhança caia para a metade. Considere que uma panela de ferro de 2 kg, inicialmente a 110 C, seja colocada para esfriar em um local em que a temperatura ambiente é constante e de 30 C. Sabendo que o calor específico do ferro é 0,1cal (g C), a quantidade de calor cedida pela panela para o ambiente no intervalo de tempo de três meias-vidas térmicas da panela é a) 16.000 cal. b) 14.000 cal. c) 6.000 cal. d) 12.000 cal. e) 8.000 cal. EXC110. (Unesp) Para testar os conhecimentos de termofísica de seus alunos, o professor propõe um exercício de calorimetria no qual são misturados 100 g de água líquida a 20 °C com 200 g de uma liga metálica a 75 °C. O professor informa que o calor específico da água líquida é ( )1cal / g C e o da liga é ( )0,1cal / g X , onde X é uma escala arbitrária de temperatura, cuja relação com a escala Celsius está representada no gráfico. Obtenha uma equação de conversão entre as escalas X e Celsius e, considerando que a mistura seja feita dentro de um calorímetro ideal, calcule a temperatura final da mistura, na escala Celsius, depois de atingido o equilíbrio térmico. EXC111. (Fuvest) Em uma garrafa térmica, são colocados 200 g de água à temperatura de 30 C e uma pedra de gelo de 50 g, à temperatura de 10 C.− Após o equilíbrio térmico, Note e adote: - Calor latente de fusão do gelo 80 cal g;= - Calor específico do gelo 0,5 cal g C;= - Calor específico da água 1,0 cal g C.= a) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 7 C. b) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 0,4 C. c) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 20 C. d) nem todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 0 C. e) o gelo não derreteu e a temperatura de equilíbrio é 2 C.− EXC112. (Fuvest) Uma fábrica montou uma linha de produção que tem necessidade de um fluxo contínuo de água, de 8 L min, numa temperatura 15 C acima da temperatura ambiente. Para obter esse resultado, foi utilizado um aquecedor de água híbrido, consistindo de um coletor solar e de um aquecedor elétrico que complementa o aquecimento da água. Considere a distribuição diária de intensidade de radiação solar I dada pela figura e determine a) a potência total P, em W, que este sistema de aquecimento necessita ter; b) a área A do coletor para que, no horário de pico da intensidade de radiação solar, a água seja aquecida 15 C acima da temperatura ambiente, apenas pelo coletor solar, considerando que a sua eficiência seja 40%; c) a quantidade de energia elétrica complementar E, em kWh, usada em um dia, com o sistema operando das 7 h às 17 h, considerando a área calculada no item (b). Note e adote: Calor específico da água 1cal g C= Densidade da água 1kg L= 1cal 4 J= GABARITO: EXC074:108.000 cal. EXC075: a) 60.000 J b) 100 s. EXC076:148 kcal. EXC077:30.000 cal. EXC078: a)1.500 cal b) 0,3 cal/g°C c) 60 cal/°C d) 3.600 cal e) 12 min. EXC079: a) 98°C b) 70 cal/g. EXC080:[D] EXC081: a) 0,2 cal/g°C b) 20 cal/°C c) 12.800 cal. EXC082: a) 0,04 cal/g°C b) 20 cal/°C c) 80 °C. EXC083:45 cal/g. EXC084: a) 0,2 cal/g°C b) 20 cal/g. EXC085:0,25 cal/g·°C. EXC086:400 g. EXC087:[E] EXC088:34 °C. EXC089: a) 20 °C b) 1.000 g. EXC090:1270 °C. EXC091:15 °C. EXC092: a) 33,75 g b) 90 g. EXC093:10 °C. EXC094:[A] EXC095:[D] EXC096: a) Q = 80.000 cal b) m = 1000 g EXC097:[C] EXC098:[A] EXC099: a) Sim. 0ºC b) t = 810 s EXC100:[A] EXC101:[D] EXC102: a) P = 800 W b) = 35 ºC EXC103:[A] EXC104:[A] EXC105: a) 38.400 J b) c = 1.600 J/kgºC EXC106:[B] EXC107:[C] EXC108: a) 50% b) Q = 2x107J EXC109:[B] EXC110: a) X = 6C + 25 b) 50 ºC EXC111:[A] EXC112: a) P = 8kW b) A = 19m2 c) E = 26,8 kWh
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