Física 2 (2)-064-066

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Capítulo 362
Exercícios de reforço
11. (AFA-SP) A massa de 1,0 kg de água, ao sofrer uma 
elevação de temperatura de 5,0 °C para 95 °C, 
absorve o calor de, aproximadamente:
a) 5,0 kcal c) 200 kcal e) 90 000 kcal
b) 90 kcal d) 1 000 kcal
Dado: c
água
 = 1,0 kcal/(kg · ºC)
12. (UE-CE) Cedem-se 684 cal a 200 g de ferro que 
estão a uma temperatura de 10 °C. Sabendo que 
o calor específico do ferro vale 0,114 cal/(g · °C), 
concluímos que a temperatura final do ferro será: 
a) 10 °C b) 20 °C c) 30 °C d) 40 °C e) 50 °C
13. Relativamente aos conceitos de calor, energia 
térmica e temperatura, assinale verdadeira ou 
falsa em cada afirmativa que se segue: 
I. Se um líquido A estiver a uma temperatura 
superior à de um líquido B, então ele possui 
maior energia térmica. 
II. Se um corpo sólido à temperatura de 
120 °C for colocado no interior de um líquido 
à temperatura de 20 °C, então o corpo sólido 
cederá calor e o líquido receberá calor. 
III. O calor é uma forma de energia que passa 
espontaneamente de um corpo de maior tem-
peratura para outro de menor temperatura. 
IV. Temperatura e calor são uma mesma grandeza 
física.
Do que se disse anteriormente, são corretas:
a) apenas I e II. d) apenas III.
b) apenas II e III. e) apenas II, III e IV.
c) apenas II.
14. Assinale a afirmativa correta relativamente ao 
comportamento de um sólido que está recebendo 
calor de uma fonte mais quente. 
a) O corpo terá sempre sua temperatura aumen-
tada indefinidamente.
b) O corpo poderá ter sua temperatura inicial-
mente aumentada e depois, caso ocorra fusão, 
ela deverá permanecer constante até o final 
desta. 
c) Necessariamente, por conta de ter recebido 
calor, o corpo sólido será aquecido, aumentan-
do sua temperatura, mesmo que ocorra fusão. 
d) Poderá ocorrer fusão, mas a temperatura do 
corpo continuará a aumentar.
e) Há casos excepcionais em que o corpo, mesmo 
recebendo calor, terá sua temperatura abaixada. 
15. Na figura temos três líquidos, A, B e C, cujas 
temperaturas são, respectivamente: T
A
, T
B
 e T
C
. 
Três blocos de metal, 1, 2 e 3, idênticos, todos 
com a mesma temperatura T, foram mergulhados 
um em cada recipiente, como ilustra a figura. 
1
2
A
B
C
3
Verificou-se que o bloco 1 cedeu calor ao líquido 
A, o bloco 2 recebeu calor do líquido B e o bloco 3 
não trocou calor com o líquido C. Podemos afir-
mar que: 
a) T
A
 > T
B
 > T
C 
= T d) T
A
 > T
C
 > T
B
b) T
A
 < T < T
B
 < T
C
 e) T
A
 < T
C
 < T
B
c) T
A
 < T
B
 < T
C 
= T
16. (UF-PE) Um tanque contém 3 000 litros de água 
cuja temperatura é elevada, segundo o gráfico, 
durante um período de 10 horas, devido à varia-
ção da temperatura externa. Qual a potência, 
em watts (W), consumida durante esse período? 
Considere a massa específica da água constante 
nesse intervalo de temperatura. (Dados: densidade 
da água: μ = 1,0 kg/L; calor específico da água: 
c = 4,2 ∙ 103 J/kg ∙ °C.)
θ (ºC)
20
40
0 5 10 t (h)
17. Uma amostra de metal com capacidade térmica 
de 250 J/°C absorve totalmente o calor fornecido 
por uma fonte de potência constante. A evolução 
da temperatura da amostra, em função do tempo, 
está registrada no gráfico. Qual é a potência da 
fonte, em watts? 
θ (ºC)
10
20
0 50 100 t (s)
Z
A
P
t
Calorimetria 63
18. Com o objetivo de determinar o calor específi-
co de um líquido desconhecido, o professor de 
Física fez dois experimentos no laboratório do 
colégio. 
1º. experimento: com um bico de Bunsen aqueceu 
100 g de água, obtendo o gráfico da figura a, que 
representa a temperatura em função do tempo de 
aquecimento. Use para água c = 1,0 cal/(g ∙ °C).
θ (ºC)
40
60
20
80
0 5 10 t (min)
Figura a.
2º. experimento: utilizando o mesmo bico de 
Bunsen, com a mesma regulagem, aqueceu 1 000 g 
do líquido, obtendo o gráfico da figura b. 
θ (ºC)
20
60
40
0 10 20 t (min)
Figura b.
Desprezando o calor absorvido pelos recipientes 
que continham a água e o líquido, determine:
a) a potência do bico de Bunsen (em cal/min);
b) o calor específico do líquido utilizado no 
segundo experimento.
19. (Mackenzie-SP) Em uma experiência no laborató-
rio de Física, observa-se que um bloco metálico de 
0,15 kg de massa, ao receber 1 530 cal, varia sua 
temperatura de 68 °F para 122 °F. O calor especí-
fico da substância que constitui esse corpo é: 
a) 0,19 cal/(g ∙ °C) d) 0,34 cal/(g ∙ °C)
b) 0,23 cal/(g ∙ °C) e) 0,47 cal/(g ∙ °C)
c) 0,29 cal/(g ∙ °C)
5. trocas de calor
Vamos idealizar um ambiente que isole termicamente os corpos A e B do meio ex-
terior e que também não absorva nenhum calor dos corpos. Vamos chamá-Io de caixa 
térmica (fig. 10). termicamente isolados, os corpos A e B trocam calor mutuamente, e 
se pode dizer que o calor cedido pelo corpo A é igual ao calor recebido pelo corpo B, 
obedecendo ao Princípio da Conservação da Energia:
|Q
cedido
| = |Q
recebido
|
As paredes da caixa térmica são chamadas adiabáticas, por não deixarem passar 
o calor. Um exemplo bastante simples de um caixa térmica é uma caixa de isopor, 
com a qual estamos bastante familiarizados e até usamos para manter um alimento 
gelado por algum tempo. Ela também mantém o corpo quente por algum tempo, 
pois suas paredes se opõem à passagem do calor. 
Nos laboratórios de Física, usam-se os calorímetros 
nos experimentos de termometria e de Calorimetria. 
Eles não são ideais, mas funcionam muito bem para 
pequenos intervalos de tempo. Chamamos de calo-
rímetro ideal àquele que tem as paredes adiabáticas 
(incluindo-se a tampa) e que também não absorva calor 
dos corpos em seu interior. 
Um calorímetro é constituído de dois recipientes cilín-
dricos de cobre ou de prata, separados por um terceiro re-
cipiente cilíndrico de isopor, como um sanduíche (fig. 11). 
quente frio
calor
A B
Figura 10. No interior de 
uma caixa térmica, corpos 
A e B isolados do ambiente 
trocam calor.
Il
U
St
r
A
ç
Õ
ES
: 
ZA
Pt
ObsErvAçãO
A expressão 
troca de calor 
ficou consagrada 
na Calorimetria, 
embora o calor seja 
dado por um único 
corpo e recebido 
por outro.
term™metro
isoporprata
polida
Figura 11. Calorímetro.
Capítulo 364
balanço energético. princípio das trocas de calor 
Voltemos à figura 10, onde os corpos A e B estão trocando calor num ambiente ide-
al. Haverá transferência de calor do corpo A para o corpo B até que atinjam o equilíbrio 
térmico onde a temperatura final será θ
f
. Devemos acompanhar o processo por meio 
de um gráfico que nos mostre a evolução das temperaturas dos corpos com o tempo 
(fig. 12). 
Observemos que a temperatura de A está caindo enquanto a de B está subindo. Ao 
se igualarem, quando os gráficos se cruzarem, atingirão o equilíbrio térmico. A tempe-
ratura se estabiliza em θ
f
. 
Verifica-se que:
Δθ
A
 = θ
f
 – θ
A
 < 0 (negativo) ⇒ Q
cedido
 < 0
Δθ
B
 = θ
f
 – θ
B
 > 0 (positivo) ⇒ Q
recebido
 > 0
Sabemos que: 
|Q
cedido
| = |Q
recebido
|
retiremos os módulos:
–Q
cedido
 = +Q
recebido
Então, colocando as duas parcelas no mesmo membro da equação, temos:
Q
cedido
 + Q
recebido
 = 0 (Princípio das trocas de calor)
A soma do calor cedido com o calor recebido é sempre igual a zero.
Aplicando a equação 4 em cada parcela, temos:
m
A
 · c
A
 · Δθ
A
 + m
B
 · c
B
 · Δθ
B
 = 0
θ
A
θ
f
θ
B
0
corpo B
corpo A
equilíbrio
térmico
t
f tempo
θ (°C)
Figura 12. Evolução da temperatura dos 
corpos A e B até o equilíbrio térmico.
Em um calorímetro ideal existem 0,21 L de água à temperatura de 90 °C. 
No seu interior acrescentamos um pedaço de alumínio de massa 6,0 kg, a 
uma temperatura θ
A
 desconhecida. Após alguns minutos estabeleceu-se o 
equilíbrio térmico e a temperatura final ficou em 30 °C. Determinemos a tem-
peratura inicial do alumínio. Usemos a nossa tabela de calor específico da 
página 58. 
Vamos, como estratégia, esboçar o gráfico da temperatura com o tempo 
(ou com a quantidade de calor) e acompanhar a evoluçãode temperatura de 
cada corpo. A seguir, escrevemos a equação do balanço energético. 
Q
água
 + Q
A∙
 = 0
m
água
 · c
água
 · Δθ + m
A∙
 · c
A∙
 · Δθ = 0
Temos os seguintes valores: 
c
água
 = 1,0 cal
g · °C
 ; c
A∙
 = 0,21 cal
g · °C
 
m
água
 = 0,21 kg = 210 g; m
A∙
 = 6,0 kg = 6 000 g
210 · 1,0 · (30 – 90) = – 6 000 · 0,21 · (30 – θ
A
)
30 – θ
A
 = 10 ⇒ θ
A
 = 20 °C
Exemplo 5
90
θ (ºC)
θ
f
 = 30
θ
A
0
alumínio
água
t
E tempo
equilíbrio
térmico
instante em
que o equilíbrio
térmico é atingido
Figura 13.