Tópicos de Física 2 - Parte 1-070-072

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68 UNIDADE 1 | TERMOLOGIA
d) possuir um sistema de vaporização, pois ambien-
tes mais úmidos permitem uma mudança de tem-
peratura lenta, já que o vapor de água possui a 
capacidade de armazenar calor sem grandes al-
terações térmicas, devido ao baixo calor específi-
co da água (em relação à madeira, por exemplo);
e) possuir um sistema de sucção do vapor de 
água, pois ambientes mais secos permitem 
uma mudança de temperatura lenta, já que o 
vapor de água possui a capacidade de arma-
zenar calor sem grandes alterações térmicas, 
devido ao baixo calor específico da água (em 
relação à madeira, por exemplo).
 5. (Enem) 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 térmi-
ca de conservar o líquido aquecido em seu interior 
por determinado tempo. A garrafa é completada 
com água a 90 8C até o volume total. Após 3 horas, 
a temperatura do líquido é medida e deve ser, no 
mínimo, de 81 8C para garrafas com capacidade 
de 1 litro, pois o calor específico da água é igual a 
1 cal/g 8C. Atingindo a água 81 8C nesse prazo, a 
energia interna do sistema e a quantidade de calor 
perdida para o meio são, respectivamente,
a) constante e de 900 cal d) maior e de 9 000 cal
b) maior e de 900 cal e) menor e de 900 cal
c) menor e de 9 000 cal
 7. A massa e o calor específico sensível de cinco 
amostras de materiais sólidos e homogêneos são 
fornecidos a seguir.
Amostra
Massa 
(g)
Calor específico 
(cal/g 8C)
A 150 0,20
B 50 0,30
C 250 0,10
D 140 0,25
E 400 0,15
As cinco amostras encontram-se inicialmente à 
mesma temperatura e recebem quantidades 
iguais de calor. Qual delas atingirá a maior tem-
peratura?
 8. O chamado leite longa vida é pasteurizado pelo 
processo UHT (Ultra High Temperature), que con-
siste em aquecer o leite da temperatura ambiente 
(22 8C) até 137 8C em apenas 4,0 s, sendo em 
seguida envasado em embalagem impermeável 
a luz e a micro-organismos.
O calor específico do leite é praticamente igual 
ao da água, 1,0 cal/g 8C. Assim, no aquecimento 
descrito, que quantidade de calor cada litro 
(1 000 g) de leite precisou receber? Dê sua res-
posta em quilocalorias (kcal).
 9. Uma fonte térmica foi utilizada para o aquecimen-
to de 1,0 L de água (1 000 g) da temperatura am-
biente (20 8C) até o ponto de ebulição (100 8C) 
em um intervalo de tempo igual a 1 min 40 s com 
rendimento de 100%. Sendo o calor específico da 
água igual a 1,0 cal/g 8C, qual o valor da potência 
dessa fonte?
 10. (Unesp-SP) Os organismos homeotermos devem 
manter-se aquecidos e, por isso, precisam inge-
rir alimentos que são transformados em energia. 
Parte dessa energia mantém a temperatura do 
corpo compensando a perda de calor para o meio 
ambiente. Em repouso, o ser humano dissipa cer-
ca de 100 W quando está descansando. Se estiver 
em atividade física, pode perder bem mais. 
Um homem ou uma mulher de cerca de 70 kg, 
que realize atividades físicas consideradas nor-
mais, necessita diariamente de 3 500 kcal em 
média, o que corresponde a ingerir cerca de 2 kg 
 6. Uma garrafa térmica contém água a 60 8C. O 
conjunto garrafa térmica 1 água possui capa-
cidade térmica igual a 80 cal/8C. O sistema é 
colocado sobre uma mesa e após algum tempo 
sua temperatura diminui para 55 8C. Qual foi a 
perda de energia térmica para o ambiente nes-
se intervalo de tempo?
 Resolução:
Q 5 CDu
Assim:
Q 5 80 ? (55 2 60)
Q 5 2400 cal
O sinal negativo indica que essa energia foi 
retirada do sistema.
Assim:
|Q| 5 400 cal
E.R.
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69TÓPICO 3 | CALOR SENSÍVEL E CALOR LATENTE
de alimentos em um dia, algo em torno de 3% da 
sua massa.
Observe a seguir a quantidade aproximada diária de 
alimentos a ser consumida por alguns organismos.
Pássaro: duas vezes sua massa.
Ser humano: 3% de sua massa. Cavalo: 1,5% de sua massa.
Rato: metade de sua massa.
 Elementos sem proporção entre si.
Note que um pequeno rato precisa consumir dia-
riamente uma quantidade de alimentos corres-
pondente a 50% de sua massa. É pela superfície 
do corpo que se perde a maior parte do calor. Nos 
cães essa perda ocorre por meio da língua.
Determine, em watt, a taxa média de perda de 
energia por um corpo humano que consome dia-
riamente 3 500 kcal.
Dado: 1 cal 5 4 J
 11. Uma fonte térmica de 
potência constante 
fornece 50 cal/min 
para uma amostra de 
100 g de uma subs-
tância.
O gráfico fornece a temperatura em função do 
tempo de aquecimento desse corpo. Qual o valor 
do calor específico do material dessa substância?
 12. A energia utilizada para a manutenção e o desem-
penho do corpo humano é obtida por meio dos ali-
mentos que são ingeridos. A tabela a seguir mostra 
a quantidade média de energia absorvida pelo corpo 
humano a cada 100 gramas do alimento ingerido.
Alimento Porções (100 g)
Energia 
(kcal)
Alface 20 folhas 15
Batata frita 2 unidades 274
Chocolate em barra 1 tablete 528
Coca-cola 1/2 copo 39
Macarrão cozido 7 colheres de sopa 111
Mamão 1 fatia 32
Margarina vegetal 20 colheres de chá 720
Pão 2 fatias 269
Repolho cru 10 folhas 28
Sorvete industrializado 2 bolas 175
Se for preciso, use: 1 caloria 5 4,2 joules; calor 
específico sensível da água 5 1,0 cal/g 8C.
Analisando a tabela, podemos concluir que, em 
termos energéticos:
a) o chocolate é o alimento mais energético dentre 
os listados.
b) uma fatia de mamão equivale, aproximadamente, 
a 10 folhas de alface.
c) um copo de Coca-cola fornece uma energia de, 
aproximadamente, 328 J.
d) 0,50 kg de sorvete é equivalente a, aproxima-
damente, 320 g de batatas fritas.
e) um sanduíche com 2 fatias de pão, 2 folhas de 
alface e 2 folhas de repolho equivale a 1 uni-
dade de batata frita.
50
40
30
20
10
0 5 10 1520 25 t (min)
u (¡C)
 13. Você sabia que uma barra de chocolate de 100 g 
pode fornecer ao nosso organismo 500 calorias 
alimentares (kcal)? Usando o dado acima e os 
seus conhecimentos de Física, responda:
a) Se você pudesse transferir essa energia (da bar-
ra de chocolate) para m gramas de água a 0 8C, 
na fase líquida, e esta atingisse a temperatura 
de ebulição (100 8C), qual seria o valor de m?
Dado: calor específico da água 5 1,0 cal/g 8C.
b) Se uma pessoa de massa 70 kg ingerisse essa 
barra de chocolate e utilizasse toda essa energia 
para subir uma escada com degraus de 20 cm 
de altura, quantos degraus poderia subir?
Dados: aceleração da gravidade 5 10 m/s2;
1,0 cal 5 4,2 J.
 14. O aumento do número de pessoas com acesso a 
recursos que proporcionam uma vida mais con-
fortável torna indispensável o empenho de todos 
em adquirir hábitos que resultem em uma eco-
nomia de água e de energia elétrica. Segundo 
pesquisas, um banho de chuveiro em uma resi-
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Exercícios Nível 2
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70 UNIDADE 1 | TERMOLOGIA
dência demora em média 15 minutos e são gastos 
45 litros de água. Porém, se a pessoa tomar um 
banho “econômico”, fechando o registro ao se 
ensaboar, o tempo do chuveiro ligado cai para 
5 minutos e o consumo de água para 15 litros. 
Com base nessas informações e sabendo que a 
variação de temperatura da água ao passar pelo 
chuveiro é de 15 8C, determine:
a) a quantidade de calor, em calorias, utilizada para 
o aquecimento da água no banho “econômico”;
Dados: calor especifico da água 5 1,0 cal/g8C;
massa específica da água 5 1,0 kg/L.
b) a economia de energia elétrica, em joules, ao 
optar pelo banho “econômico”.
Dado: 1 cal 5 4,18 J.
 16. (Ufpel-RS) Um médico, após avaliação criteriosa, 
recomenda a um paciente uma dieta alimentar 
correspondente a 1 200 cal/dia, fornecendo-lheuma lista de alimentos com as respectivas “ca-
lorias”. (Espera o médico que, com esse regime, 
a pessoa, pelo menos, não engorde.)
Os médicos utilizam, na realidade, a “grande ca-
loria”, que vale 1 000 cal utilizadas na Física, ou 
seja, esse regime é na verdade de 1 200 000 cal/dia.
Com base nesses dados e considerando o calor 
específico da água igual a 1,0 cal/g 8C e 1,0 cal 
igual a 4,2 J, responda:
a) Qual a potência média mínima (em watts) que 
a pessoa mencionada deverá dissipar, ao longo 
das suas atividades diárias, para, pelo menos, 
não ganhar peso?
b) Se essa energia pudesse ser empregada para 
aquecer água de 10 8C a 60 8C, que massa de 
água (em gramas) seria utilizada?
 17. (Unesp-SP) A energia contida nos alimentos
Para determinar o valor energético de um ali-
mento, podemos queimar certa quantidade des-
se produto e, com o calor liberado, aquecer de-
terminada massa de água. Em seguida, mede-se 
a variação de temperatura sofrida pela água 
depois que todo o produto foi queimado, e deter-
mina-se a quantidade de energia liberada na 
queima do alimento. Essa é a energia que tal 
alimento nos fornece se for ingerido. No rótulo 
de um pacote de castanha-de-caju, está impressa 
a tabela a seguir, com informações nutricionais 
sobre o produto.
Informação nutricional
Porção de 15 g
Quantidade por porção
Valor energético 90 kcal
Carboidratos 4,2 g
Proteínas 3 g
Gorduras totais 7,3 g
Gorduras saturadas 1,5 g
Gordura trans 0 g
Fibra alimentar 1 g
Sódio 45 mg
(www.brcaju.com.br)
 15. Um watt é a potência necessária para produ-
zir a energia de um joule em um segundo. 
Uma caloria é a quantidade aproximada de 
energia necessária para elevar em 1,0 8C a 
temperatura de 1,0 grama de água.
Um aquecedor elétrico de potência 1 500 W e 
capacidade de 135 litros está totalmente cheio 
com água à temperatura ambiente (20 8C). 
Quanto tempo o aquecedor gasta para elevar 
a temperatura dessa água até 60 8C?
Dados: calor específico da água 5 1,0 cal/g 8C; 
densidade absoluta da água 5 1,0 kg/L;
1 cal 5 4 J.
Resolução:
Observe que:
Pot 5 1 500 W 5 1 500 J
s
 5 375 cal/s
d 5 m
V
 ⇒ m 5 dV 5 1,0 kg
L
 ? 135 L 
m 5 135 kg 5 135 000 g
Usando a Equação Fundamental da Calori-
metria, temos:
Q 5 mcDu
Mas:
5
D
Pot
Q
t
 ⇒ Pot ? Dt 5 Q
Então:
Pot ? Dt 5 mcDu
Substituindo os valores fornecidos, vem:
375 ? Dt 5 135 000 ? 1,0 (60 2 20)
Dt 5 14 400 s 5 240 min 5 4,0 h
Dt 5 4,0 h
E.R.
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