Tópicos de Física 2 - Parte 1-076-078

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74 UNIDADE 1 | TERMOLOGIA
Do exposto, podemos chegar à relação:
Ccalorímetro 5 Ecágua
 Fotografia de um calorímetro utilizado em laboratórios de Física.
Um calorímetro é denominado ideal quando, além de impedir as trocas de 
calor entre seu conteúdo e o meio externo, não troca calor com os corpos nele 
contidos. Esse tipo de calorímetro existe somente na teoria, mas aparece com 
frequência em exercícios. Nesses casos, os enunciados referem-se a ele dizendo 
que tem capacidade térmica desprezível ou equivalente em água desprezível.
 24. (Unesp-SP) Quando uma enfermeira coloca um 
termômetro clínico de mercúrio sob a língua de 
um paciente, por exemplo, ela sempre aguarda 
algum tempo antes de fazer a sua leitura. Esse 
intervalo de tempo é necessário:
a) para que o termômetro entre em equilíbrio 
térmico com o corpo do paciente.
b) para que o mercúrio, que é muito pesado, pos-
sa subir pelo tubo capilar.
c) para que o mercúrio passe pelo estrangula-
mento do tubo capilar.
d) devido à diferença entre os valores do calor 
específico do mercúrio e do corpo humano.
e) porque o coeficiente de dilatação do vidro é 
diferente do coeficiente de dilatação do mer-
cúrio.
 25. Em um recipiente termicamente isolado e com 
capacidade térmica desprezível, misturam-se 
200 g de água a 10 °C com um bloco de ferro 
de 500 g a 140 °C. Qual a temperatura final 
de equilíbrio térmico?
Dados: calor específico da água 5 1,0 cal/g 8C;
calor específico do ferro 5 0,12 cal/g 8C.
 Resolução:
Como o recipiente tem capacidade térmica 
desprezível, ele não participa das trocas de 
calor. E, como é termicamente isolado, é cor-
reto afirmar que:
Qferro 1 Qágua 5 0
E.R.
Uma vez que o calor trocado é sensível, temos:
(mcDu)ferro 1 (mcDu)água 5 0
500 ? 0,12(uE 2 140) 1 200 ? 1,0(uE 2 10) 5 0
60(uE 2 140) 1 200(uE 2 10) 5 0
60uE 2 8 400 1 200uE 2 2 000 5 0
260uE 5 10 400 [ uE 5 40 8C
 26. Em um recipiente termicamente isolado e de 
capacidade térmica desprezível, são misturados 
200 g de água a 55 8C com 500 g também de água 
a 20 8C. Quando a mistura atingir o equilíbrio 
térmico, qual será sua temperatura?
 27. Em uma garrafa térmica ideal, com 1,0 L de capa-
cidade, são colocados 500 cm3 de leite, à tempe-
ratura ambiente (20 8C), e 200 cm3 de café a 90 8C. 
Admitindo-se que as trocas de calor somente 
aconteçam entre o café e o leite (cujas densidades 
e calores específicos podem ser considerados 
iguais), qual será a temperatura final de equilíbrio 
térmico do sistema?
 28. Um calorímetro ideal contém determinada mas-
sa de um líquido A na temperatura de 10 8C. 
Acrescenta-se nesse mesmo recipiente um lí-
quido B, inicialmente a 90 8C, de massa duas 
vezes maior que a do líquido A. Sabendo-se que 
o equilíbrio térmico entre os dois líquidos se es-
tabeleceu a 30 8C e supondo-se o sistema isola-
do termicamente, qual a relação 
c
c
A
B
, entre os 
calores específicos desses líquidos?
Nível 1Exercícios
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75TÓPICO 3 | CALOR SENSÍVEL E CALOR LATENTE
 29. Um aluno entrou em uma lanchonete e pediu dois 
refrigerantes, um “sem gelo”, à temperatura de 
25 8C, e o outro “gelado”, à temperatura de 5,0 8C. 
Ele preencheu 
1
4
 da capacidade de um copo gran-
de com o refrigerante “sem gelo” e terminou de 
completar o copo com o refrigerante “gelado”.
Desprezando as trocas de calor que não sejam 
entre os líquidos, determine a temperatura final 
de equilíbrio térmico do refrigerante.
 30. (UFTM-MG) Dona Joana é cozinheira e precisa de 
água a 80 8C para sua receita. Como não tem um 
termômetro, decide misturar água fria, que obtém 
de seu filtro, a 25 8C, com água fervente. Só não 
sabe em que proporção deve fazer a mistura. Re-
solve, então, pedir ajuda a seu filho, um excelente 
aluno de Física. Após alguns cálculos, em que le-
vou em conta o fato de morarem no litoral, e em 
que desprezou todas as possíveis perdas de calor, 
ele orienta sua mãe a misturar um copo de 200 mL 
de água do filtro com uma quantidade de água 
fervente, em mL, igual a V. Determine V.
 31. (Fuvest-SP) Dois recipientes iguais A e B, conten-
do dois líquidos diferentes, inicialmente a 20 8C, 
são colocados sobre uma placa térmica, da qual 
recebem aproximadamente a mesma quantidade 
de calor. Com isso, o líquido em A atinge 40 8C, 
enquanto o líquido em B, 80 8C. Se os recipientes 
forem retirados da placa e seus líquidos mistu-
rados, a temperatura final da mistura ficará em 
torno de:
a) 45 8C.
b) 50 8C.
c) 55 8C.
d) 60 8C.
e) 65 8C.
Exercícios Nível 2
 32. (Unesp-SP) O esquema representa um calorímetro 
utilizado para a determinação do valor energético 
dos alimentos.
agitador
21
terminais elétricos para
ignição da amostra
termômetro
recipiente
termicamente isolado
câmara de reação
água
cápsula contendo a
amostra
(https://quimica2bac.wordpress.com. Adaptado.)
A tabela nutricional de determinado tipo de azeite 
de oliva traz a seguinte informação: “Uma porção 
de 13 mL (1 colher de sopa) equivale a 108 kcal.” 
Considere que o calor específico da água seja 
1 kcal ? kg21 ? 8C21 e que todo o calor liberado na 
combustão do azeite seja transferido para a água. 
Ao serem queimados 2,6 mL desse azeite, em um 
calorímetro contendo 500 g de água inicialmente a 
20,0 8C e à pressão constante, a temperatura da 
água lida no termômetro deverá atingir a marca de
a) 21,6 8C
b) 33,2 8C
c) 45,2 8C
d) 63,2 8C
e) 52,0 8C
 33. (Unifesp-SP) Um calorímetro de capacidade tér-
mica 10 cal/8C, contendo 500 g de água a 20 8C, é 
utilizado para determinação do calor específico 
de uma barra de liga metálica de 200 g, a ser 
utilizada como fundo de panelas para cozimento. 
A barra é inicialmente aquecida a 80 8C e imedia-
tamente colocada dentro do calorímetro, isolado 
termicamente. Considerando o calor específico 
da água 1,0 cal/(g 8C) e que a temperatura de 
equilíbrio térmico atingida no calorímetro foi 
30 8C, determine:
a) a quantidade de calor absorvido pelo caloríme-
tro e a quantidade de calor absorvido pela água;
b) a temperatura final e o calor específico da barra.
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A B A B
fase inicial
fase final
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76 UNIDADE 1 | TERMOLOGIA
 34. (Enem) Uma garrafa térmica tem como função 
evitar a troca de calor entre o líquido nela contido 
e o ambiente, mantendo a temperatura de seu 
conteúdo constante. Uma forma de orientar os 
consumidores na compra de uma garrafa térmi-
ca seria criar um selo de qualidade, como se faz 
atualmente para informar o consumo de energia 
de eletrodomésticos. O selo identificaria cinco ca-
tegorias e informaria a variação de temperatura 
do conteúdo da garrafa, depois de decorridas seis 
horas de seu fechamento, por meio de uma por-
centagem do valor inicial da temperatura de equi-
líbrio do líquido na garrafa.
O quadro apresenta as categorias e os intervalos 
de variação percentual da temperatura.
Tipo de selo Varia•‹o de temperatura
A menor que 10%
B entre 10 e 25%
C entre 25 e 40%
D entre 40 e 55%
E maior que 55%
Para atribuir uma categoria a um modelo de garra-
fa térmica, são preparadas e misturadas, em uma 
garrafa, duas amostras de água, uma a 10 8C e outra 
a 40 8C, na proporção de um terço de água fria para 
dois terços de água quente. A garrafa é fechada. Seis 
horas depois, abre-se a garrafa e mede-se a tem-
peratura da água, obtendo-se 16 8C.
Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica 
testada?
a) A
b) B
c) C
d) D
e) E
35. (OPF) Deseja-se preparar um banho em um ofurô. 
Sabe-se que a temperatura da água da torneira é 
de 20 8C, e que a temperatura ideal da água para 
o banho é de36 8C. Quantos litros de água ferven-
do deve-se misturar com a água da torneira para 
obter 100 litros de água na temperatura ideal para 
o banho?
a) 5 litros.
b) 10 litros.
c) 15 litros.
d) 20 litros.
e) 25 litros.
 36. (FEI-SP) Em um ritual místico, as pessoas aquecem 
a água de um caldeirão utilizando sete pedras. As 
pedras são colocadas em uma fogueira e depois são 
lançadas no caldeirão com 0,70 L de água a 20 8C. 
Cada uma das pedras tem, em média, 100 g de mas-
sa e se encontram a 300 8C no instante em que são 
lançadas no caldeirão. No equilíbrio térmico, tem-se 
uma temperatura de 50 8C. Sendo o calor específi-
co da água igual a 1,0 cal/g 8C e desprezando as 
perdas de calor para o ambiente e para o caldeirão, 
pode-se afirmar que o calor específico médio das 
pedras em questão, em cal/g 8C, é:
a) 0,030.
b) 0,12.
c) 0,17.
d) 0,50.
e) 1,04.
Dado: densidade absoluta da água 5 1,0 kg/L.
 37. Um bloco A tem massa, calor específico e tem-
peratura inicial respectivamente iguais a mA, cA 
e uA. Um bloco B tem massa, calor específico e 
temperatura inicial respectivamente iguais a mB, 
cB e uB. Os blocos A e B são postos em contato 
térmico e, depois de certo tempo, atingem o 
equilíbrio térmico, adquirindo uma temperatura 
uE. Considerando cA e cB constantes e supondo 
o sistema termicamente isolado, calcule uE.
 Resolução:
Sendo desprezíveis as trocas de calor com o 
resto do Universo, é válido afirmar que:
QA 1 QB 5 0
(mcDu)A 1 (mcDu)B 5 0
mAcA(uE 2 uA) 1 mBcB(uE 2 uB) 5 0
mAcAuE 2 mAcAuA 1 mBcBuE 2 mBcBuB 5 0
(mAcA 1 mBcB)uE 5 mAcAuA 1 mBcBuB
u 5
u 1 u
1
m c m c
m c m cE
A A A B B B
A A B B
Notas:
• O produto da massa pelo calor específico 
é a capacidade térmica do bloco:
mAcA 5 CA
mBcB 5 CB
Assim, temos:
u 5
u 1 u
1
C C
C CE
A A B B
A B
• Observe ainda que a expressão deduzida 
representa uma média ponderada das tem-
peraturas iniciais, sendo os “pesos” a ca-
pacidade térmica de cada corpo envolvido.
E.R.
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