Temperatura e Calor

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Aluno(a): Matrícula: 
Disciplina: Física II Turma: Módulo I 
Prof. Dr. Cléber Dantas NÃO precisa entregar! 
 
1ª Lista de Exercícios: Temperatura e Calor 
Escalas Termométricas e Expansão Térmica 
1 – A escala Kelvin de temperaturas também é 
conhecida como “escala absoluta”, pois a 0 K (leia: 
zero kelvin), os átomos/moléculas de um corpo não 
apresentariam agitação alguma. Em mecânica 
quântica aprendemos que, segundo o “princípio da 
incerteza” de Heisenberg, tal temperatura não pode 
ser atingida. De fato, a temperatura mais baixa já 
registrada foi de 1.10-7 K! Quanto vale o “zero 
absoluto” (0 K), na escala (a) Celsius e (b) 
Fahrenheit? Tome como referência os pontos de 
fusão e evaporação da água à pressão de 1 atm e 
faça os cálculos através de interpolação. 
2 – Alguns efeitos interessantes ocorrem em 
temperaturas baixas, tal como o fenômeno da 
“supercondutividade”. Em 1993 Paul Ching-Wu Chu 
desenvolveu uma cerâmica que se tornava 
supercondutora à temperatura de 160 K. Qual é o 
valor desta temperatura em Celsius? 
3 – O ponto de ebulição do nitrogênio líquido ocorre 
em -195,81 °C, à pressão atmosférica. Expresse esta 
temperatura (a) em graus Fahrenheit e (b) em 
kelvins. 
4 – “O corpo humano não aguenta grandes 
variações em sua temperatura interna. O corpo está 
literalmente perto de cozinhar a 42 °C, o 
funcionamento dos órgãos e todo o metabolismo são 
afetados e a pessoa pode entrar em coma. Por outro 
lado, conforme a temperatura corporal abaixa, o 
metabolismo vai desacelerando até que o coração 
para e a atividade cerebral cessa completamente. 
Um corpo com temperatura interna de 20 °C não 
pode mais viver!” 
Ao longo do dia, a temperatura normal do 
corpo humano oscila em torno de 98,6 °F. Calcule o 
valor desta temperatura nas escalas (a) Celsius e (b) 
Kelvin. 
5 – Considere que a diferença de temperatura entre 
o interior e a parte externa de um determinado 
motor seja igual a 450 °C. Expresse esta diferença de 
temperatura (a) na escala Fahrenheit e (b) na escala 
Kelvin. 
6 – O alumínio possui coeficiente de expansão linear 
igual a 24.10-6 °C-1. Considere que um tubo feito com 
este material tenha 3,0000 m de comprimento a 
20,0 °C. Qual é o seu comprimento (a) a 100,0 °C e 
(b) a 0,0 °C? 
 
7 – O elemento ativo de um determinado laser é 
feito de uma haste de vidro de 30,000 cm de 
comprimento por 1,500 cm de diâmetro. Se a 
temperatura da haste aumentar 65,0 °C, qual é o 
aumento (a) em seu comprimento e (b) em seu 
volume? Suponha que o coeficiente médio de 
expansão linear do vidro seja igual a 9,0.10-6 °C-1. 
 
8 – O coeficiente médio de expansão volumétrica do 
tetracloreto de carbono é 5,81.10-4 °C-1. (a) Se um 
recipiente de aço de 50,000 L estiver 
completamente cheio com tal líquido quando a 
temperatura for 10,0 °C, quanto de excesso 
derramará quando a temperatura se elevar para 
30,0 °C? O coeficiente de expansão linear do aço é 
11.10-6 °C-1. (b) Na sequência, o conjunto é resfriado, 
voltando para a temperatura de 10,0 °C. Que fração 
do volume do recipiente não estará preenchida? 
 
9 – Um cilindro oco de alumínio (𝛼 =24.10-6 °C-1) com 
20,000 cm de profundidade tem uma capacidade 
interna de 2,000 L a 20 °C. Ele é completamente 
cheio com terebintina e, então, lentamente 
aquecido até 80 °C. (a) Que volume de terebintina 
transborda? (b) Se o cilindro for resfriado para 20 °C, 
a que distância abaixo da borda do cilindro ficará a 
superfície do líquido? Obs.: A terebintina é um 
solvente usado na mistura de tintas, vernizes e 
polidores, seu coeficiente de expansão volumétrico 
é igual a 9,0.10-4 °C-1. 
 
10 – Um estudante mede o comprimento de uma 
haste de bronze com uma régua de aço a 20,0 °C. A 
leitura é 95,00 cm. O que a régua indicaria para o 
comprimento da haste quando ambas estivessem a 
uma temperatura de (a) -15,0 °C e (b) 55,0 °C? 
Dados: O coeficiente de expansão linear do bronze é 
19.10-6 °C-1 e o do aço é 11.10-6 °C-1. 
 
11 – Duas extensões 
idênticas de concreto 
de uma ponte de 250 
m de comprimento 
estão colocadas de extremidade a extremidade de 
tal forma que nenhum espaço está disponível para a 
expansão. Se ocorrer um aumento de temperatura 
de 20,0 °C, qual é a altura “h” que as extensões 
atingirão quando se inclinarem (veja a figura)? 
250 m
h
Física II – Engenharias 
 
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Calor Específico e Calor Latente 
Se necessário, para resolver os problemas a seguir, 
consulte as tabelas 1 e 2. 
12 – Uma amostra de 50,0 g de cobre está a 25,0 °C. 
Se 286,67 cal (calorias) de energia forem fornecidas 
à amostra através de calor, qual será a temperatura 
final do cobre? Obs.: 1 cal = 4,186 J 
13 – Uma ferradura de ferro com 1,50 kg 
inicialmente a 600 °C é colocada em um balde 
contendo 20,0 kg de água a 25,0 °C. Qual é a 
temperatura final atingida pelo conjunto? Despreze 
o calor específico do balde e considere que uma 
quantidade ínfima de água entra em ebulição. 
14 – Um aquecedor de água é operado por energia 
solar. Se o coletor solar tem 6,00 m2 de área e a 
intensidade fornecida pela luz solar é de 550 W/m2, 
em quantas horas a temperatura de 1,00 m3 de água 
aumentará de 20,0 °C para 60,0 °C? Considere que 
toda a energia fornecida pela luz do sol seja 
convertida em calor e que a densidade média da 
água seja de 1000 kg/m3. 
15 – Uma bala de chumbo de 3,00 g a 30,0°C é 
disparada a uma velocidade de 240 m/s contra um 
grande bloco de gelo a 0 °C e nele fica presa. Qual é 
a quantidade de gelo que derrete? Considere que, 
devido ao impacto, toda a energia associada ao 
movimento da bala seja transformada em calor. 
16 – Em um recipiente isolado, 250 g de gelo a 0 °C 
são adicionados a 600 g de água a 18,0 °C. (a) qual é 
a temperatura final do sistema? (b) Quanto gelo 
permanece após o sistema atingir o equilíbrio? 
17 – Se 90,0 g de chumbo derretido a 327,3 °C são 
despejados em um molde de ferro de 300 g 
inicialmente a 20,0 °C, qual é a temperatura final do 
sistema? Considere que não ocorre perda alguma de 
energia para o ambiente, isto é, que o sistema 
(chumbo + ferro) seja isolado. 
Tabela 1 – Calor específico de algumas substâncias 
Substância Calor específico (J/kg.°C) 
Água 4186 
Cobre 387 
Chumbo 128 
Ferro 448 
 
Tabela 2 – Calor latente de fusão 
Substância 
Ponto de fusão 
(°C) 
Calor latente de 
fusão (J/kg) 
Água 0,0 3,33.105 
Cobre 1083,0 1,34.105 
Chumbo 327,3 2,45.104 
 
Respostas 
1 - (a) -273,15 °C e (b) -459,67 °F. 
2 - -103,15 °C. 
3 - (a) -320 °F e (b) 77,34 K. 
4 - (a) 37,0 °C e (b) 310,15 K. 
5 - (a) 810 °F e (b) 450 K. 
6 - (a) 3,0058 m e (b) 2,9986 m. 
7 - (a) 0,018 cm e (b) 0,093 cm3. 
8 - (a) 548 mL e (b) 1,096%. 
9 - (a) 99,4 mL e (b) 0,943 cm. 
10 - (a) 94,97 cm e (b) 95,03 cm. 
11 - 2,74 m. 
12 - 87,0 °C. 
13 - 29,6 °C. 
14 - 14,09 h. 
15 - 294 mg. 
16 - (a) 0 °C e(b) 114,2 g. 
17 - 59,4 °C. 
Referência 
SERWAY, R. A. e JEWETT Jr., J. W; PRINCÍPIOS DE 
FÍSICA – Movimento Ondulatório e Termodinâmica, 
Vol. 2, 3ª ed., Ed. Cengage Learning. São Paulo, 2011.