Calorimetria Exercícios Resolvidos (2)

Prévia do material em texto

Exercícios de calorimetria 
1) (FUVEST) Um ser humano adulto e saudável consome, em média, uma 
potência de 120J/s. Uma “caloria alimentar” (1kcal) corresponde, 
aproximadamente, a 4,0 x 103J. Para nos mantermos 
saudáveis, quantas “calorias alimentares” devemos utilizar, por dia, a partir dos 
alimentos que ingerimos? 
 
a) 33 
b) 120 
c) 2,6x103 
d) 4,0 x103 
e) 4,8 x105 
 
Resposta 
 
P = Q / t , onde Q está em Joules (J) e t em segundos. 
 
Se um ser humano consome 120 J em 1 segundo, quanto ele consumirá em 
86400 segundos ( 1 dia). 
 
120J -----------1s 
X-----------86400s 
 
Multiplicando cruzado, temos: 
 
X = 120 . 86400 
 
X = 10368000 J 
 
Agora temos que passar isto para kcal, ou seja, outra regra de três: 
 
1kcal----------------- 4,0 x 103J 
Y-----------------------------10368000J 
 
Y = 10368000 / 4,0 x 103J 
 
Y = 2592 kcal 
 
Colocando em notação científica: 
 
Y = 2,6x 103 kcal. Letra C 
 
2) (MACKENZIE) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 
150 cal/s, a uma determinada massa de água. Se a temperatura da água 
aumenta de 20ºC para 60ºC em 4 minutos, sendo o calor especifico sensível da 
água 1,0 cal/gºC, pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, 
é: 
 
a) 500 
b) 600 
c) 700 
d) 800 
e) 900 
 
 
 
Resposta 
 
P = Q/t 
A potência é dada e vale 150cal/s, o tempo também é dado e vale 240s, e o 
Q é o calor sensível, ou seja Q = mc(T-T0), logo substituindo: 
 
P = mc(T-T0)/t 
 
m = P.t/ c(T-T0) 
 
m = 150.240/1,0.(60-20) 
 
m = 900g Letra e 
 
3) (UFPR) Durante o eclipse, em uma das cidades na zona de totalidade, 
Criciúma-SC, ocorreu uma queda de temperatura de 8,0ºC. (Zero Horas – 
04/11/1994) Sabendo que o calor específico sensível da água é 1,0 cal/gºC, a 
quantidade de calor liberada por 1000g de água, ao reduzir sua temperatura de 
8,0ºC, em cal, é: 
 
a) 8,0 
b) 125 
c) 4000 
d) 8000 
e) 64000 
 
Resposta 
Q = mc(T-T0) 
 
A temperatura cai 8,0°C, ou seja, T - T0 = 8,0°C 
 
Q = 1000.1.8 
 
Q = 8000 cal 
 
 
5) (UFSE) A tabela abaixo apresenta a massa m de cinco objetos de metal, 
com seus respectivos calores específicos sensíveis c. 
 
METAL c(cal/gºC) m(g) 
Alumínio 0,217 100 
Ferro 0,113 200 
Cobre 0,093 300 
Prata 0,056 400 
Chumbo 0,031 500 
 
O objeto que tem maior capacidade térmica é o de: 
 
a) alumínio 
b) ferro 
c) chumbo 
d) prata 
e) cobre 
 
 
 
 
 
Resposta 
 
Bem, a quantidade de calor é calculada da seguinte forma: 
 
Q = mc(T-T0), 
 
 porém o fator "mc" é conhecido como capacidade calorífica do corpo, uma vez 
que é medido a quantitadade de calor, por variação de temperatura. Assim a 
equação fica: 
 
Q = C (T-T0), onde C (maiúsculo é a capacidade térmica). 
 
Assim: C = mc, logo calculando a Capacidade térmica para todos os elementos 
citados à cima, podemos distinguir aquele que tem a maior capacidade térmica: 
 
Calumínio= 0,217 . 100 = 21,7 cal/°C 
Cferro=0,113 . 200 = 22,6 cal/°C 
CCobre= 0,093 . 300 = 27,9 cal/°C 
CPrata= 0,056 . 400 = 22,4 cal/°C 
Cchumbo = 0,031 . 500 = 15,5 cal/°C 
 
Assim podemos ver que o maior valor de capacidade térmica é o Cobre, letra 
E. 
 
 
6) (MACKENZIE) Um bloco de cobre (c = 0,094 cal/gºC) de 1,2kg é colocado 
num forno até atingir o equilíbrio térmico. Nessa situação, o bloco recebeu 12 
972 cal. A variação da temperatura sofrida, na escala Fahrenheit, é de: 
 
a) 60ºF 
b) 115ºF 
c) 207ºF 
d) 239ºF 
e) 347ºF 
 
Resposta 
Q = mc(T-T0) 
 
12 972 = 1200.0,094.(T-T0) 
(T-T0) = 12972 / 112,8 
(T-T0) = 115°C 
 
Convertendo isso em Fahrenheit: 
 
(C/5) = (F-32) / 9 
 
(115 / 5) = (F-32) / 9 
F - 32 = 9. 23 
F = 207 + 32 
F = 239 °F 
 
Letra d 
 
 
7) (MACKENZIE) Quando misturamos 1,0kg de água (calor específico sensível 
= 1,0cal/g°C) a 70° com 2,0kg de água a 10°C, obtemos 3,0kg de água a: 
 
 a) 10°C 
 b) 20°C 
 c) 30°C 
 d) 40°C 
 e) 50°C 
Resposta 
Bem a quantidade de calor cedida pela água mais quente (à 70°C), será a 
mesma quantidade de calor recebida pela água mais fria (à 10°C), assim: 
 
Q1 + Q2 = 0 
 
Q1 = 1000.1,0(T - 70) 
Q2 = 2000.1,0 (T - 10) 
logo: 
 
1000(T-70) + 2000(T-10) = 0 
1000(T-70) = - 2000(T-10) 
T - 70 = -2000(T-10)/1000 
T - 70 = -2 (T-10) 
T - 70 = -2T +20 
T + 2 T = 20 + 70 
3T = 90 
T = 30°C 
Letra C 
Lembrar sempre em por a massa em gramas. 
 
8 ) (PUCCAMP) Uma barra de cobre de massa 200g é retirada do interior de 
um forno, onde estava em equilíbrio térmico, e colocada dentro de um 
recipiente de capacidade térmica 46cal/°C que contém 200g de água a 20°C. A 
temperatura final de equilíbrio é de 25°C. A temperatura do forno, em °C, 
é aproximadamente igual a: Dado: CCu = 0,03 cal/g°C 
Resposta 
 
Utilizando a mesma lógica do exercício 5, resolveremos este, porém agora o 
recipiente participa da troca de calor, logo: 
 
Q1 + Q2 + Q3 = 0 
 
Q1 = 200.0,03 (25-T0) 
Q2 = 46(25-20) =230 cal (uma vez que 46 é a capacidade térmica e não o calor 
específico) 
Q3 = 200.1.(25-20) = 1000cal 
 
Assim: 
 
6(25-T0)+230+1000=0 
150 - 6T0 = -1230 
- 6T0 = - 1230 - 150 
- 6T0 = -1380 
T0 = -1380/(-6) 
T0 = 230°C