4 Calorimetria mudança de fase (1)LISTA4

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Mudança de fase, Calor Latente e Trocas de calor com mudança de fase 
 
1) (Exemplo 18.3, pág 631, Tipler 5
a
 ed) Qual a quantidade de calor necessária para transformar 1,5 
kg de gelo de -20 
o
C e 1 atm em vapor? 
2) (Exemplo 18.4, pág 632, Tipler 5
a
 ed) Um jarro de 2 litros, com limonada, foi colocado sobre uma 
mesa de piquenique, ao sol o dia inteiro, a 33 
o
C. Uma amostra de 0,24 kg de limonada é derramada 
em uma xícara com 2 cubos de gelo (cada um com 0,025 kg, a 0 
o
C). Considere que a xícara é feita 
com o isolante térmico isopor. 
a) admitindo que não haja perda de calor para o ambiente, qual é a temperatura final da limonada? 
b) Qual seria a temperatura fina se fossem colocados 6 cubos de gelo? 
 
3) (Ex. 27, pág 659, Tipler 5
a
 ed) Quantas calorias precisam ser fornecidas a 60 g de gelo a – 10 oC 
para que este se funda e se transforme em água líquida na temperatura de 40 
o
C? 
4) (Ex. 29, pág 659, Tipler 5
a
 ed) Um pedaço de 50 g de alumínio a 20 
o
C é resfriado a – 196 oC pela 
imersão num grande banho de nitrogênio líquido a essa temperatura. Qual a quantidade de nitrogênio 
evaporada? Considere que o calor específico do alumínio é constante e igual a 0,90 kJ/kg.K) 
 
5) (Ex. 36, pág 660, Tipler 5
a
 ed) Um copo de vidro, com 25 g de massa, contém 200 mL de água a 
24 
o
C. Se dois cubos de gelo, de 15 g cada e a uma temperatura de – 3 oC, forem colocados no copo, 
qual será a temperatura final da água? Despreze a condução térmica entre o copo e o ambiente. 
 
6) (Ex. 35 E, pág 161, Halliday 6
a
 ed) Um pequeno aquecedor elétrico de imersão é usado para 
aquecer 100 g de água com uma xícara de café instantâneo. O aquecedor está rotulado com “200 
watts”, o que significa que ele converte energia elétrica em energia térmica nesta taxa. Calcule o 
tempo necessário para levar toda esta água de 23 
o
C para 100 
o
C, ignorando quaisquer perdas de 
calor. 
 
7) (Ex. 39 P, pág 161, Halliday 6
a
 ed) O álcool etílico possui um ponto de ebulição de 78 
o
C, um 
ponto de congelamento de – 114 oC, um calor de vaporização de 879 kJ/kg, um calor de fusão de 109 
kJ/kg e um calor específico de 2,43 kJ/kg.K. Quanta energia deve ser removida de 0,510 kg de álcool 
etílico, que é inicialmente um gás a 78 
o
C, de modo que ele se torne sólido à – 114 oC? 
 
8) (Ex. 42 P, pág 162, Halliday 6
a
 ed) Em um aquecedor solar de água, a energia do Sol é captada 
pela água que circula pelos tubos em um coletor de telhado. A radiação solar entra no coletor através 
de uma cobertura transparente e aquece a água nos tubos; esta água é bombeada par dentro de um 
tanque de armazenamento. Supondo que a eficiência do sistema como um todo seja de 20 % (ou seja, 
80 % da energia solar incidente são perdidos pelo sistema). Qual a área do coletor necessária para 
elevar a temperatura de 200 l de água no tanque de 20 
o
C para 40 
o
C em 1 h quando a intensidade da 
luz do Sol incidente for de 700 W/m
2
? 
9) (Ex. 43 P, pág 162, Halliday 6
a
 ed) Que massa de vapor d’ água a 100 oC deve ser misturada com 
150 g de gelo no seu ponto de fusão, em uma recipiente isolado termicamente para produzir água 
líquida a 50 
o
C? 
 
10) (Ex. 15.38, pág. 135, Sears 10
a
 ed) Antes de ir fazer seu exame médico anual, um homem de 70 
kg cuja temperatura é igual a 37 
o
C consomem uma lata inteira de 0,335 L de bebida leve (quase toda 
composta de água) a 12 
o
C. 
a) qual deve ser a temperatura do seu corpo quando for atingido o equilíbrio? Despreze 
qualquer efeito de aquecimento provocado pelo metabolismo do homem. O calor específico do corpo 
do homem é igual a 3480 J/kg.K. 
b) a variação de temperatura do seu corpo é suficiente para que ela possa ser lida por um 
termômetro médico comum? 
 
11) (Ex. 15.40, pág. 135, Sears 10
a
 ed) Uma fôrma de cubos de gelo com massa desprezível contém 
0,350 kg de água a 18 
o
C. Qual é a quantidade de calor necessária para esfriar a água até 0 
o
C e 
solidificá-la? Dê a resposta em joule e em calorias. 
 
12) (Ex. 15.41, pág. 135, Sears 10
a
 ed) Qual é o calor total necessário para converter 12 g de gelo a 
– 10 oC até se transformar em vapor d’água a 100 oC. Dê a resposta em Joules e em calorias. 
 
13) (Ex. 15.49, pág. 135, Sears 10
a
 ed) Uma panela de cobre com massa igual a 0,5 kg contém 0,170 
kg de água a uma temperatura de 20 
o
C. Um bloco de ferro de 0,250 kg a 85 
o
C é colocado na panela. 
Calcule a temperatura final, supondo que não ocorra perda de calor para o ambiente. 
 
14) (Ex. 15.51, pág. 135, Sears 10
a
 ed) Um recipiente com massa desprezível contém 0,25 kg de água 
a uma temperatura de 75 
o
C. Quantos quilogramas de gelo a uma temperatura de – 20 oC devem ser 
colocados na água para que a temperatura final do sistema seja igual a 30 
o
C?