lista de calorimetria - aulas e listas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
ESCOLA DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
Princípios e Fenômenos Térmicos e Ondulatórios
Professor: André Bessa
Gabarito da Lista de Exercícios de Calorimetria Data:
(1) Você projetou uma casa solar que contém 1, 0× 105 kg de concreto (calor específico aproximado igual
a 1, 0 kJ/(kg K)). Quanto calor é liberado pelo concreto à noite, quando ele resfria de 25◦ C para 20◦ C?
5× 105 kJ
(2) Você precisa comprar um aquecedor de água para a sua piscina de 20.000 L. Desprezando as perdas de
calor da água da piscina para o ambiente, qual deve ser potência desse aquecedor se você quer que a
água passe de 23, 9◦ C para 36, 0◦ C em 2 h? 140, 5 kJ
(3) Você está supervisionando a criação de alguns moldes de chumbo para uso na indústria da construção.
Cada molde exige que um de seus trabalhadores derrame 0, 5 kg de chumbo derretido, a uma tem-
peratura de 327◦ C, em uma cavidade em um grande bloco de gelo a 0◦ C. Quanta água líquida deve
ser drenada por hora, se há 100 trabalhadores capazes de realizar, em média, uma operação a cada 10
minutos? 59, 9 kg
(4) Um copo de vidro de 25, 0 g contém 200 mL de água a 24, 0◦ C. Se dois cubos de gelo, de 15, 0 g cada
um e a uma temperatura de −3, 0◦ C são colocados no copo, qual é a temperatura final da bebida? Faça
as contas levando em conta a aproximação em que se despreza qualquer transferência de calor entre o
copo e o ambiente. 10, 6◦ C
(5) A capacidade térmica de um bloco deve ser determinada. O bloco é colocado em um calorímetro
de cobre com massa de 25 g, contendo 60 g de água a 20◦ C. Depois, 120 mL de água a 80◦ C são
adicionados ao calorímetro. Quando o equilíbrio térmico é atingido, a temperatura do sistema é 54◦ C.
Qual é a capacidade térmica do bloco? C ≈ 120 J/K
(6) Um calorímetro de alumínio, de 200 g, contém 600 g de água a 20◦C. Um pedaço de gelo de 100 g, a
−20◦C, é colocado no calorímetro.
(a) Determine a temperatura final do sistema. 5, 26◦C
(b) Um pedaço de 200 g de gelo, a −20◦C, é adicionado. Quanto gelo permanece no sistema depois
de atingido o equilíbrio térmico? 175 g
(c) A resposta (b) mudaria se os dois pedaços de gelo tivessem sido colocados ao mesmo tempo?
Não.
(7) Um gás não ideal foi submetido a um processo quase-estático e a volume constante que o levou de
Ti = 250 K a Tf = 270 K. Neste processo, a quantidade de calor cedida para o gás em função da
temperatura obedeceu aproximadamente à seguinte função: Q(T ) = 28, 5T + aT 2, onde a = 5, 0
mJ/K2. Qual é o valor da capacidade térmica do gás a 260K? 31,1 J/K
(8) A temperaturas muito baixas, o calor específico (a volume constante) de um metal é dado por c(T ) =
aT + bT 3, onde a = 12 mJ/(kg K2) e b = 0, 9 mJ/(kg K4). Quanto calor é necessário para aquecer 0,1
kg do metal de 1K a 3K? 6,6 mJ
(9) Um estudante abriu um manual de engenharia e obteve uma tabela de valores para a capacidade térmica
molar a volume para o dióxido de carbono. Com essa tabela ele fez um gráfico, como indicado abaixo:
T CP (T )
273 36,3
323 38,6
373 40,7
423 42,6
473 44,2
673 49,5
873 53,1
1073 55,7
1273 57,5
1773 60,2
Baseando-se nas informações do estudante, estime a quantidade de calor absorvida por uma amostra
com 2,3 moles de CO2 em um aquecimento lento e isovolumétrico a 1, 0 atm que o leva de 273 K a 473
K.≈ 18, 5 kJ. Observação: capacidade térmica molar é a capacidade térmica de um sistema homogêneo
dividida pelo numero de moles do sistema.
(10) Uma amostra de uma substância é colocada em um sistema de resfriamento que remove calor a uma
taxa constante de 15 kJ por minuto. A figura desta questão mostra a temperatura da amostra em função
do tempo. A amostra se solidifica durante o processo. Qual é o valor da capacidade térmica da amostra
(considerada constante) quando ela está na fase sólida? 3,75 kJ/kg
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