Exercícios Aulas 09 e 10 GABARITO

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Gabarito aulas 09 e 10: 
 
Resposta da questão 1: 
 [A] 
 
Como a densidade da água é 
1kg L,
 o volume de 4 litros de 
água corresponde a uma massa de 
4kg
 ou 
4.000g.
 
   
       
1 2água fusão água 1 água 2 F 2 água
Q Q Q 0 m c T 15 m L m c T 0 0
4000 1 T 15 600 80 600 T 0 0 40T 600 480 6T 0 
46T 120 T 2,6 C.
        
          
   
 
 
Resposta da questão 2: 
 [C] 
 
[F] O metal parece mais frio porque têm maior 
condutividade térmica, roubando mais rapidamente 
calor das mãos. 
[V] Considerando que a cozinha seja bem isolada 
termicamente, para que não se perca o calor gerado pela 
dissipação de energia elétrica no motor. 
[F] 
Q C Q mc .Δθ Δθ  
 Depende da capacidade 
térmica 
(C).
 Se as massas 
(m)
 são iguais, o material de 
maior calor específico 
(c)
 tem maior capacidade térmica 
(C m c),
 necessitando de maior quantidade de calor 
(Q).
 
[F] 
Q C Q mc .Δθ Δθ  
 Depende da capacidade 
térmica 
(C).
 Se os materiais são iguais, os calores 
específicos são iguais. O corpo de maior volume possui 
maior massa 
(m),
 tendo maior capacidade térmica 
(C m c),
 necessitando de maior quantidade de calor 
(Q).
 
 
Resposta da questão 3: 
 [C] 
 
Massa: 
m 200g
 
Calor específico sensível: 
c 0,217cal/g C  
 
Variação de temperatura: 
60 15 45 CΔθ    
 
Área inicial: 
3 2
0A 50 20 10 cm  
 
Coeficiente de dilatação superficial: 
6 12 44 10 Cβ α     
 
 
Cálculo da superfície final (A): 
   3 6 20A A 1 10 1 44 10 45 A 1001,98cm .βΔθ        
 
 
Cálculo da quantidade de calor (A): 
Q mc 200 0,217 45 Q 1953cal.Δθ     
 
 
Resposta da questão 4: 
 [A] 
 
   
       
café leite café leite
Q Q 0 m c m c 
150 1 T 80 50 1 T 20 0 3T 240 T 20 0 4T 260 
T 65 C.
Δθ Δθ    
           
 
 
 
Resposta da questão 5: 
 [A] 
 
[I] Correta. Por convecção, o ar frio que sai do congelador 
desce roubando calor dos alimentos, subindo novamente 
para o congelador 
[II] Correta. O congelador está situado na parte superior 
para receber o ar aquecido pelo calor dos alimentos, que 
sobe, por convecção. 
[III] Correta. As camadas que formam as paredes da 
geladeira são intercaladas por material isolante térmico 
para evitar a entrada de calor por condução. 
[IV] Correta. Os espaços internos são divididos por grades 
vazadas que facilitam o movimento por convecção das 
massas do ar quente e frio. Nas geladeiras modernas não há 
mais as grades vazadas, pois o ar frio do congelador é 
lançado diretamente em cada um dos compartimentos. 
 
Resposta da questão 6: 
 [D] 
 
[I] Convecção. Nas antigas geladeiras, as prateleiras são 
grades vazadas para que o ar frio (mais denso), desça, 
enquanto o ar quente (menos denso) suba. Nas modernas 
geladeiras, existe o dispositivo que injeta ar frio em cada 
compartimento, não mais necessitando de grades 
vazadas. 
[II] Radiação. Esse processo se dá através da propagação de 
ondas eletromagnéticas, não havendo movimento de 
massa, ocorrendo, portanto, também no vácuo. 
[III] Condução. Na verdade, condução e convecção que são 
os processos que movimentam massa. 
 
Resposta da questão 7: 
 [A] 
 
Para a vazão dada, temos: 
3 L / min 3kg / min
 
 
Fica subentendido que o tempo será 
1min 60s.
 
 
A energia elétrica está relacionada com a potência de 
acordo com a equação: 
E P t 
 
 
E a energia térmica vem da expressão do calor sensível: 
Q m c TΔ  
 
 
Igualando as duas equações: 
Q E
 
 
P t m c TΔ   
 
 
Isolando a variação de temperatura e substituindo os 
valores: 
P t
T
m c
5400 J / s 60 s
T T 25,7 C
3 kg 4.200 J / kg C
Δ
Δ Δ




   
 
 
 
Resposta da questão 8: 
 [C] 
 
Sendo o calor sensível dado por: 
Q m c TΔ  
 
 
O calor específico explicitado fica: 
Q
c
m TΔ


 
 
Calculando com os valores fornecidos: 
 
470 cal cal
c 0,094
100 g 70 C 20 C g C
 
     
 
 
Resposta da questão 9: 
 Dados: 
m 500 g; P 100 cal/min. 
 
 
 
 
 
Q m c T
100 30P t
 m c T P t c Q
m T 500 50 10P Q P t
t
c 0,15 cal/g °C.
C m c 500 0,15 C 75 cal/°C. 
Δ
Δ
Δ Δ
ΔΔ
Δ
 

     
  

 
   
 
 
Resposta da questão 10: 
 [C] 
 
A quantidade de calor trocada pelo vapor para condensar é 
igual ao calor sensível responsável por aumentar a 
temperatura da pele. 
 
latente sensívelQ Q
 
 
v v pm L m c TΔ   
 
 
v v
p
1000
0,6 g cal / g
m L 3T 40 C
m c 5 g 1cal / g C
Δ


   
   
 
 
Resposta da questão 11: 
 [A] 
 
Da expressão do calor específico sensível: 
Q
Q m c .
m c
Δθ Δθ  
 
 
O fluido arrefecedor deve receber calor e não sofrer 
sobreaquecimento. Para tal, de acordo com a expressão 
acima, o fluido deve ter alto calor específico. 
 
Resposta da questão 12: 
 [B] 
 
O equilíbrio térmico para um sistema isolado é dado pela 
somatória dos calores sendo igual a zero, pois o calor é 
trocado entre os dois volumes de água no sentido da maior 
para a menor temperatura. 
 
Q 0
 
 
Como não há mudança de estado físico, os calores são 
sensíveis: 
Q m c TΔ  
 
 
Considerando que a densidade nas amostras de água são as 
mesmas, podemos representar a massa de cada uma como 
sendo o seu volume. 
 
   
1 2 1 2
1 1 2 2
Q Q 0 Q Q
m c T m c T
0,10 T 25 0,15 T 15
0,10 T 2,5 0,15T 2,25
0,25T 4,75 T 19 C
Δ Δ
    
     
     
   
   
 
 
Resposta da questão 13: 
 [D] 
 
Em 150 g de castanha temos 10 porções. Portanto, da 
tabela, a energia liberada nessa queima é: 
E 10 90 900 kcal E 900.000 cal.    
 
 
Como somente 60% dessa energia são usados no 
aquecimento da água, aplicando a equação do calor 
sensível, temos: 
 
0,6 E 0,6 900.000
Q m c 0,6 E m c m 
c 1 87 15
m 7.500 g.
Δθ Δθ
Δθ

      
 

 
 
Resposta da questão 14: 
 [C] 
 
A troca térmica é realizada entre a água e o gelo, devido não 
haver troca com o meio externo. Com isso a água vai 
esfriando enquanto que o gelo se aquece. O equilíbrio 
térmico se estabelece quando não houver mais diferença de 
temperatura. 
 
Então 
Q 0
 
1 2Q Q 0 
 
 
Analisando o resfriamento da água até o ponto de 
congelamento: 
 
1 1 1 1
1
Q m c T
cal
Q 200g 1 0 C 25 C 5000cal
g C
Δ  
       
 
 
 
O aquecimento do gelo até o ponto de fusão: 
  
2 2 2 2
1
Q m c T
cal
Q 400g 0,5 0 C 25 C 5000cal
g C
Δ  
       
 
 
 
Temos aqui o equilíbrio térmico atingido: 
1 2Q Q 0 
 
 
Como o sistema não troca calor com o meio externo, 
conclui-se que terá mais gelo do que água devido à 
impossibilidade de mudança de fase pela necessidade de 
mais calor. Como o sistema continua tendo mais gelo que 
água, ele continua assim. 
 
Resposta da questão 15: 
 [C] 
 
Ao ser submetida ao aquecimento de uma substância pura 
que esteja no estado sólido, teremos dois pontos em que a 
temperatura permanece constante à pressão constante. 
Primeiramente há o aquecimento do sólido até o momento 
em que alcançado o ponto de fusão onde encontramos duas 
fases distintas (sólido e líquido) sem que haja alteração da 
temperatura (região II do gráfico). Ao derreter todo o sólido, 
resta apenas o líquido que ao absorver maiscalor aumenta 
sua temperatura até que a pressão de vapor atinja a pressão 
atmosférica (região III), neste ponto estamos diante de mais 
uma mudança de fase (líquido para vapor) e a temperatura 
permanece constante até que todo o líquido vaporize 
(região IV). No gráfico temos líquido quando começa a fusão 
até o término da vaporização, ou seja, corresponde aos 
pontos II, III e IV. 
 
Resposta da questão 16: 
 [D] 
 
Durante a mudança de fase de uma substância pura e 
cristalina a temperatura permanece constante e depende 
somente da pressão. O aumento de pressão aumenta a 
temperatura do ponto de ebulição da água. Atingida a 
ebulição, basta mantê-la que a temperatura não se altera, 
não variando o tempo de cozimento. Em fogo alto a fervura 
é mais violenta, mas a temperatura é a mesma. 
 
Resposta da questão 17: 
 [B] 
 
A temperatura de mudança de fase de uma substância 
depende da pressão. Para a água, o aumento de pressão 
diminui o ponto de fusão. No caso, o aumento de pressão 
devido aos patins diminui a temperatura de fusão do gelo, 
ocorrendo o derretimento 
 
Resposta da questão 18: 
 [A] 
 
Calculemos a quantidade de calor cedida em cada uma das 
etapas. O sinal (–) significa calor cedido. 
 
- Resfriamento do vapor de 
130 C
 a 
100 C :
 
  1 vQ m c 100 0,5 100 130 1.500 cal.Δθ    
 
 
- Condensação do vapor: 
 2 cQ m L 100 540 54.000 cal.   
 
 
- Resfriamento da água de 
100 C
 a 
0 C :
 
  3Q m c 100 1 0 100 10.000 cal.Δθ    
 
 
- Congelamento da água: 
 4 cQ m L 100 80 8.000 cal.   
 
 
A quantidade de calor cedida até essa última etapa é: 
     1 2 3 4Q Q Q Q Q 1.500 54.000 10.000 8.000 73.500 cal.            
 
 
O restante da quantidade de calor cedida 
5(Q )
 é para 
resfriar o gelo até a temperatura 
.θ
 
 
  
5
5 g
Q 75.000 73.500 1.500 cal.
Q m c 1.500 100 0,5 0 30 °C.Δθ θ θ
    
      
 
 
Portanto, o gelo (fase sólida) estará à temperatura final de 
30 °C.