TERMOD Folha 2

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 TERMODINÂMICA 
 
 
LEB Ano lectivo 2017/ 2018 
 
 
Exercícios propostos – Folha 2 
Calor, capacidade térmica, capacidade térmica mássica, capacidade térmica molar. 
 
 
1) Uma certa substância tem uma massa por mole de 50g/mol. Quando 314 J de calor são 
adicionados a uma amostra de 30 g deste material, a sua temperatura sobe de 25 ºC para 45 ºC. 
a) Qual a capacidade térmica mássica desta substância? 
b) Quantas moles desta substância estão presentes? 
c) Qual a capacidade térmica molar desta substância? 
 
2) a) Qual a quantidade de água que permanece líquida após 50,2 kJ de calor serem extraídos de 
260 g de água, inicialmente no ponto de congelamento? (Lfusão gelo= 333 kJ kg-1) 
b) Qual a quantidade de calor que teria de ser extraída para congelar os 260 g de água? 
 
3) Calcule a capacidade térmica mássica de um metal a partir dos seguintes dados: um recipiente 
feito do metal tem massa de 3,6 kg e contém 14 kg de água. Uma peça de 1,8 kg deste metal, 
inicialmente a 180 ºC, é colocada dentro da água. O recipiente e a água encontravam-se 
inicialmente à temperatura de 16 ºC e a temperatura final atingida pelo sistema foi de 18 ºC. 
 
4) Uma bala de chumbo, com a velocidade de 200 ms-1, incide e penetra num bloco de madeira. 
Admitindo que toda a energia mecânica se transforma em calor que aquece a bala, calcular a 
temperatura final da bala sendo de 20 ºC a temperatura inicial. (cchumbo= 0,128 kJ kg-1K-1). 
 
5) 0 vaso de alumínio de um calorímetro tem 200 g de massa e contém 500 g de água a 20 ºC. Um 
pedaço de gelo de 100 g, arrefecido a -20 ºC, é colocado no calorímetro. 
a) Determinar a temperatura final do sistema assumindo a hipótese de não existirem perdas 
térmicas para a vizinhança (Lfusão gelo= 333 kJ kg-1, cgelo= 2,0 kJ kg-1 K-1; calumínio= 0,9 kJ kg-1K-1). 
b) Junta-se ao calorímetro um outro pedaço de gelo, a -20 ºC, com 200 g. Qual a quantidade de 
gelo que permanece no sistema, após se atingir o equilíbrio? 
c) A resposta anterior seria diferente se os dois pedaços de gelo fossem adicionados 
simultaneamente? 
 
6) 0 vaso de alumínio de um calorímetro tem 200 g de massa e contém 500 g de água a 20 ºC. Neste 
calorímetro são lançados 300 g de granalha de alumínio, aquecida a 100 ºC (calumínio= 0,9 kJ 
kg-1 K-1). 
a) Calcular a temperatura final do sistema, admitindo que não haja perdas térmicas para a 
vizinhança. 
b) Se este calorímetro for usado para efectuar uma medição exacta da capacidade térmica 
mássica do alumínio, qual deverá ser a temperatura inicial da água e do vaso para se 
minimizarem os erros devidos à transferência de calor das vizinhanças e para as vizinhanças, 
sendo de 20 ºC a temperatura ambiente? 
 
7) Um tubo liga um calorímetro a um frasco contendo água em ebulição à pressão atmosférica. O 
calorímetro tem de massa 150 g, capacidade térmica 15 cal ºC-1 e contém inicialmente 340 g de 
água a 15 ºC. Deixa-se condensar o vapor no calorímetro até que a temperatura deste aumente para 
71 ºC, após o que a massa total do calorímetro e do conteúdo é de 525 g. Calcule o calor latente de 
condensação do vapor de água. 
 
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8) A temperaturas muito baixas a capacidade térmica molar do sal-gema varia segundo a lei: 
3
3
θ
TKCm = em que K= 464 cal mol
-1 K-1 e θ= 281 K. 
a) Que quantidade de calor é necessária para elevar a temperatura de 10 K para 50 K de 2 moles de 
sal-gema? 
b) Qual a capacidade térmica molar média do sal-gema nesse intervalo? 
c) Qual a capacidade térmica molar do sal gema a 50 K? 
 
9) Um calorímetro de cobre de 100 g de massa contém 150 g de água e 8 g de gelo em equilíbrio 
térmico à pressão atmosférica. Coloca-se no calorímetro 100 g de chumbo à temperatura de 200 ºC. 
O sistema está isolado por paredes adiabáticas. Diga, se nas condições referidas, todo o gelo irá 
fundir. Determine a temperatura final do sistema. 
(ccobre= 0,0923 cal g-1 ºC-1; cchumbo= 0,031 cal g-1 ºC-1; Lfusão gelo= 80 cal g-1). 
 
10) Um pedaço de cobre com uma massa de 100 g é aquecido num forno à temperatura T. O cobre é 
depois inserido num calorímetro também de cobre, de massa 150 g contendo 200 g de água. A 
temperatura inicial da água e do calorímetro é de 16 ºC e a temperatura final, depois de estabelecido 
o equilíbrio térmico é de 38 ºC. Quando o calorímetro e o seu conteúdo são pesados, verifica-se que 
houve a evaporação de 1,2 g de água. Qual é a temperatura T do forno? 
Dados: capacidade térmica mássica do cobre: 0,0923 cal g-1 ºC-1 
 capacidade térmica mássica da água: 1 cal g-1 ºC-1 
 calor latente de vaporização da água: 540 cal g-1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Soluções: 
 
1) a) 523,3 J kg-1 K-1; b) 0,6; c) 26,2 J mol-1 K-1. 
2) a) 109 g; b) 8,66x104 J. 
3) 0,098 cal g-1 ºC-1. 
4) 176,25 ºC. 
5) a) 3,0 ºC; b) 199,7 g; c) sim. 
6) a) 28,5 ºC; b) 15,75 ºC. 
7) 538 cal g-1. 
8) a) 65 cal; b) 0,813 cal mol-1 K-1; c) 2,6 cal mol-1 K-1. 
9) Não; só fundem 7,75 g de gelo. 0 ºC. 
10) 617,9 ºC