Lista de Exerc cios 2 Calorimetria e 1a lei da Termodinamica ISAIAS UNINASSAU

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Centro Universitário Maurício de Nassau 
Prof. Isaías Soares 
Disciplina: Termodinâmica 
Lista 2 – Calorimetria e 1ª Lei da Termodinâmica 
 
1) Dois corpos A e B, de massas diferentes, partindo de uma mesma temperatura, 
recebem uma mesma quantidade de calor e chegam á mesma temperatura final. 
Suas capacidades térmicas são iguais ou diferentes? E sobre seus calores 
específicos, são iguais ou diferentes? 
 
2) Um bloco de 536g de prata a 20°C é aquecido até 80°C ao receber 1800 cal. 
Determine a capacidade térmica do bloco e o calor específico da prata. 
 
3) A massa e o calor específico de 5 amostras de materiais diferentes são 
fornecidos a seguir: 
 
Material Massa (g) Calor específico (cal/g°C) 
A 150 0,20 
B 50 0,30 
C 250 0,10 
D 40 0,25 
E 400 0,15 
 
As cinco amostras se encontram á mesma temperatura inicial e recebem a 
mesma quantidade de calor. Qual delas atingirá a maior temperatura final? 
 
4) Uma garrafa térmica contém água a 60°C. O sistema possui capacidade térmica 
de 80 cal/°C. O sistema é colocado sobre uma mesa, e após 2 horas, sua 
temperatura cai para 55°C. Calcule a perda de energia térmica para o ambiente 
e a taxa de calor dissipado em watts. 
 
5) Calcule a quantidade mínima de energia, em joules, necessária para derreter 
completamente 130g de prata, inicialmente a 15°C. Dado: ponto de fusão da 
prata: 1235 K. 
 
6) Que massa de água a 25°C deve atingir equilíbrio térmico com 1,85 kg de 
alumínio a 150°C para que a temperatura final do sistema atinja 65°C? Suponha 
que a água que entre em contato com o alumínio não muda de fase. 
 
7) Uma combinação de 0,25 kg de água a 20°C, 0,40 kg de alumínio a 26°C e 0,10 
kg de cobre a 100°C são misturados. Após equilíbrio térmico, determine a 
temperatura final do sistema. 
 
8) Um pequeno aquecedor elétrico de imersão é usado para aquecer 1kg de água. 
O aquecedor elétrico diz no seu rótulo que ele possui 200 W de potência, o que 
significa que ele converte energia elétrica em térmica nessa taxa. Em quantos 
minutos a água é aquecida de 23°C para 100°C? 
 
9) Uma massa de 10g de gelo a -10°C recebe 2800 cal. Após o processo, ainda 
teremos gelo no sistema? Se a resposta for negativa, qual a temperatura final da 
água? 
 
10) Num calorímetro ideal misturam-se 200g de gelo a 0°C com 250g de água a 
35°C. Qual a composição do sistema em percentual de água e de gelo após o 
equilíbrio térmico? 
 
11) Dois cubos de gelo de 50g a -15°C são mergulhados em 200g de água a 25°C. 
Se o recipiente é isolado termicamente, calcule a temperatura final da mistura. E 
se fosse apenas um cubo de gelo, qual seria a temperatura final? (sugestão: faça 
o cálculo como se a água a 25°C tivesse que se resfriar até 0°C e aí você 
concluirá se o(s) cubo(s) derreterá(ão)). 
 
12) No interior de um calorímetro ideal são colocados 50g de água a 50°C e 20g de 
gelo a -20°C. Qual a temperatura final após o equilíbrio térmico? 
 
13) Uma mistura de gelo e água em estado líquido, com massa total de 100 g, 
encontra-se à temperatura de 0°C. Um certo tempo após receber 16.000 J de 
calor, a mistura acha-se completamente transformada em água líquida a 20°C. 
Qual era, aproximadamente, a massa de gelo contida na mistura inicial? 
 
14) Um gás perfeito sofre uma expansão, realizando um trabalho de 200 J. Se no 
final do processo a energia interna do sistema está com 60 J a mais do que o 
início, qual a quantidade de calor trocada? Ela sai ou entra do sistema? 
 
15) Um gás ideal sofre expansão isotérmica ao receber 250 J do ambiente em 
forma de calor. Qual o trabalho realizado pelo gás e qual a variação de sua 
energia interna? 
 
16) Um sistema gasoso ideal sofre uma transformação isobárica de pressão igual a 
50 kPa. Se seu volume evolui de 3L para 6L, qual o trabalho realizado pelo gás? 
 
 
17) Um sistema gasoso troca (recebe ou cede) 150 cal em forma de calor. 
Determine o trabalho trocado com o ambiente nas seguintes situações: 
 
a) Expansão isotérmica; 
 
b) Compressão isotérmica; 
 
c) Aquecimento isométrico. 
 
18) Um gás recebe 80J de calor durante uma transformação isotérmica. Qual a 
variação de energia interna e o trabalho realizado pelo gás no processo? 
 
19) Se um gás ideal é comprimido isotermicamente, então: 
a) ele recebe calor do ambiente. 
 b) ele cede calor ao ambiente. 
 c) ele realiza trabalho sobre o ambiente. 
 d) sua energia interna aumenta. 
 e) sua energia interna diminui. 
 
20) No diagrama abaixo: 
 
 
 
Indique o caminho de menor trabalho quando uma amostra de gás sai do ponto 
a para o Ponto B. 
 
21) No diagrama abaixo: 
 
 
Determine o trabalho realizado e o calor trocado. 
 
22) Um gás perfeito sofre uma expansão isobárica sob pressão de 5 N/m2. Seu 
volume aumenta de 0,2 m
3
 até 0,6 m
3
. Qual a variação de energia interna do gás 
se ele recebe 5 J de calor do ambiente? 
 
23) Numa transformação termodinâmica, uma gás ideal troca 209 J em forma de 
trabalho. Determine o calor que o sistema troca com o ambiente em cada um 
dos casos: 
 
a) Expansão isotérmica; 
b) Compressão isotérmica; 
c) Expansão adiabática. 
 
Problemas mais complexos 
 
24) Quantos cubos de gelo de 20g cada, a -10°C são necessários para resfriar 1L de 
água de 90°C até 10°C? 
 
25) Um anel de cobre de 20g possui um diâmetro de 2,54000 cm a 0°C. Uma esfera 
de alumínio possui diâmetro de 2,54508 cm a 100°C. A esfera é colocada sobre 
o anel e permite-se que os dois cheguem ao equilíbrio térmico, e nesse 
momento, a esfera passa sem folga pelo anel. Qual a massa da esfera? 
 
26) O calor específico de uma substância varia com a temperatura de acordo com a 
equação: 
 
c(T) = 0,20 + 0,14T + 0,023 T
2
, com T em °C e c em cal/g°C 
 
Encontre o calor necessário para elevar de 5°C até 15°C uma massa de 2g dessa 
substância.