lista - Temperatura e Calor

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Aluno(a): Matrícula: 
Disciplina: Física II Turma: Módulo I 
Prof. Dr. Cléber Dantas NÃO precisa entregar! 
 
1ª Lista de Exercícios: Temperatura e Calor 
Sempre que necessário, utilize os dados das Tabelas 1 a 4. 
Escalas Termométricas 
1 - A escala Kelvin de temperaturas também é 
conhecida como “escala absoluta”, pois a 0 K (leia: 
zero kelvin), os átomos/moléculas de um corpo não 
apresentariam agitação alguma. Em mecânica 
quântica aprendemos que, segundo o “princípio da 
incerteza” de Heisenberg, tal temperatura não pode 
ser atingida. De fato, a temperatura mais baixa já 
registrada foi de 1.10-7 K! Quanto vale o “zero 
absoluto” (0 K), na escala (a) Celsius e (b) 
Fahrenheit? Tome como referência os pontos de 
fusão e evaporação da água à pressão de 1 atm e 
faça os cálculos através de interpolação. 
2 - Alguns efeitos interessantes ocorrem em 
temperaturas baixas, tal como o fenômeno da 
“supercondutividade”. Em 1993 Paul Ching-Wu Chu 
desenvolveu uma cerâmica que se tornava 
supercondutora à temperatura de 160 K. Qual é o 
valor desta temperatura em Celsius? 
3 - O ponto de ebulição do nitrogênio líquido 
ocorre em -195,8 °C, à pressão atmosférica. Expresse 
esta temperatura (a) em graus Fahrenheit e (b) em 
kelvins. 
4 - “O corpo humano não aguenta grandes 
variações em sua temperatura interna. O corpo está 
literalmente perto de cozinhar a 42 °C, o 
funcionamento dos órgãos e todo o metabolismo são 
afetados e a pessoa pode entrar em coma. Por outro 
lado, conforme a temperatura corporal abaixa, o 
metabolismo vai desacelerando até que o coração 
para e a atividade cerebral cessa completamente. 
Um corpo com temperatura interna de 20 °C não 
pode mais viver!” 
Ao longo do dia, a temperatura normal do 
corpo humano oscila em torno de 98,6 °F. Calcule o 
valor desta temperatura nas escalas (a) Celsius e (b) 
Kelvin. 
5 - (a) A que temperatura as leituras nas escalas 
Celsius e Fahrenheit coincidem? (b) Repita o item 
anterior considerando as escalas Fahrenheit e Kelvin. 
6 - Considere que a diferença de temperatura 
entre o interior e a parte externa de um 
determinado motor seja igual a 450 °C. Expresse esta 
diferença de temperatura (a) na escala Fahrenheit e 
(b) na escala Kelvin. 
 
 
 
Expansão Térmica de Sólidos e Líquidos 
7 - Considere que um tubo feito de alumínio 
tenha 3,0000 m de comprimento a 20,0 °C. Consulte 
os dados da Tabela 2 e (a) calcule o coeficiente de 
expansão linear do alumínio. Qual é o comprimento 
deste tubo (b) a 120 °C e (c) a –50,0 °C? 
8 - O elemento ativo de um determinado laser é 
feito de uma haste de vidro de 30,0 cm de 
comprimento por 1,50 cm de diâmetro. Se a 
temperatura da haste aumentar 65,0 °C, qual é o 
aumento (a) em seu comprimento e (b) em seu 
volume? Considere que o coeficiente médio de 
expansão linear do vidro seja igual a 9,0.10-6 °C-1. 
9 - O coeficiente médio de expansão 
volumétrica do tetracloreto de carbono é 5,81.10-4 
°C-1. (a) Se um recipiente de aço de 50,000 L estiver 
completamente cheio com tal líquido quando a 
temperatura for 10,0 °C, quanto de excesso 
derramará quando a temperatura se elevar para 
30,0 °C? (b) Na sequência, o conjunto é resfriado, 
voltando para a temperatura de 10,0 °C. Que fração 
do volume do recipiente não estará preenchida? 
10 - A terebintina é um solvente usado na 
mistura de tintas, vernizes e polidores. Considere 
que um cilindro oco de alumínio com 40,00 cm de 
profundidade tenha capacidade interna de 2,000 L a 
20 °C e que ele esteja completamente cheio com 
terebintina. Na sequência, o conjunto é lentamente 
aquecido até 80 °C. (a) Que volume de terebintina 
transborda? (b) Se o cilindro for resfriado para 20 °C, 
a que distância abaixo da borda do cilindro ficará a 
superfície do líquido? 
11 - Um estudante mede o comprimento de uma 
haste de bronze com uma régua de aço a 20,0 °C, 
obtendo um valor igual 95,00 cm. Considerando que 
o coeficiente de expansão linear do bronze seja de 
19.10-6 °C-1, o que a régua indicaria para o 
comprimento da haste quando ambas estivessem a 
uma temperatura de (a) -15,0 °C e (b) 55,0 °C? 
12 - Duas 
extensões idênticas 
de concreto de uma 
ponte de 250 m de 
comprimento estão colocadas de extremidade a 
extremidade de tal forma que nenhum espaço está 
disponível para a expansão. Se ocorrer um aumento 
de temperatura de 20,0 °C, qual é a altura “h” que as 
extensões atingirão quando se inclinarem (veja a 
figura)? 
 
250 m
h
Física II – Engenharias 
 
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Calor Específico e Calores de Transformação 
13 - Uma amostra de 50,0 g de cobre está a 25,0 
°C. Se 286,67 cal (calorias) de energia forem 
fornecidas à amostra através de calor, qual será a 
temperatura final do cobre? Obs.: 1 cal = 4,186 J 
14 - Quanto de calor é necessário para aquecer 
180 mL de água (volume de um copo pequeno) de 
20,0 °C para 90,0 °C? Expresse o resultado em joules 
e em calorias. Obs.: Considere que a massa de 1,0 L 
de água seja igual a 1,0 kg. 
15 - Considere que durante um banho de 10 
minutos sejam gastos cerca de 40 litros de água e 
que o chuveiro aqueça a água de 24 °C para 42 °C. 
Calcule a “energia consumida” neste banho. 
16 - Uma ferradura de ferro com 1,50 kg 
inicialmente a 600 °C é colocada em um balde 
contendo 20,0 kg de água a 25,0 °C. Qual é a 
temperatura final atingida pelo conjunto? Despreze 
o calor específico do balde e considere que uma 
quantidade ínfima de água entra em ebulição. 
17 - Uma bala de chumbo de 3,00 g é disparada 
contra um grande bloco de gelo a 0 °C, ficando presa 
a ele. Sabendo que imediatamente antes da colisão 
a bala tinha velocidade de 240 m/s e temperatura 
igual a 40,0 °C, calcule a massa de gelo que derrete 
até que o sistema (bala + gelo) atinja o equilíbrio 
térmico. Obs.: Para simplificar, considere que, 
devido ao impacto, toda a energia associada ao 
movimento da bala seja transformada em calor. 
18 - Em um recipiente isolado, 250 g de gelo a 0 
°C são adicionados a 600 g de água a 18,0 °C. (a) qual 
é a temperatura final do sistema? (b) Quanto gelo 
permanece após o sistema atingir o equilíbrio? 
19 - Se 90,0 g de chumbo derretido a 328 °C são 
despejados em um molde de ferro de 300 g 
inicialmente a 20,0 °C, qual é a temperatura final do 
sistema? Considere que não ocorre perda alguma de 
energia para o ambiente, isto é, que o sistema 
(chumbo + ferro) seja isolado. 
20 - 400 g de alumínio, inicialmente a 35,0 °C, 
são imersos em 500 g de água dentro de uma caixa 
térmica. Sabendo que, após atingir o equilíbrio 
térmico, a temperatura do sistema (alumínio + água) 
é igual a 13,7 °C, determine a temperatura inicial da 
água. 
 
Tabela 1 – Coeficiente de Expansão Linear (C.E.Lin.). 
Substância C.E.Lin. (°𝑪−𝟏) Substância C.E.Lin. (°𝑪−𝟏) 
Quartzo fundido 0,5.10-6 Concreto 12.10-6 
Diamante 1,2.10-6 Cobre 17.10-6 
Vidro Pyrex 3,2.10-6 Chumbo 29.10-6 
 
Tabela 2 – Coeficiente de Expansão Volumétrica (C.E.Vol.). 
Substância C.E.Vol. (°𝑪−𝟏) Substância C.E.Vol. (°𝑪−𝟏) 
Aço 3,6.10-5 Glicerina 49.10-5 
Alumínio 7,2.10-5 Álcool etílico 75.10-5 
Mercúrio 18.10-5 Terebintina 90.10-5 
 
Tabela 3 – Calor Específico (C.Esp.) à temperatura ambiente. 
Substância C.Esp. ( 𝑱/𝒌𝒈. °𝑪 ) Substância C.Esp. ( 𝑱/𝒌𝒈. °𝑪 ) 
Chumbo 128 Alumínio 900 
Tungstênio 134 Gelo 2220 
Prata 236 Água 4180 
Cobre 386 Etanol 2430 
Ferro 470 Mercúrio/líquido 140 
 
Tabela 4 – Temperaturas de fusão (TF) e de evaporação (TE) e colores 
latentes de fusão (LF) e de vaporização (LV). 
Substância 𝑻𝑭 (𝑲) 𝑳𝑭 ( 𝑱/𝒌𝒈 ) 𝑻𝑬 (𝑲) 𝑳𝑽 ( 𝑱/𝒌𝒈 ) 
Mercúrio 234 1,14.104 630 2,96.105 
Água 273 3,33.105 373 2,256.106 
Chumbo 601 2,32.104 2017 8,58.105 
Prata 1235 1,05.105 2323 2,336.106 
Cobre 1356 2,07.105 28684,73.106 
 
Respostas 
1 - (a) -273 °C; (b) -459 °F 
2 - -113 °C 
3 - (a) -320 °F; (b) 77,2 K 
4 - (a) 37,0 °C; (b) 310 K 
5 - (a) -40,0 °C = - 40,0 °F; (b) 574 °F = 574 K 
6 - (a) 810 °F; (b) 450 K 
7 - (a) 2,4.10-5 °C-1; (b) 3,01 m (3,0072 m); (c) 2,99 m (2,99496 m) 
8 - (a) 176 µm; (b) 93,0 mm3 
9 - (a) 545 mL; (b) 1,09% 
10 - (a) 99,4 mL; (b) 2,00 cm 
11 - (a) 94,98 cm; (b) 95,02 cm 
12 - 2,74 m 
13 - 87,2 °C 
14 - 52,7 kJ = 12,6 kcal 
15 - 3,01 MJ 
16 - 29,8 °C 
17 - 306 mg 
18 - (a) 0 °C; (b) 114 g 
19 - 57,0 °C 
20 - 10,0 °C 
Referências 
SERWAY, Raymond A.; JEWETT Jr., John W. Princípios de Física, 
vol. 2. São Paulo, SP: Cengage Learning, 2011. 
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. 
Fundamentos de Física II: Gravitação, Ondas e Termodinâmica. 
8. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2009.