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Prof. Édy Carlos Monteiro
Exercícios de Física - Termodinâmica
Considere o diagrama a seguir, que representa a relação entre duas escalas termométricas arbitrárias. 
0
Sabendo-se que a escala Tb é a escala Fahrenheit, qual é a temperatura de congelamento da água na escala Ta?
Qual a relação termométrica existente entre as duas escalas?
Qual o valor da temperatura do corpo humano na escala Ta?
Qual a temperatura de ebulição da água, ao nível do mar, na escala Ta?
Qual a temperatura que possui a mesma leitura nas duas escalas?
O nitrogênio, à pressão de 1,0 atm, se condensa a uma temperatura de 392 graus numa escala termométrica X. O gráfico representa a correspondência entre essa escala e a escala Kelvin (K). Em função dos dados apresentados no gráfico, determine a temperatura de condensação do nitrogênio em graus Celsius.
O gráfico representa a relação entre a temperatura medida numa escala X e a mesma temperatura medida na escala Celsius. 
Determine a temperatura em que as duas escalas marcam o mesmo valor.
Determine as temperaturas na escala X dos pontos de congelamento e de ebulição da água.
Um cientista criou uma escala termométrica D que adota como pontos fixos o ponto de ebulição do álcool (78 °C) e o ponto de ebulição do éter (34 °C) ao nível do mar. O gráfico a seguir relaciona esta escala D com a escala Celsius.
		Determine a temperatura de ebulição da água na escala termométrica D
O gráfico representa a relação entre a temperatura medida em uma escala de temperatura hipotética W e a temperatura medida na escala Celsius, sob pressão normal.
x
Qual é a temperatura de fusão do gelo e a de ebulição da água são, em graus W? Determine o valor de x no gráfico.
Os termômetros são instrumentos utilizados para efetuarmos medidas de temperaturas. Os mais comuns se baseiam na variação de volume sofrida por um líquido considerado ideal, contido num tubo de vidro cuja dilatação é desprezada. Num termômetro na escala Fahrenheit em que se utiliza mercúrio, vemos que a coluna desse líquido "sobe" cerca de 3,6 cm para um aquecimento de 3,6 °F. Se a escala termométrica fosse a Celsius, para um aquecimento de 3,6 °C, de quanto subiria a coluna de mercúrio?
Um estudante de Física da ETEP Faculdades resolveu criar uma nova escala termométrica que se chamou escala ETEP ou, simplesmente, escala E. Para isso, o estudante usou os pontos fixos de referência da água: o ponto de fusão do gelo correspondendo a 25 °E e o ponto de ebulição da água correspondendo a 175 °E de sua escala. Dessa forma, uma temperatura de 55 °E corresponde a qual temperatura na escala Celsius?
O termômetro construído por um estudante marca 2°E quando a temperatura é a da fusão do gelo sob pressão normal e marca 96°E no ponto de ebulição da água sob pressão normal. Qual é a temperatura lida na escala E coincidente com a temperatura na escala Fahrenheit?
Em dois termômetros A e B distintos, a escala termométrica utilizada é a Celsius, porém o termômetro A está descalibrado, enquanto o B está medindo corretamente. Enquanto o termômetro A assinala 74 °C, o termômetro B assinala 70 °C e quando o termômetro A assinala 22 °C, o B assinala 20 °C. Quais são as temperaturas, medidas com o termômetro A, dos pontos de congelamento e de ebulição da água?
O verão de 1994 foi particularmente quente nos Estados Unidos da América. A diferença entre a máxima temperatura do verão e a mínima no inverno anterior foi de 108 °F. Qual o valor dessa diferença na escala Celsius?
Um estudante desenvolve um termômetro para ser utilizado especificamente em seus trabalhos de laboratório. Sua ideia é medir a temperatura de um meio fazendo a leitura da resistência elétrica de um resistor, um fio de cobre, por exemplo, quando em equilíbrio térmico com esse meio. Assim, para calibrar esse termômetro na escala Celsius, ele toma como referências as temperaturas de fusão do gelo e de ebulição da água. Depois de várias medidas, ele obtém a curva apresentada na figura.
Determine a resistência elétrica R numericamente igual à temperatura T. 
Para medir a febre de pacientes, um estudante de medicina criou sua própria escala linear de temperaturas. Nessa nova escala, os valores de 0 (zero) e 10 (dez) correspondem respectivamente a 35°C e 40°C. Qual a temperatura de mesmo valor numérico em ambas as escalas? 
Construiu-se um alarme de temperatura baseado em uma coluna de mercúrio e em um sensor de passagem, como sugere a figura a seguir.
A altura do sensor óptico (par laser/detector) em relação ao nível, H, pode ser regulada de modo que, à temperatura desejada, o mercúrio, subindo pela coluna, impeça a chegada de luz ao detector, disparando o alarme. Calibrou-se o termômetro usando os pontos principais da água e um termômetro auxiliar, graduado na escala centígrada, de modo que a 0°C a altura da coluna de mercúrio é igual a 8cm, enquanto a 100°C a altura é de 28cm. A temperatura do ambiente monitorado não deve exceder 60°C.
O sensor óptico (par laser/detector) deve, portanto estar a que altura?
Qual a temperatura, cuja indicação na escala Fahrenheit é 5 vezes maior que a da escala Celsius?
Um pesquisador verifica que certa temperatura obtida na escala Kelvin é igual ao correspondente valor na escala Fahrenheit acrescido de 145 unidades. Determine esta temperatura na escala Celsius.
Ao aferir-se um termômetro mal construído, verificou-se que os pontos 100 °C e 0 °C de um termômetro correto correspondiam, respectivamente, a 97,0°C e -1,0°C do primeiro. Se esse termômetro mal construído marcar 19,0 °C, qual é a temperatura correta? 
Duas barras, sendo uma de ferro e outra de alumínio, de mesmo comprimento lo = 0,500 m a 20 °C, são unidas e aquecidas até 364 °C. O comprimento final das duas barras foi de lf = 1,006 m. Sabe-se que o coeficiente de dilatação linear do alumínio é 23×10 −6 °C −1. Qual é o coeficiente de dilatação linear do ferro?
Duas barras, sendo uma de ferro e outra de alumínio, de mesmo comprimento igual a 1,0 m a 20°C, são unidas e aquecidas até 320°C. Sabe-se que o coeficiente de dilatação linear do ferro é de 12×106 °C1 e do alumínio é 22×106 °C1. Qual é o comprimento final após o aquecimento?
Com uma régua de alumínio, cujo coeficiente de dilatação linear é de 23×10 6 oC 1, aferida a 20°C, mede-se a distância entre dois pontos. Essa medida foi efetuada a uma temperatura de 80°C, motivo pela qual a régua apresentou um erro de medição. Qual é o erro percentual dessa medida?
Com uma régua de latão ( = 1,9×105 oC1) aferida a 20°C, mede-se a distância entre dois pontos. Essa medida foi efetuada a uma temperatura acima de 20°C, motivo pelo qual apresenta um erro de 0,05 %. Qual a temperatura na qual foi feita essa medida?
Se duas barras, uma de alumínio com comprimento L1 e coeficiente de dilatação térmica α1 = 23,0×10 6 °C-1 e outra de aço com comprimento L2 > L1 e coeficiente de dilatação térmica α2 = 11,0×106 °C-1, apresentam uma diferença em seus comprimentos a 0 °C, de 100 mm e essa diferença se mantém constante com a variação da temperatura. Determine os comprimentos L1 e L2 das barras a 0 °C.
Duas barras metálicas, de diferentes materiais, apresentam o mesmo comprimento a 0 °C. Ao serem aquecidas, à temperatura de 100 °C, a diferença entre seus comprimentos passa a ser de 1,0 mm. Sendo 23×10 6 °C 1 o coeficiente de dilatação linear do material de uma barra e 11×10 6 °C 1 o do material da outra, determine o comprimento dessas barras a 0 °C.
Uma barra de aço e outra de vidro têm o mesmo comprimento à temperatura de 20 °C, mas, a 100 °C, seus comprimentos diferem de 0,1 cm. Considerando os coeficientes de dilatação linear do aço e do vidro iguais a 12×10 6 °C1 e 8×10 6 °C1, respectivamente, qual é o comprimento das duas barras à temperatura de 0 °C?
Um anel metálico tem um diâmetro de 49,8 mm a 20°C. Deseja-se introduzir nesse anel um cilindro rígido com diâmetro de 5 cm. Considerando o coeficiente de dilatação linear do metal do anel como20×106 °C-1, determine a menor temperatura em que o anel deve ser aquecido para permitir essa operação.
Uma linha férrea tem trilhos cujo coeficiente de dilatação linear é 12×10 6 °C1. Os trilhos são assentados com o comprimento 10 m à temperatura 20 oC. Na região, a temperatura dos trilhos pode atingir o máximo valor 60 oC. Ao assentarem os trilhos, determine a mínima distância entre as extremidades de dois trilhos consecutivos para que um trilho não empurre o outro.
Um trilho de aço, de 10 m de comprimento a 0°C, sofre uma dilatação de 3,3 mm quando a temperatura atinge 30 °C. Outro trilho do mesmo aço que, a 0°C, tem 5,0 m de comprimento, quando a temperatura atinge 10°C sofre uma dilatação igual a quantos milímetros?
Quer-se encaixar um rolamento cilíndrico, feito de aço, em um mancal cilíndrico, feito de liga de alumínio. O coeficiente de dilatação linear da liga de alumínio vale 23,0×10 6 °C1. À temperatura de 22°C, o rolamento tem o diâmetro externo 0,1 % maior que o diâmetro interno do mancal. Determine a temperatura mínima à qual o mancal deve ser aquecido, para que o rolamento se encaixe.
Um cientista está à procura de um material que tenha um coeficiente de dilatação alto. O objetivo dele é produzir vigas desse material para utilizá-las como suportes para os telhados das casas. Assim, nos dias muito quentes, as vigas dilatar-se-iam bastante, elevando o telhado e permitindo certa circulação de ar pela casa, refrescando o ambiente. Nos dias frios, as vigas encolheriam e o telhado abaixaria, não permitindo a circulação de ar. Após algumas experiências, ele obteve um composto com o qual fez uma barra. Em seguida, o cientista mediu o comprimento L da barra em função da temperatura T e obteve o gráfico a seguir:
Analisando o gráfico, determine o coeficiente de dilatação linear do material produzido pelo cientista.
Uma barra de ferro com 800 g de massa e 500 mm de comprimento à temperatura de 130 °C é colocada em um reservatório termicamente isolado e capacidade térmica desprezível, que contém 400 g de água a 10 °C. Considerando o calor específico do ferro igual a 0,1 cal/g°C e o seu coeficiente de dilatação linear igual a 12×106 °C1, determine:
a) a temperatura de equilíbrio do sistema.
b) o comprimento final da barra ao atingir o equilíbrio térmico.
A figura mostra um balanço AB suspenso por fios, presos ao teto. Os fios têm coeficientes de dilatação linear A = 1,5 x 10 5 oC 1 e B = 2,0 x 10 5 oC 1 e comprimentos LA e LB, respectivamente, na temperatura To. Qual deve ser a razão LA/LB para que o balanço permaneça sempre na horizontal (paralelo ao solo), em qualquer temperatura.
Um frasco de capacidade volumétrica de 10 L, está completamente cheio de um líquido desconhecido e encontra-se à temperatura inicial de 20 °C. Aquecendo-se o frasco com o líquido até atingir 90 °C, observa-se que 340 mL desse líquido transbordam do frasco. Sabendo-se que o coeficiente de dilatação linear do frasco, que é feito de alumínio, é de 23×10 6 oC 1, qual é o coeficiente de dilatação volumétrica do líquido?
Deseja-se fechar um furo de 24, 95 cm2 de área, no centro de um disco de magnésio, com um disco de 25, 05 cm2 de alumínio. Para tal, pode-se aquecer o disco de magnésio e resfriar o disco de alumínio e, em seguida, colocar o disco no furo. Assuma que, em módulo, as variações de temperatura a que são submetidos o alumínio e o magnésio são iguais, e que os coeficientes de dilatação linear deles também são iguais ( = 25 × 106 °C1). Determine o módulo da menor variação de temperatura necessária para colocar o disco de alumínio no furo do disco de magnésio.
Uma chapa de alumínio ( = 2,2× 105 °C1), inicialmente a 20 °C, é utilizada numa tarefa doméstica no interior de um forno aquecido a 270 °C. Após o equilíbrio térmico, sua dilatação superficial, em relação à área inicial, foi de:
a) 0,55%
b) 1,1%
c) 1,65%
d) 2,2%
e) 4,4%
O tanque de gasolina de um automóvel, de capacidade volumétrica de 60 L à 20 oC, feito de aço inoxidável, cujo coeficiente de dilatação linear é de 11×10 6 oC 1, possui um reservatório auxiliar de retorno com volume de 960 mL, que permanece vazio quando o tanque está completamente cheio. Um motorista enche o tanque com gasolina a 20 oC e deixa o automóvel exposto ao sol. Qual é a temperatura máxima que o tanque pode alcançar, para que não vaze gasolina? 
Dado: o coeficiente de dilatação volumétrica da gasolina é de 11×10 −4 oC −1.
O tanque de gasolina de um automóvel, de capacidade 60 litros, possui um reservatório auxiliar de retorno com volume de 0,48 litros, que permanece vazio quando o tanque está completamente cheio. Um motorista enche o tanque quando a temperatura era de 20 °C e deixa o automóvel exposto ao sol. Determine a temperatura máxima que o combustível pode alcançar, desprezando-se a dilatação do tanque.
Dado: o coeficiente de dilatação volumétrica da gasolina é de 12×10 −4 oC −1.
Um recipiente de vidro de capacidade 2,0 L está completamente cheio de mercúrio, a 20 °C. Aquecendo o conjunto a 100 °C, o volume de mercúrio que extravasa é de 54,6 mL. Determine o coeficiente de dilatação linear do vidro, sabendo que o coeficiente de dilatação volumétrica do mercúrio é 4,0×10 4 °C 1. 
Antes de iniciar o transporte de combustíveis, os dois tanques de aço de capacidade volumétricas de 15.000 L e 20.000 L, respectivamente, inicialmente vazios se encontravam à temperatura de 15 °C, bem como os líquidos que neles seriam derramados. O primeiro tanque foi completado com 15.000 L de gasolina e o segundo com 20.000 L de álcool. Durante o transporte, a forte insolação fez com que a temperatura no interior dos tanques chegasse a 30 °C.
Considerando desde o momento do carregamento até o momento da chegada ao destino, qual o volume de gasolina extravasado?
Dados:
Gasolina: coeficiente de dilatação volumétrica: 9,6 × 10 4 °C-1
Álcool: coeficiente de dilatação volumétrica: 11,2 × 10 4 °C-1
Aço: coeficiente de dilatação linear: 11,0 × 10 6 °C-1
As figuras mostram as variações do volume V dos corpos A e B, C e D e E e F em função da temperatura T.
Nessas situações, analise as afirmativas a seguir.
I - A situação I pode ocorrer para dois sólidos de mesmo material.
II - A situação II somente pode ocorrer se o coeficiente de dilatação de D for maior que o dobro do coeficiente de dilatação de C.
III - A situação III somente ocorre se o coeficiente de dilatação de E for maior que o de F.
Pode-se afirmar que SOMENTE
a) I é correta.
b) II é correta.
c) III é correta.
d) I e II são corretas.
e) II e III são corretas.
Os postos de gasolina, são normalmente abastecidos por um caminhão-tanque. Nessa ação cotidiana, muitas situações interessantes podem ser observadas. Um caminhão-tanque, cuja capacidade é de 40.000 L de gasolina à 20 oC, foi carregado com 39.900 L de gasolina à 20 oC, num dia em que a temperatura ambiente era de 20°C. No instante em que chegou para abastecer o posto de gasolina, a temperatura ambiente era de 30°C e o motorista observou que o tanque havia vazado. Sabendo que o coeficiente de dilatação volumétrica da gasolina é de 20×10 4 °C 1 e o coeficiente de dilatação linear do tanque é de 11×10 6 °C 1, determine o volume de gasolina que vazou do tanque do caminhão. 
Um termômetro especial, de líquido dentro de um recipiente de vidro, é constituído de um bulbo de 1,0 cm3 e um tubo com secção transversal de 1,0 mm2. À temperatura de 20 °C, o líquido preenche completamente o bulbo até a base do tubo. À temperatura de 50 °C o líquido preenche o tubo até uma altura de 12,0 mm. Considere desprezíveis os efeitos da dilatação do vidro e da pressão do gás acima da coluna do líquido. Determine o coeficiente de dilatação volumétrica médio do líquido.
Um pequeno tanque, completamente preenchido com 20,0 L de gasolina a 32 oC, é logo a seguir transferido para uma garagem mantida à temperatura de 70 oC. Sendo = 0,0012 oC 1 o coeficiente de expansão volumétrica da gasolinae = 11×106 oC1 o coeficiente de dilatação linear do material que é feito o tanque, a alternativa que melhor expressa o volume de gasolina que vazará em consequência do seu aquecimento até a temperatura da garagem é
a) 0,507 L
b) 0,887 L
c) 1,68 L
d) 5,07 L
e) 0,17 L
Pela manhã, com temperatura de 20°C, Vespão, um ótimo aluno de Termodinâmica da ETEP Faculdades, estava com o tanque de seu carro vazio. Ele parou num posto de gasolina e encheu completamente o tanque de seu carro com gasolina e pagou R$ 103,50. Logo após o abastecimento deixou o carro no mesmo local, estacionado ao sol, só voltando para buscá-lo mais tarde, quando a temperatura do carro atingiu a marca de 60°C. Sabendo-se que o combustível extravasou, que o tanque era feito de aço e que a gasolina custou R$ 2,30 o litro, quanto Vespão perdeu em dinheiro?
	Dados: 	
coeficiente de dilatação volumétrica da gasolina igual a 1,1×103°C1.
coeficiente de dilatação linear do aço 1,1×105°C1.
Uma barra de ferro com 800 g de massa e 500 mm de comprimento à temperatura de 130 °C é colocada em um reservatório termicamente isolado e capacidade térmica desprezível, que contém 400 g de água a 10 °C. Considerando o calor específico do ferro igual a 0,1 cal/g°C e o seu coeficiente de dilatação linear igual a 12×106 °C1, determine:
a temperatura de equilíbrio do sistema.
o comprimento final da barra ao atingir o equilíbrio térmico.
Considere um sistema constituído de dois volumes de água, um de 400 litros à temperatura de 20 °C e o outro de 100 litros à 70 °C. Sabendo-se que o sistema está isolado da vizinhança, qual é a temperatura de equilíbrio do sistema?
Uma barra de alumínio, inicialmente a 20 °C, tem, nessa temperatura, uma densidade linear de massa igual a 2,8 × 103 g/mm. A barra é aquecida sofrendo uma variação de comprimento de 3,0 mm. Sabe-se que o alumínio tem coeficiente de dilatação linear térmica igual a 2,3 × 105 °C-1 e seu calor específico é 0,2 cal/g°C. Determine a quantidade de calor absorvida pela barra.
Um rapaz deseja tomar banho de banheira com água à temperatura de 30 °C, misturando água quente e fria. Inicialmente, ele coloca na banheira 100 ℓ de água fria a 20 °C. Desprezando a capacidade térmica da banheira e a perda de calor da água, quantos litros de água quente, a 50 °C, ele deve colocar na banheira?
Uma zelosa "mãe de primeira viagem" precisa preparar o banho do recém-nascido, mas não tem termômetro. Seu pediatra disse que a temperatura ideal para o banho é de 36 °C. Ela mora a beira-mar e acabou de ouvir, pelo rádio, que a temperatura ambiente é de 25 °C. Como boa estudante de Física, resolve misturar água fervente com água à temperatura ambiente, para obter a temperatura desejada. Suponha que ela dispõe de uma banheira com 10 litros de água à temperatura ambiente. Calcule qual é, aproximadamente, o volume de água fervente que ela deve misturar à água da banheira para obter a temperatura ideal. Admita desprezível o valor absorvido pela banheira e que a água não transborde. 
Um recipiente de vidro de 400 g e calor específico 0,20 cal/g°C contém 500 g de água cujo calor específico é 1,0 cal/g°C. O sistema encontra-se isolado e em equilíbrio térmico. Ao aquecer-se a água com um ebulidor de 1,0 kW de potência, após o equilíbrio térmico determine: 
a) a razão entre a quantidade de calor absorvida pela água e a recebida pelo vidro, desprezando-se as perdas.
b) em quanto tempo o sistema sofreu uma elevação de 10 °C em sua temperatura.
Dois recipientes iguais, A e B, contêm, respectivamente, 2,0 litros e 1,0 litro de água à temperatura de 20 °C. Utilizando um aquecedor elétrico, de potência constante, e mantendo-o ligado durante 80 s, aquece-se água do recipiente A até a temperatura de 60 °C. A seguir, transfere-se 1,0 litro de água de A para B, que passa a conter 2,0 litros de água à temperatura T. Essa mesma situação final, para o recipiente B, poderia ser alcançada colocando-se 2,0 litros de água a 20°C em B e, a seguir, ligando-se o mesmo aquecedor elétrico em B, mantendo-o ligado durante quanto tempo? 
Dois recipientes iguais A e B, contendo dois líquidos diferentes, inicialmente a 20 °C, são colocados sobre uma placa térmica, da qual recebem aproximadamente a mesma quantidade de calor. Com isso, o líquido em A atinge 40 °C, enquanto o líquido em B, 80 °C. Se os recipientes forem retirados da placa e seus líquidos misturados, qual será a temperatura final da mistura?
Uma massa m de água a 90 °C é misturada a 1,0 kg de água a 30 °C num calorímetro ideal. O resultado final em equilíbrio está a 45 °C. Determine a massa m de água que foi utilizada nesse experimento.
Considere um sistema constituído de dois volumes de água, um de 400 litros à temperatura de 20 °C e o outro de 100 litros à 70 °C. Sabendo-se que o sistema está isolado da vizinhança, a temperatura de equilíbrio é, em graus Celsius, igual a:
a) 20
b) 30
c) 45
d) 50
e) 60
Um calorímetro ideal de capacidade térmica desprezível, constituído por um recipiente isolante térmico ao qual estão acoplados um termômetro e um resistor elétrico, está completamente preenchido por 0,500 kg de uma substância cujo calor específico deseja-se determinar. Num experimento em que a potência dissipada pelo resistor era de 100 W, a leitura do termômetro permitiu a construção do gráfico da temperatura T em função do tempo t, mostrado na figura adiante. O tempo t é medido a partir do instante em que a fonte que alimenta o resistor é ligada
Qual o calor específico da substância na unidade de cal/goC?
Um estudante dissipa em média uma quantidade de energia equivalente à de uma lâmpada de 100 W, quando está assistindo aula. 
a) Qual o mínimo de calorias alimentares (1,0 Cal = 1,0 kcal) que o aluno deve ingerir para repor a energia dissipada durante uma noite de aula na ETEP. 
b) Sabendo-se que o valor energético da gordura é de 9,4 Cal/g, quantos gramas de gordura um aluno da ETEP queima durante uma noite de aula?
Ao nível do mar, certa pessoa necessitou aquecer 2,0 litros d'água, utilizando um aquecedor elétrico de imersão, cuja potência útil e constante é igual a 1,0 kW. O termômetro disponibilizado estava calibrado na escala Fahrenheit e, no início do aquecimento, a temperatura indicada era 122 °F. Desprezando-se as perdas de calor, qual o tempo mínimo necessário para que a água atingisse a temperatura de ebulição?
Um trocador de calor consiste em uma serpentina, pela qual circulam 18 litros de água por minuto. A água entra na serpentina à temperatura ambiente (20 °C) e sai mais quente. Com isso, resfria-se o líquido que passa por uma tubulação principal, na qual a serpentina está enrolada. Em uma fábrica, o líquido a ser resfriado na tubulação principal é também água, a 85 °C, mantida a uma vazão de 12 litros por minuto. Quando a temperatura de saída da água da serpentina for 40 °C, estime a temperatura em que a água da tubulação principal está saindo.
Em um aquário de 10 ℓ, completamente cheio d'água, encontra-se um pequeno aquecedor de 60 W. Sabendo-se que em 25 minutos a temperatura da água aumentou de 2 °C, pergunta-se:
a) Que quantidade de energia foi absorvida pela água?
b) Que fração da energia fornecida pelo aquecedor foi perdida para o exterior?
Um chuveiro elétrico de potência 4,2 kW é usado para aquecer 100 g de água por segundo, em regime permanente. O calor específico da água é c = 4,2 J/(g°C). Despreze possível perda de calor para o ambiente. Se a temperatura de entrada da água no chuveiro é de 23 °C, qual a sua temperatura de saída?
Calor de combustão é a quantidade de calor liberada na queima de uma unidade de massa do combustível. O calor de combustão do gás de cozinha é 6000 kcal/kg. Num sistema de aquecimento central de uma casa, utilizando o gás de cozinha, quantos litros de água à temperatura de 20 °C podem ser aquecidos até a temperatura de 60 °C, com um bujão de gás de 13 kg, desprezando-se as perdas de calor? 
Para resfriar um motor de automóvel, faz-se circular água pelo mesmo.A água entra no motor a uma temperatura de 80°C com vazão de 0,4L/s, e sai a uma temperatura de 95°C. A água quente é resfriada a 80°C no radiador, voltando em seguida para o motor através de um circuito fechado.
a) Qual é a potência térmica absorvida pela água ao passar pelo motor? Considere o calor específico da água igual a 4200J/kg°C e sua densidade igual a 1000kg/m3.
b) Quando um "aditivo para radiador" é acrescentado à água, o calor específico da solução aumenta para 5250 J/kg°C, sem mudança na sua densidade. Caso essa solução a 80°C fosse injetada no motor em lugar da água, e absorvesse a mesma potência térmica, qual seria a sua temperatura na saída do motor? 
Características do botijão de gás:
Gás - GLP
Massa total - 13 kg
Calor de combustão - 40 000 kJ/kg
Um fogão, alimentado por um botijão de gás, com as características descritas anteriormente, tem em uma de suas bocas um recipiente com um litro de água que leva 10 minutos para passar de 20°C a 100°C. Para estimar o tempo de duração de um botijão, um fator relevante é a massa de gás consumida por hora. Mantida a taxa de geração de calor das condições anteriores, e desconsideradas as perdas de calor, a massa de gás consumida por hora, em uma boca de gás desse fogão, é aproximadamente:
a) 8 g 
b) 12 g 
c) 48 g 
d) 320 g 
e) 1920 g 
Numa cozinha industrial, a água de um caldeirão é aquecida de 10°C a 20°C, sendo misturada, em seguida, à água a 80°C de um segundo caldeirão, resultando 10ℓ, de água a 32°C, após a mistura. Considere que haja troca de calor apenas entre as duas porções de água misturadas e que a densidade absoluta da água, de 1 kg/ℓ, não varia com a temperatura, sendo, ainda, seu calor específico c = 1,0 cal g-1°C-1. Qual a quantidade de calor recebida pela água do primeiro caldeirão ao ser aquecida até 20°C? 
Ana, em sua casa de praia, deseja ferver 2 litros de água numa chaleira de alumínio de 500 g, ambos na temperatura ambiente de 25°C. No entanto, seu botijão de gás natural possui apenas 1% da sua capacidade total.
Considerando a perda de calor para o meio ambiente de 35%, a quantidade de gás disponível é:
Considere: Densidade da água = 1 g/cm3
Calor específico da água = 1,0 cal/g°C
Calor específico do alumínio = 0,2 cal/g°C
Capacidade total do botijão = 13 kg ou 31 litros
Calor de combustão do gás natural = 12.000 kcal/kg 
a) Suficiente, afinal ela necessita de aproximadamente 10 gramas. 
b) Suficiente, afinal ela necessita de aproximadamente 20 gramas. 
c) Suficiente, afinal ela necessita de aproximadamente 30 gramas. 
d) Insuficiente, já que ela precisa de 200 gramas. 
e) Insuficiente, já que ela precisa de 300 gramas. 
A figura adiante esquematiza o arranjo utilizado em uma repetição da experiência de Joule, onde se deixava cair um corpo de certa altura. O corpo estava preso a uma corda, de tal maneira que, durante a sua queda, um sistema de pás era acionado, entrando em rotação e agitando uma determinada massa de água contida num recipiente isolado termicamente (calorímetro). O corpo caia com velocidade praticamente constante. Constatava-se, através de um termômetro adaptado ao aparelho, uma elevação total na temperatura do conjunto (água + calorímetro). Nesse experimento, o calorímetro utilizado, com capacidade térmica de 1600 J/°C, continha 200 g de água a uma temperatura inicial de 22,0 °C. O corpo de massa 3,0 kg, é abandonado de uma altura de 8 m. O procedimento foi repetido 10 vezes até que a temperatura do conjunto (água + calorímetro) atingisse 22,6 °C.
a) Qual quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura do conjunto (água + calorímetro)?
b) Do total da energia mecânica liberada nas 10 quedas do corpo, qual a fração utilizada para aquecer o conjunto? 
Um calorímetro de capacidade térmica 50 cal/°C contém 520 g de gelo a 0 °C. Injeta-se no calorímetro vapor de água a 120 °C, na quantidade necessária e suficiente para fundir totalmente o gelo. Qual é a massa de água que se forma no interior do calorímetro, desprezando-se as perdas de calor?
Dados:
calor específico da água = 1,0 cal/g°C
calor específico do vapor = 0,50 cal/g°C
calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g
calor latente de vaporização da água = 540 cal/g
Num dia de calor, em que a temperatura ambiente era de 30 °C, João pegou um copo com volume de 200 cm3 de refrigerante à temperatura ambiente e mergulhou nele dois cubos de gelo de massa 15 g cada um. Se o gelo estava à temperatura de - 4 °C e derreteu-se por completo e supondo que o refrigerante tem o mesmo calor específico que a água, qual a temperatura final da bebida de João?
Para certo procedimento industrial, necessita-se de água a 20 °C, mas só se dispõe de água no estado sólido a 0 °C (gelo) e água fervendo a 100 °C. Dado que o calor latente de fusão da água é de 80 cal/g, a relação entre a massa de gelo e a massa de água fervendo que se deve misturar em um recipiente adiabático, para a obtenção do desejado, é
a) 4/5
b) 3/4 
c) 2/3 
d) 1/2 
e) 1/3
Para certo procedimento industrial, necessita-se de água a 20 °C, mas só se dispõe de água no estado sólido a 0 °C (gelo) e água fervendo a 100 °C. Qual é a relação entre a massa de gelo e a massa de água fervendo que se deve misturar em um recipiente adiabático, para a obtenção do desejado?
Num copo com 200 mL de água a 25 °C, são introduzidos 20 g de gelo a 25 °C. Desprezando-se as perdas de calor e a capacidade térmica do copo, determine a temperatura de equilíbrio do sistema.
Num piquenique, com a finalidade de se obter água gelada, misturou-se num garrafão térmico, de capacidade térmica desprezível, 2 kg de gelo picado a 0 °C e 3 kg de água que estavam em garrafas ao ar livre, à temperatura ambiente de 40 °C. Desprezando-se a troca de calor com o meio externo e considerando o calor latente de fusão do gelo igual a 80 cal/g, a massa de água gelada disponível para se beber, em kg, depois de estabelecido o equilíbrio térmico, é igual a
a) 3,0 
b) 3,5 
c) 4,0
d) 4,5
e) 5,0
O gráfico a seguir representa a temperatura de uma amostra de massa 20 g de determinada substância, inicialmente no estado sólido, em função da quantidade de calor que ela absorve.
	Com base nessas informações, determine:
A temperatura de fusão da substância.
O calor específico dessa substância na fase sólida 
O seu calor específico da fase líquida.
O calor latente de fusão da substância.
Em um recipiente, de paredes adiabáticas e capacidade térmica desprezível, introduzem-se 200 g de água a 20 °C e 200 g de gelo a - 20 °C. Atingindo o equilíbrio térmico, qual a temperatura do sistema?
Um pesquisador estuda a troca de calor entre um bloco de ferro e certa quantidade de uma substância desconhecida, dentro de um calorímetro de capacidade térmica desprezível (ver Figura 1). Em sucessivas experiências, ele coloca no calorímetro a substância desconhecida, sempre no estado sólido à temperatura inicial de 20°C, e o bloco de ferro, a várias temperaturas iniciais T, medindo em cada caso a temperatura final de equilíbrio térmico Te. O gráfico da Figura 2 representa o resultado das experiências. A razão das massas do bloco de ferro e da substância desconhecida é mf/ms = 0,8. Considere o valor do calor específico do ferro igual a 0,1 cal/(g°C). 
A partir destas informações, determine para a substância desconhecida:
a) o calor específico na fase sólida.
b) o calor latente de fusão.
Um pedaço de gelo a 20 °C é colocado em 200 g de água a 40 °C, num recipiente de capacidade térmica desprezível e isolado termicamente. O equilíbrio térmico se estabelece a 20 °C. Qual a massa do pedaço de gelo, usado no experimento?
Uma máquina térmica executa o ciclo representado no gráfico seguinte:
Se a máquina executa 10 ciclos por segundo, qual é a sua potência desenvolvida?
Um gás de volume inicial 8,0 L e de pressão inicial 5,0 kPa, sofre, em sequência, as seguintes transformações:
1o) compressão, a pressão constante, até o volume de 3,0 L.
2o) diminuiçãode pressão para 2,0 kPa, a volume constante.
3o) expansão até o volume inicial, mantendo a pressão constante.
4o) aumento de pressão para 5,0 kPa, a volume constante.
Determine o trabalho realizado pelo gás.
Um recipiente cilíndrico fechado, provido de um êmbolo, contém certa quantidade de um gás ideal. À temperatura de 10 °C, o gás ocupa um volume inicial de 2 L e sua pressão é de 2 kPa. A partir desse estado inicial, o gás sofre uma expansão a pressão constante (isobárica) até atingir a temperatura de 20 °C. Qual foi o trabalho realizado pelo gás?
Em uma transformação termodinâmica sofrida por um mol de gás ideal, o volume e a temperatura do gás variam como indica o gráfico a seguir:
Determine o trabalho realizado pelo gás nessa transformação.
A sala de aula que o Vespão estuda, com 20 m de comprimento, 10 m de largura e 3 m de altura, possui um sistema de refrigeração, pois Vespão não suporta um ambiente muito quente, podendo até morrer. Cada ciclo do refrigerador está representado no diagrama pV a seguir.
	
Baseado nesses dados, determine:
a quantidade total de calor trocada pelo gás do refrigerador em cada ciclo. 
o tempo necessário para diminuir em 3 °C a temperatura do ambiente, se a cada 6 segundos o sistema reduz em 1°C a temperatura de 25 kg de ar. 
Dado: densidade do ar igual a 1,25 kg/m3.
Uma amostra de um gás ideal sofre uma transformação ao passar de um estado i para um estado f, conforme o gráfico a seguir:
Determine o trabalho realizado pelo gás nessa transformação.
O calor, uma das mais importantes formas conhecidas de energia, pode ser aproveitado de diversas maneiras: no aquecimento de ambientes ou de água; em usinas térmicas, para a geração de energia elétrica; nas locomotivas a vapor, para o transporte de passageiros e de carga; etc. Assim, devido à grande importância da energia calorífica, desenvolveram-se diversos sistemas que possibilitam a sua utilização. O diagrama adiante representa um desses sistemas.
Considere que, na passagem do estado A para o estado B, segundo a trajetória ACB, esse sistema receba 40 kcal de calor e realize 15 kcal de trabalho, resolva:
a) Se, na passagem do estado A para o estado B, o caminho seguido for ADB e o trabalho realizado for igual a 5kcal, qual será a quantidade de calor recebida pelo sistema?
b) Se, na passagem do estado B para o estado A, ao longo da curva BA, o sistema sofrer 10kcal de trabalho, então qual é a quantidade de calor que ele irá liberar?
Um gás ideal, inicialmente em um estado de equilíbrio termodinâmico (ponto 1 da figura) a uma temperatura T, sofre uma expansão isobárica (1 → 2), seguida de uma transformação isovolumétrica (2 → 3), até atingir o estado de equilíbrio (ponto 3 da figura) à mesma temperatura inicial T, como ilustra o diagrama P-V a seguir:
Se no processo 1 → 2 o gás recebeu 400 cal sob a forma de calor, qual é a quantidade de calor trocada pelo gás no processo 2 → 3?
Um gás ideal realiza o processo ABC indicado no diagrama PV, abaixo. Na transformação isotérmica BC, onde a temperatura permanece constante, o gás absorve 1,4×105 J de calor. Qual o trabalho total realizado pelo gás durante a transformação ABC?
Um sistema gasoso, originalmente no estado termodinâmico a, é levado para o estado b, através de dois processos distintos, 1 e 2, mostrados na figura. No processo 1, o sistema realiza um trabalho de 300 joules e absorve uma quantidade de calor de 800 joules.
a) Se no processo 2 o trabalho realizado é de 100 joules, quanto calor (Q2) é absorvido pelo sistema neste processo?
b) Quando o sistema é trazido de volta ao estado original a, através do processo 3, um trabalho de 200 joules é realizado sobre o sistema. Determine a quantidade de calor (Q3) envolvida nesse processo.
Um bujão de gás de cozinha contém 13 kg de gás liquefeito, à alta pressão. A massa molar desse gás é de 52 g/mol. Se todo o conteúdo desse bujão fosse utilizado para encher um balão atmosférico, à pressão atmosférica de 1 atm = 100 kPa e à temperatura ambiente de 27 oC, qual seria o volume final do balão em litros?
O gráfico P(atm) × V(litros) a seguir corresponde a uma isoterma de um gás ideal.
Sabendo-se que a densidade do gás é de 2 kg/m3 a 4 atm, determine a massa gasosa utilizada.
O cilindro da figura a seguir é fechado por um êmbolo que pode deslizar sem atrito e está preenchido por uma certa quantidade de gás que pode ser considerado como ideal. À temperatura de 30 °C, a altura h na qual o êmbolo se encontra em equilíbrio vale 20 cm.
Considerando a aceleração gravitacional local g 10 m/s2, mantidas as demais características do sistema, se a temperatura passar a ser 60 °C, o valor de h variará de, aproximadamente:
a) 5%
b) 10%
c) 20%
d) 50%
e) 100%
O gráfico representa a transformação de um gás ideal que passa do estado I para o estado II e, depois, do estado II para o estado III. Para que o gás passe do estado I para o II, é necessário que se lhe forneçam 100 kJ de calor; para que passe do estado II para o III, que se lhe retirem 50 kJ de calor. Sabe-se que a pressão do gás no estado I é de 100 kPa.
Pode-se afirmar que a variação da energia interna do gás ao passar do estado I para o III é igual a:
a) zero
b) - 200 kJ
c) - 50 kJ
d) - 140 kJ
e) - 150 kJ
O gráfico da pressão p em função do volume V de um gás ideal representa uma transformação cíclica ocorrida em três fases. Inicia-se o ciclo por uma transformação isobárica, seguida de uma transformação isovolumétrica e finalmente, de uma transformação isotérmica. Determine o trabalho realizado pelo gás durante um ciclo completo.
Dados: 
estado 1: V1 = 4,0 L e p1 = 1,0 atm
estado 2: V2 = 1,0 L e p2 = 1,0 atm
estado 3: V3 = 1,0 L e p3 = 4,0 atm
No ciclo mostrado no diagrama pV da figura a seguir, a transformação AB é isobárica, BC é isovolumétrica e CA é adiabática. Sabe-se que o trabalho realizado sobre o gás na compressão adiabática é igual a WCA = -150 J. Determine a quantidade de calor total absorvido pelo gás durante um ciclo.
Um cilindro, cujo volume pode variar, contém um mol de um gás perfeito, inicialmente à pressão de 4,0 kPa e uma temperatura de 300 K. O gás passa, então, por dois processos de transformação:
1o) seu volume aumenta sob pressão constante até duplicar
2o) retorna ao volume original, através de uma compressão isotérmica.
Determine o trabalho total realizado pelo gás.
Certa quantidade de gás numa máquina térmica percorre um ciclo da seguinte maneira:
1º: Parte de um estado inicial com pressão de 1,0 atm e volume de 1,0 L, sofrendo uma transformação isovolumétrica, que duplica sua temperatura absoluta.
2º: A seguir, é submetido a uma expansão isobárica, que duplica seu volume.
3º: Retorna ao estado inicial por meio de uma transformação isovolumétrica, seguida de uma compressão isobárica.
Sendo que cada ciclo é percorrido em 1,0 ms, determine a potência útil dessa máquina.
Em algumas situações de resgate, bombeiros utilizam cilindros de ar comprimido para garantir condições normais de respiração em ambientes com gases tóxicos. Esses cilindros, cujas características estão indicadas a seguir, alimentam máscaras que se acoplam ao nariz. Quando acionados, os cilindros fornecem para a respiração, a cada minuto, cerca de 40 litros de ar, a pressão atmosférica e temperatura ambiente. Nesse caso, qual é a duração do ar de um desses cilindros, se a temperatura do gás, durante todo o processo, permanece constante?
CILINDRO PARA RESPIRAÇÃO
Gás - ar comprimido 
Volume - 9 litros
Pressão interna - 200 atm
Pressão atmosférica local = 1atm = 100 kPa
Quando o balão do capitão Stevens, que bateu o recorde de altura em voo de balão, começou sua ascensão, tinha, no solo, à pressão de 1 atm e 27 oC, 75000 m3 de hélio. A 22 km de altura, numa temperatura de 50 oC, o volume do hélio era de 1500000 m3. Qual é a pressão atmosférica a esta altura?
Tem-se uma barra cilíndrica de cobre, cuja condutividade térmicaé de 401 J/(m.K), de comprimento igual a 50 cm e base com área de 10 cm2, conectando dois reservatórios térmicos, um com água fervente e outro com água e gelo em equilíbrio térmico. Uma das bases do cilindro é mantida em contato com o reservatório com água fervente, a uma temperatura de 100 °C, e a outra é mantida em contato com o reservatório com a mistura de água e gelo à temperatura de 0 °C. Quando atinge o regime estacionário, a taxa de calor conduzida pela barra cilíndrica é constante. Quantos gramas de gelo se derretem em 1 min, quando se estabelece o regime estacionário de condução de calor pela barra cilíndrica?
Tem-se uma barra cilíndrica de um material condutor de calor, de comprimento igual a 50 cm e base com área de 10 cm2, conectando dois reservatórios térmicos, um com água fervente e outro com água e gelo em equilíbrio térmico. Uma das bases do cilindro é mantida em contato com o reservatório com água fervente, a uma temperatura de 100 °C, e a outra é mantida em contato com o reservatório com a mistura de água e gelo à temperatura de 0 °C. Quando atinge o regime estacionário, a taxa de calor conduzida pela barra cilíndrica é constante. 
Sabendo-se que 10 gramas de gelo se derretem em 1 min, quando se estabelece o regime estacionário de condução de calor através da barra cilíndrica, qual é a condutividade térmica do material que a barra é feita?
A taxa média por unidade de área com que se conduz energia para fora através da superfície do solo na América do Sul é de 52,0 mW/m2. Sabendo que a condutividade térmica média das rochas próximas da superfície é de 2,50 W/(m.K) e supondo uma temperatura da superfície de 20 oC, determine a temperatura a uma profundidade de 35 km (próximo à base da crosta terrestre). Ignore o calor gerado pela presença de elementos radioativos.
A figura I mostra uma barra metálica de secção transversal quadrada. Suponha que 10 cal fluam em regime estacionário através da barra, de um extremo para outro, em 2 minutos. Em seguida, a barra é cortada ao meio no sentido transversal e os dois pedaços são soldados como representa a figura II. O tempo necessário para que 10 cal fluam entre os extremos da barra assim formada é:
a) 4 minutos
b) 3 minutos
c) 2 minutos
d) 1 minuto
e) 0,5 minuto
No interior de um recipiente adiabático de capacidade térmica desprezível, colocamos 500 g de gelo a 0 °C e um corpo de ferro a 50 °C, como mostra a figura a seguir. 
Após 10 minutos, o sistema atinge o equilíbrio térmico e observa-se que 15 g de gelo foram fundidos. Considerando o calor latente de fusão do gelo igual a 80 cal/g, o fluxo de calor que passou nesse tempo pela secção S foi de:
a) 2 cal/s
b) 4 cal/s
c) 5 cal/s
d) 6 cal/s
e) 7 cal/s
Uma haste cilíndrica de cobre, cuja condutividade térmica é de 400 W/(m.K), com comprimento de 60 cm e área de seção transversal de 4 cm2 está isolada para prevenir perdas de calor através da sua superfície lateral. As extremidades são mantidas a certa diferença de temperatura, estando uma em contato com uma mistura de água e gelo em equilíbrio térmico e a outra em um reservatório quente. Sabendo-se que em regime permanente, 10 g de gelo se derretem por minuto, determine a temperatura do reservatório quente.