FC 2017 Resolução

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DISCIPLINA: Física Calor 
PROFESSOR: Ronaldo do E. S. Rodrigues DATA : 06/04/2017 
1. Um termômetro a gás de volume constante apresenta, para o ponto de fusão da água a 
pressão de 100 mmHg. Determine a temperatura, em 0C, em que a pressão é 150 mmHg. 
Resolução: 
p − 0
100 − 0
=
T − (−273)
0 − (−273)
 ⟹ 
p
100
=
T + 273
273
 ⟹ T = p 
273
100
− 273 
T = 150 ×
273
100
− 273 = 136,5 C0 
2. Uma barra de aço (αaço = 11 × 10
−6 C−10 ) tem um aumento de 0,02% no seu 
comprimento devido à dilatação. Determine a elevação de temperatura, em 0C. 
Resolução: 
∆L = L0α∆T ⟹
0,02
100
× 100 = 100 × 11 × 10−6 × ∆T 
∆T =
0,000 2
11 × 10−6
≈ 18,18 C0 
3. Um recipiente de aço (veja o coeficiente de dilatação linear no exercício anterior) tem 
volume de 1 000 mL na temperatura de 200C. No interior há 800 mL mercúrio (γHg =
1,80 × 10−4 C−10 ). Se o conjunto aumentar a temperatura para 1200C, qual será a 
variação de volume observado? 
Resolução: 
∆Vap = ∆VL − ∆VR = V0LγL∆T − V0RγR∆T 
∆Vap = (800)(1,80 × 10
−4)(100) − (1 000)(33 × 10−6)(100) = 14,40 − 3,30 
∆Vap = 11,10 mL 
4. Uma panela de aço (caço = 500 J (kg. K)⁄ de massa 400 g tem no seu interior 200 g de 
água (cágua = 4 186 J (kg. K)⁄ ) e 50 g de chumbo (cPb = 128 J (kg. K)⁄ ). Determine a 
energia que esse conjunto deve receber para que tenha um aumento de temperatura de 
500C. Desconsidere eventuais perdas. 
Resolução: 
Q = 0,4 × (500) × 50 + 0,2 × (4 186) × 50 + 0,05 × (128) × 50 
Q = 52 180 J 
5. Um recipiente perfeitamente adiabático pode ser considerado ideal. No interior deste há 
1 L de água a 200C, 200 g de aço a 800C e 200 g de chumbo a 900C. Determine a 
temperatura de equilíbrio. Utilize os calores específicos do exercício anterior. 
Resolução: 
Qágua = 1 × 4 186 × (Teq − 20) = 4 186 Teq − 83 720 
Qaço = 0,2 × 500 × (Teq − 80) = 100 Teq − 8 000 
QPb = 0,2 × 128 × (Teq − 90) = 25,60 Teq − 2 304 
∑ Q = 0 
Qágua + Qaço + QPb = 0 
4 186 Teq − 83 720 + 100 Teq − 8 000 + 25,60 Teq − 2 304 = 0 
Teq =
83 720 + 8 000 + 2 304
4 186 + 100 + 25,60
≈ 21,81 C0 
6. Deseja-se obter, a partir de água a 200C, vapor de água a 1200C a uma taxa de 120 kg/min. 
Para isso pretende-se utilizar lenha cujo calor de combustão é 12 MJ/kg. Considerando 
que há uma perda de 20% na energia liberada na queima da lenha, determine a taxa de 
 
 
queima de lenha, em kg/s, para atender o que é solicitado. Dados: calor latente de 
vaporização da água: 2 257 kJ/kg, calor específico do vapor: 2 090 J/(kg.K). 
Resolução: 
O calor necessário, por minuto, é: 
QD = 120 × 4 186 × 80 + 120 × 2 257 000 + 120 × 2 090 × 20 ≈ 3,16 × 10
8 J 
Esse calor será fornecido pela queima da lenha: 
QF = 0,80 × 12 × 10
6 × ML 
Torna-se essas duas quantidades iguais: 
0,80 × 12 × 106 × ML = 3,16 × 10
8 
ML =
3,16 × 108
0,80 × 12 × 106
≈ 32,92 kg min⁄ 
ML = 32,92 
kg
min
×
1
60
min
s
≈ 5,49 × 10−1 kg s⁄ 
7. Uma bala de massa 20 g e velocidade 200 m/s perfura um bloco de gelo, muito grande, a 
00C, e nele fica alojado. Observa-se que 0,2 g da massa de gelo tornou-se água a 00C. 
Qual a porcentagem da energia cinética da bala foi absorvida pelo bloco de gelo? Dado: 
calor latente de fusão do gelo: 333 500 J/kg 
Resolução: 
K =
1
2
× (20 × 10−3) × 2002 = 400 J 
Q = (0,2 × 10−3) × 333 500 = 66,70 J 
p =
66,70
400
× 100 ≈ 16,68%