Exercícios de Calorimetria em Física

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Dicas de Física para EEAr 
Calorimetria 
 
Prof. Davi Oliveira 
youtube.com/c/fisica20 
 
 (EEAR) Um estudante irá realizar um experimento 
de física e precisará de 500 g de água a 0° C. Acontece 
que ele tem disponível somente um bloco de gelo de 
massa igual a 500 g e terá que transformá-lo em água. 
Considerando o sistema isolado, a quantidade de 
calor, em cal, necessária para que o gelo derreta será: 
Dados: calor de fusão do gelo = 80 cal/g.°C 
 
a) 40 b) 400 c) 4000 d) 40000 
 
 (EEAR) O gráfico a seguir relaciona a variação de 
temperatura (T) para um mesmo calor absorvido (Q) 
por dois líquidos A e B diferentes. 
 
Considerando: 
 
-massa de A = mA; 
-massa de B = mB; 
-calor específico de A = cA; 
-calor específico de B = cB. 
 
 
 
Pode-se dizer que 
𝑚𝐴𝑐𝐴
𝑚𝐵𝑐𝐵
 é igual a 
 
a) 1/3. b) 1/2. c) 2. d) 3. 
 
 (EEAR) Em um laboratório de Física, 200g de uma 
determinada substância, inicialmente sólida, foram 
analisados e os resultados foram colocados em um 
gráfico da temperatura em função do calor fornecido 
à substância, conforme mostrado na figura a seguir. 
Admitindo que o experimento ocorreu à pressão 
normal (1 atm), determine, respectivamente, o valor 
do calor específico no estado sólido, em cal/g°C e o 
calor latente de fusão, em cal/g, da substância. 
 
 
a) 0,2 e 95 
b) 2,0 e 95 
c) 0,5 e 195 
d) 0,67 e 195 
 
 
 (EEAR) Um buffet foi contratado para servir 100 
convidados em um evento. Dentre os itens do 
cardápio constava água a 10°C. Sabendo que o buffet 
tinha em seu estoque 30 litros de água a 25°C, 
determine a quantidade de gelo, em quilogramas, a 
0°C, necessário para obter água à temperatura de 
10°C. Considere que a água e o gelo estão em um 
sistema isolado. 
 
Dados: 
densidade da água = 1 g/cm3; 
calor específico da água = 1 cal/g.°C; 
calor de fusão do gelo = 80 cal/g.°C; e 
calor específico do gelo = 0,5 cal/g.°C 
 
a) 2 b) 3 c) 4 d) 5 
 
 (EEAR) Considere um cubo de gelo de massa 1kg 
que se encontra à temperatura de - 2 °C. Colocado ao 
sol, recebe 14 J de calor a cada segundo. Dados o 
calor específico do gelo igual a 0,5 cal/g.°C e 1 cal 
igual a 4,2J. Quantos minutos o gelo deverá ficar ao 
sol para começar a se fundir? 
 
a) 0,005 b) 0,5 c) 5 d) 50 
 
 
 
 
 
Como a questão quer apenas derreter o gelo (fusão), 
utilizaremos a fórmula do calor Latente. Pois o calor 
latente é justamente quando ocorre mudança de 
estado físico. 
𝑄 = 𝑚. 𝐿 
𝑄 = 500.80 
𝑄 = 40000𝑐𝑎𝑙 
Letra D 
 
AGORA É COM VOCÊ! 
CONFIRA A RESOLUÇÃO 
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Temos um gráfico que relaciona a variação de 
temperatura com a quantidade de calor. Como há 
variação de temperatura, utilizaremos a fórmula do 
Calor Sensível. 
Vamos começar com o líquido A: 
𝑄 = 𝑚𝐴. 𝑐𝐴. 𝛥𝜃𝐴 
𝑄 = 𝑚𝐴. 𝑐𝐴. (80 − 20) 
𝑄 = 𝑚𝐴. 𝑐𝐴. 60 
𝑚𝐴. 𝑐𝐴 =
𝑄
60
 
Agora o líquido B: 
𝑄 = 𝑚𝐵. 𝑐𝐵. 𝛥𝜃𝐵 
𝑄 = 𝑚𝐵. 𝑐𝐵. (40 − 20) 
𝑄 = 𝑚𝐵. 𝑐𝐵. 20 
𝑚𝐵. 𝑐𝐵 =
𝑄
20
 
Como a questão pede 
𝑚𝐴𝑐𝐴
𝑚𝐵𝑐𝐵
, temos: 
 
 
 
 
Letra A 
 
 
Dado do enunciado da questão: 
Massa m = 200g 
Dados do gráfico: 
Variação de temperatura da substância no estado 
sólido (eixo vertical do gráfico) = Δθ = (650 – 150) = 
500°C 
Quantidade de calor para aquecer a substância no 
estado sólido (eixo horizontal do gráfico) = 20kcal = 
20.000cal 
Aplicando a fórmula do calor sensível temos 
 
𝑄 = 𝑚. 𝑐. 𝛥𝜃 
20.000 = 200. 𝑐. 500 
20.000 = 100.000. 𝑐 
𝑐 = 
20.000
100.000
=
0,2𝑐𝑎𝑙
𝑔°𝐶
 
 
Podemos extrair do gráfico também a quantidade de 
calor latente necessária para fundir a substância. Note 
que durante a fusão a substância recebeu 19kcal 
(19.000cal). 
Aplicando a fórmula do calor latente temos 
𝑄 = 𝑚. 𝐿 
19.000 = 200. 𝐿 
𝐿 =
19.000
200
= 95𝑐𝑎𝑙/𝑔 
Letra A. 
 
Primeiramente vamos trabalhar um pouco com os 
dados da questão. 
Temos 30 litros de água. Sabemos que 30 L = 30 dm3 = 
30000 cm3 
É importante passar para cm3 , pois a densidade da 
água está em g/cm3 
Logo, a massa será igual a: 
m = d.V 
m = 1 . 30000 
m = 30000 g 
Estando o sistema isolado, temos que a quantidade de 
calor trocado tem que ser nula: 
 
Q1+ Q2+ Q3 = 0 
Onde: 
 
Q1: calor sensível para diminuir a temperatura da 
água de 25°C para 10°C. 
Q2: calor latente para derreter o gelo. 
Q3: calor sensível para elevar a temperatura da água 
(obtida com o gelo derretido) de 0°C para 10°C. 
 
Perceba que a massa de gelo derretido m2 é igual à 
massa de água da fusão m3 (ou seja, m2 = m3 = m). 
Q1+ Q2+ Q3 = 0 
𝑚1. 𝑐1. 𝛥𝜃1 + 𝑚. 𝐿 + 𝑚. 𝑐3. 𝛥𝜃3 = 0 
𝑄
60
𝑄
20
=
𝑄
60
.
20
𝑄
=
1
3
 
 
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30000 . 1 . (10 − 25) + 𝑚. 80 + 𝑚 . 1 . (10 − 0) = 0 
30000 . (−15) + 80𝑚 + 𝑚. (10) = 0 
−450000 + 80𝑚 + 10𝑚 = 0 
90𝑚 = 450000 
𝑚 =
450000
90
= 5000𝑔 
Lembre que 1kg tem 1000g. Logo, 5000g equivale a 
5kg. 
Letra D 
 
 
Para que o gelo derreta é necessário sua temperatura 
chegar a zero grau (calor sensível). Perceba que a 
temperatura inicial é o -2°C e a temperatura final é o 
0°C. Então temos: 
𝑄 = 𝑚. 𝑐. 𝛥𝜃 
𝑄 = 1000.0,5. (0 − (−2)) 
𝑄 = 500 . (2) 
𝑄 = 1000 𝑐𝑎𝑙 
 
A questão nos fornece uma informação muito 
importante: 1 cal = 4,2J. Aplicando a regra de três 
para transformar de calorias para Joule: 
 
1 cal ------- 4,2 J 
1000 cal ------- x J 
x = 4200 J 
 
Perceba então que com 4200 J de energia térmica o 
gelo inicia o processo de fusão. E como o gelo recebe 
14J a cada segundo, temos: 
 
14J -------- 1s 
4200J ------- x 
14x = 4200 
x = 4200 ÷14 
x = 300s 
Passado para minutos: 300s = 5 min. 
 
Letra C