Fundamentos de Termodinâmica-2

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exame de Fundamentos de Termodinâmica, tirei 10: Rendimento= 84,04%, CD=9,433 | 96 ATM | Trabalho 200 | 500 e 100.
Um fio de cobre tem massa m = 150 g e calor específico c = 0,095 cal / g ° C . Determinar o calor para aquecê-lo de 10 ° C até 150 ° C .
Q = m c (θf - θi )
Q = m.c.dT 
Q = 150* 0,095* (150-10) 
Q = 1995 cal 
Um bloco de ferro de massa 150 g inicialmente à 30 ° C é esfriado até atingir a temperatura de 10 ° C . Determinar o calor cedido pelo bloco . ( c Fe = 0,114 cal / g ° C ) .
Q = m.c.dT 
Q = 150* 0,114* (10-30) 
Q = -342 cal
Um recipiente de capacidade térmica desprezível contém 100 g de água à 20 ° C . Introduz-se no recipiente 139,8 g de ferro à 100 ° C . A temperatura de equilíbrio é 31 ° C . Determinar o calor específico do ferro .
Q = m c (θf - θi )   ;   cágua = 1 cal/g.ºC
mágua*c água(T1-Te) + m ferro* c ferro(Te-T2) = 0 
100*1(31-20) + 139,8*c fe(31-100) = 0 
100 * 1 * 11 + 139,8 * c * (-69) 
1100 - 9646,2 * c = 0 
- 9646,2 * c = -1100 
c = -1100/-9646,2 
c = 0,114 cal/g*C
Um calorímetro de capacidade térmica C = 10 cal / ° C contém 200 g de água à temperatura de
30 ° C . Adicionam-se ao calorímetro 400 g de água à 50 ° C .
Determinar a temperatura de equilíbrio .
Q= m c (θf -θi )   ;   cágua = 1 cal/g.ºC
Um calorímetro contém 40 g de água à temperatura de 20 ° C . Despejam-se no calorímetro 80 g de água à temperatura de 40 ° C . A temperatura de equilíbrio é 28 ° C Determinar a capacidade térmica do calorímetro .
Q = m c (θf - θi )  ;  C = m c     ;   cágua = 1 cal/g.ºC
Um calorímetro de aço inoxidável tem massa igual a 400 g e contém 900 g de mercúrio à temperatura de 20 ° C . Introduz-se no calorímetro um corpo de alumínio com massa de a 7,12 g à temperatura de 98 ° C . O equilíbrio térmico do sistema se estabelece a 21,6 ° C . Não há troca de calor com o ambiente . O calor específico do mercúrio é 0,033 cal / g ° C , o do inox é metade daquele do alumínio . Determinar os calores específicos do alumínio e do inox .
Q= m c (θf -θi) 
Inicialmente você precisa ter em mente os conceitos: 
Q = m x c x Δ‎t 
Q = quantidade de energia (cal) 
m = massa (g) 
c = calor específico = quantidade de energia necessária para variar 1 ºC (cal/(g x ºC)) 
Δ‎t = variação de temperatura = t - to (ºC) 
Quando se trata de um sistema, onde um corpo perde energia em forma de calor e outro recebe, como é o caso do exercício, podemos afirmar que a quantidade de energia perdida por um corpo (temperatura caindo) é a mesma quantidade de energia recebida pelo outro corpo, sendo assim, quando o sistema estiver em equilíbrio, podemos impor a igualdade: 
Q1 (corpo 1) + Q2 (corpo 2) = 0 
Agora vamos inicialmente descobrir a quantidade de energia cedida ou recebida de cada corpo: 
Calorímetro (aço inox): 
m = 400 g 
to = 20 ºC --> mesma temperatura inicial do mercúrio, pois o mercúrio e o calorímetro já deveriam estar em equilíbrio 
t = 21,6 ºC --> temperatura de equilíbrio térmico final 
c = caç 
Qaç = 400 g x (21,6 ºC - 20 ºC) x caç 
Qaç = 640 caç 
Alumínio: 
m = 7,12 g 
to = 98 ºC 
t = 21,6 ºC --> temperatura de equilíbrio térmico 
c = 2 x caç --> o calor específico do aço inox é a metade da do alumínio, logo a do alumínio é o dobro da do aço 
Qal = 7,12 g x (21,6 ºC - 98 ºC) x 2 x caç 
Qal = 7,12 g x (-76,4) x 2 x caç 
Qal = -543,968 x 2 x caç 
Qal = -1087,936 caç 
Mercúrio: 
m = 900 g 
to = 20 ºC 
t = 21,6 ºC 
c = 0,033 cal/(g x ºC) 
Qm = 900 g x (21,6 ºC - 20 ºC) x 0,033 cal/(g x ºC) 
Qm = 47,52 calorias 
Qaç + Qal + Qm = 0 
640 caç + (-1087,936 caç) + 47,52 = 0 
-447,936 caç = -47,52 
caç = 47,52/447,936 
caç = 0,106 cal/(g x ºC) 
c alumínio = 2 x caç 
c alumínio = 2 x 0,106 
c alumínio = 0,212 cal/(g x ºC) 
RESPOSTA: 
AÇO INOX: 0,106 cal/(g x ºC) 
ALUMÍNIO: 0,212 cal/(g x ºC)
Uma mistura de álcool de calor específico 0,602 cal/g.ºC  com óleo de calor específico 
0,440 cal/g.ºC tem massa 500 g. A mistura é obtida a 30 º C por adição de álcool a
40 º C  e óleo a 20 º C. A massa de óleo e a massa de álcool da composição são, respectivamente:
Q=m c (T2 - T1 )
	
	málcool= 211 g      e     móleo = 289 g
Uma testemunha de platina, de massa 60 g, é mantida em forno durante tempo suficiente  para garantir o equilíbrio térmico; em seguida, ela é introduzida em um calorímetro cuja capacidade calorífica global é C=300 cal/ºC. A temperatura do calorímetro se eleva de 20 ºC para 23ºC. O calor específico da platina é 0,032 cal/gºC. Determinar a temperatura do forno.
Q=m c (T2-T1) = C (T2-T1)
Qp + Qc = 0 
aonde 
Qp = calor da platina 
Qc = calor do calorímetro 
De maneira que o calor que a platina fornecer o calorímetro recebe. 
Para o calorímetro: 
Qc = C ΔT 
Qc = 300 . (23 - 20) 
Qc = 300 . 3 
Qc = 900 cal 
( o calorímetro recebeu 900 cal) 
Para a platina: 
Qp = m c ΔT 
Qp = 60 . 0,032 . (23 - Tf) 
Qp = 1,92 (23 - Tf) 
Qp = 44,16 - 1,92 Tf 
(a platina forneceu esta quantidade, em calorias, para o calorímetro). Repare que Tf é a temperatura inicial da platina que é a mesma temperatura do forno. 
Substituindo o que obtemos para Qc e Qp em 
Qp + Qc = 0 
44,16 - 1,92 Tf + 900 = 0 
944,16 = 1,92 Tf 
Portanto 
============= 
Tf = 491,75ºC 
============= 
é a temperatura do forno. 
Um corpo homogêneo com massa igual a 10 g é constituido por uma substância X que tem calor específico igual a 0,12 cal/g.ºC no estado sólido e 0,22 cal/g,ºC no estado líquido. A temperatura de fusão da substância X é 40 º C. Aquele corpo, na temperatura de 30 ºC, é introduzido em um calorímetro com capacidade térmica igual a 20 cal/ºC e 30 g de um líquido Y a 60 ºC, e com calor  específico igual a 0,90 cal/g.ºC. O equilíbrio térmico do sistema é atingido a 50 º C sem que o líquido solidifique.Admitem-se trocas de calor exclusivamente entre os corpos mencionados.Determinar o calor de fusão L da substância X.
Q = m c (T2 - T1) = C (T2 - T1)     e  Q = m L
(1) Ao receber uma quantidade de calor Q=50J, um gás realiza um trabalho igual a 12J, sabendo que a Energia interna do sistema antes de receber calor era U=100J, qual será esta energia após o recebimento?