CALOR E ENERGIA

Prévia do material em texto

quimicompleta.blogspot.com – autor: João Victor 
 
 quimicompleta.blogspot.com 
 
 
Página | 1 
CALOR E ENERGIA 
 
TIPOS DE ENERGIA: 
 
 
ENERGIA NUCLEAR 
 
 quimicompleta.blogspot.com – autor: João Victor 
 
 quimicompleta.blogspot.com 
 
 
Página | 2 
DEFINIÇÕES 
 
◘ Energia: Permite realizar trabalho, T = F•d 
 
◘ Calor é energia térmica entre dois corpos ou entre duas partes de um 
mesmo corpo. Sempre flui espontaneamente do mais quente para o mais frio, 
até atingir a estabilidade térmica. 
 
◘ Caloria é a quantidade de calor necessária para elevar de 14,5 °C para 15,5 
°C a temperatura de 1 g de água. 1 cal = 4,18 J  4,2 J 
 
◘ Calorimetria é o estudo das quantidades de calor liberadas ou absorvidas 
durante os fenômenos físicos e/ou químicos. 
 
♦ Para calor latente, quando ocorre mudança de fase, Q = m•c•T 
♦ Para calor sensível, quando ocorre mudança de temperatura, Q = m•L 
 
◘ Sistema é a porção cujas propriedades estamos analisando, pode classificar-
se como: 
 
♦ isolado: Não permite troca de calor ou massa com a vizinhança; 
 
Exemplos: Garrafa térmica perfeitamente fechada, isopor, botijão de gás. 
 
♦ fechado: Não permite troca de massa mas permite troca de calor com a 
vizinhança; 
 
Exemplos: Garrafa de vidro fechada, lata de alumínio lacrada; ambas com 
liquido dentro. 
 
♦ aberto: Permite troca de calor ou massa com a vizinhança. 
 
Exemplos: Garrafa, copo, lata, pacote de plástico; se estiverem abertos. 
 
Obs.: Não existe um sistema completamente fechado ou isolado, sempre 
ocorre uma pequena troca de matéria e energia por mais que não seja tão 
perceptível. 
 
◘ Fronteira: Limites que definem o espaço do sistema, separando-o do 
ambiente. 
 
◘ Vizinhança: Porção do ambiente próxima as fronteiras do sistema. 
 
MUDANÇA DE ESTADO FÍSICO: 
 quimicompleta.blogspot.com – autor: João Victor 
 
 quimicompleta.blogspot.com 
 
 
Página | 3 
 
 
 
Obs.1: Reação e processo endotérmico é aquele que absorve calor. 
Exemplos: Derretimento do gelo 
 
Obs.2: Reação e processo reação exotérmico é aquele que libera calor. 
Exemplos: Combustão, queima de gasolina num veículo; água fervente; 
 
 
 quimicompleta.blogspot.com – autor: João Victor 
 
 quimicompleta.blogspot.com 
 
 
Página | 4 
EXERCÍCIOS ENEM 
1. (ENEM PPL 2012) A usina termelétrica a carvão é um dos tipos de unidades 
geradoras de energia elétrica no Brasil. Essas usinas transformam a energia 
contida no combustível (carvão mineral) em energia elétrica. 
Em que sequência ocorrem os processos para realizar essa transformação? 
A) A usina transforma diretamente toda a energia química contida no carvão 
em energia elétrica, usando reações de fissão em uma célula combustível. 
B) A usina queima o carvão, produzindo energia térmica, que é transformada 
em energia elétrica por dispositivos denominados transformadores. 
C) A queima do carvão produz energia térmica, que é usada para transformar 
água em vapor. A energia contida no vapor é transformada em energia 
mecânica na turbina e, então, transformada em energia elétrica no gerador. 
D) A queima do carvão produz energia térmica, que é transformada em energia 
potencial na torre da usina. Essa energia é então transformada em energia 
elétrica nas células eletrolíticas. 
E) A queima do carvão produz energia térmica, que é usada para aquecer 
água, transformando-se novamente em energia química, quando a água é 
decomposta em hidrogênio e oxigênio, gerando energia elétrica. 
 
GABARITO: C 
 
2. (ENEM 2002) Segundo matéria publicada em um jornal brasileiro, todo o lixo 
(orgânico) produzido pelo Brasil hoje cerca de 20 milhões de toneladas por ano 
seria capaz de aumentar em 15% a oferta de energia elétrica. Isso representa a 
metade da energia produzida pela hidrelétrica de Itaipu. O segredo está na 
celulignina, combustível sólido gerado a partir de um processo químico a que 
são submetidos os resíduos orgânicos. 
O Estado de São Paulo, 01/01/2001. 
 
Independentemente da viabilidade econômica desse processo, ainda em fase 
de pesquisa, na produção de energia pela técnica citada nessa matéria, a 
celulignina faria o mesmo papel 
(A) do gás natural em uma usina termoelétrica. 
(B) do vapor d.água em uma usina termoelétrica. 
(C) da queda d.água em uma usina hidrelétrica. 
(D) das pás das turbinas em uma usina eólica. 
(E) do reator nuclear em uma usina termonuclear. 
 
GABARITO: A 
3. (ENEM 2002) O diagrama mostra a utilização das diferentes fontes de 
energia no cenário mundial. Embora aproximadamente um terço de toda 
energia primária seja orientada à produção de eletricidade, apenas 10% do 
total são obtidos em forma de energia elétrica útil. 
 quimicompleta.blogspot.com – autor: João Victor 
 
 quimicompleta.blogspot.com 
 
 
Página | 5 
 
A pouca eficiência do processo de produção de eletricidade deve-se, 
sobretudo, ao fato de as usinas 
 
(A) nucleares utilizarem processos de aquecimento, nos quais as temperaturas 
atingem milhões de graus Celsius, favorecendo perdas por fissão nuclear. 
(B) termelétricas utilizarem processos de aquecimento a baixas temperaturas, 
apenas da ordem de centenas de graus Celsius, o que impede a queima total 
dos combustíveis fósseis. 
(C) hidrelétricas terem o aproveitamento energético baixo, uma vez que parte 
da água em queda não atinge as pás das turbinas que acionam os geradores 
elétricos. 
(D) nucleares e termelétricas utilizarem processos de transformação de calor 
em trabalho útil, no qual as perdas de calor são sempre bastante elevadas. 
(E) termelétricas e hidrelétricas serem capazes de utilizar diretamente o calor 
obtido do combustível para aquecer a água, sem perda para o meio. 
 
GABARITO: D 
 
4. (ENEM 2006) O funcionamento de uma usina nucleoelétrica típica baseia-se 
na liberação de energia resultante da divisão do núcleo de urânio em núcleos 
 quimicompleta.blogspot.com – autor: João Victor 
 
 quimicompleta.blogspot.com 
 
 
Página | 6 
de menor massa, processo conhecido como fissão nuclear. Nesse processo, 
utiliza-se uma mistura de diferentes átomos de urânio, de forma a proporcionar 
uma concentração de apenas 4% de material físsil. Em bombas atômicas, são 
utilizadas concentrações acima de 20% de urânio físsil, cuja obtenção é 
trabalhosa, pois, na natureza, predomina o urânio não-físsil. Em grande parte 
do armamento nuclear hoje existente, utiliza-se, então, como alternativa, o 
plutônio, material físsil produzido por reações nucleares no interior do reator 
das usinas nucleoelétricas. 
Considerando-se essas informações, é correto afirmar que 
 
A) a disponibilidade do urânio na natureza está ameaçada devido à sua 
utilização em armas nucleares. 
B) a proibição de se instalarem novas usinas nucleoelétricas não causará 
impacto na oferta mundial de energia. 
C) a existência de usinas nucleoelétricas possibilita que um de seus 
subprodutos seja utilizado como material bélico. 
D) a obtenção de grandes concentrações de urânio físsil é viabilizada em 
usinas nucleoelétricas. 
E) a baixa concentração de urânio físsil em usinas nucleoelétricas impossibilita 
o desenvolvimento energético. 
 
GABARITO: C 
 
5. (ENEM PPL 2011) A figura respresenta o processo mais usado nas hidrelétricas 
para obtenção de energia elétrica no Brasil. As transformações de energia nas 
posições I→II e II→III da figura são, respectivamente, 
 
 quimicompleta.blogspot.com – autor: João Victor 
 
 quimicompleta.blogspot.com 
 
 
Página | 7 
A) energia cinética → energia elétrica e energia potencial → energia cinética. 
B) energia cinética → energia potencial e energia cinética → energia elétrica. 
C) energia potencial → energia cinética e energia cinética → energia elétrica. 
D) energia potencial → energia elétrica e energia potencial → energia cinética. 
E) energia potencial → energia elétrica e energia cinética → energia elétrica 
 
GABARITO: C 
 
6. (ENEM PPL 2009) O quadro a seguir mostra algumas características de 
diferentes fontes de energia.No quadro, as características de I a IV, referem-se, respectivamente, às 
seguintes fontes de energia: 
A) fóssil, biomassa, eólica e nuclear. 
B) eólica, fóssil, nuclear e biomassa. 
C) nuclear, biomassa, fóssil e eólica. 
D) nuclear, fóssil, biomassa e eólica. 
E) fóssil, nuclear, biomassa e eólica. 
 
GABARITO: E 
 
 quimicompleta.blogspot.com – autor: João Victor 
 
 quimicompleta.blogspot.com 
 
 
Página | 8 
7. (ENEM 2010) Deseja-se instalar uma estação de geração de energia elétrica 
em um município localizado no interior de um pequeno vale cercado de altas 
montanhas de difícil acesso. A cidade é cruzada por um rio, que é fonte de 
água para consumo, irrigação das lavouras de subsistência e pesca. Na região, 
que possui pequena extensão territorial, a incidência solar é alta o ano todo. A 
estação em questão irá abastecer apenas o município apresentado. Qual forma 
de obtenção de energia, entre as apresentadas, é a mais indicada para ser 
implantada nesse município de modo a causar o menor impacto ambiental? 
 
a) Termelétrica, país é possível utilizar a água do rio no sistema de 
refrigeração. 
b) Eólica, pois a geografia do local é própria para a captação desse tipo de 
energia. 
c) Nuclear, pois o modo de resfriamento de seus sistemas não afetaria a 
população. 
d) Fotovoltaica, pois é possível aproveitar a energia solar que chega à 
superfície do local. 
e) Hidrelétrica, pois o rio que corta o município é suficiente para abastecer a 
usina construída. 
 
GABARITO: D 
 
8. (ENEM PPL 2016) Atualmente, soldados em campo, seja em treinamento ou 
em combate, podem aquecer suas refeições, prontas e embaladas em bolsas 
plásticas, utilizando aquecedores químicos, sem precisar fazer fogo. Dentro 
dessas bolsas existe magnésio metálico em pó e, quando o soldado quer 
aquecer a comida, ele coloca agua dentro da bolsa, promovendo a reação 
descrita pela equação química: 
Mg (s) + 2 H2O (l) -› Mg(OH)2 (s) + H2 (g) + 350 kJ 
O aquecimento dentro da bolsa ocorre por causa da 
a) redução sofrida pelo oxigênio, que é uma reação exotérmica. 
b) oxidação sofrida pelo magnésio, que é uma reação exotérmica. 
c) redução sofrida pelo magnésio, que é uma reação endotérmica. 
d) oxidação sofrida pelo hidrogênio, que é uma reação exotérmica. 
e) redução sofrida pelo hidrogênio, que é uma reação endotérmica. 
 
GABARITO: B 
 
 
9. (ENEM 2009) Considere a ação de se ligar uma bomba hidráulica elétrica 
para captar água de um poço e armazená-la em uma caixa d’água localizada 
alguns metros acima do solo. As etapas seguidas pela energia entre a usina 
hidroelétrica e a residência do usuário podem ser divididas da seguinte forma: 
I — na usina: água flui da represa até a turbina, que aciona o gerador para 
produzir energia elétrica; 
 quimicompleta.blogspot.com – autor: João Victor 
 
 quimicompleta.blogspot.com 
 
 
Página | 9 
II — na transmissão: no caminho entre a usina e a residência do usuário a 
energia elétrica flui por condutores elétricos; 
III — na residência: a energia elétrica aciona um motor cujo eixo está acoplado 
ao de uma bomba hidráulica e, ao girar, cumpre a tarefa de transferir água do 
poço para a caixa. 
 
As etapas I, II e III acima mostram, de forma resumida e simplificada, a cadeia 
de transformações de energia que se processam desde a fonte de energia 
primária até o seu uso final. A opção que detalha o que ocorre em cada etapa 
é: 
 
A) Na etapa I, energia potencial gravitacional da água armazenada na represa 
transforma-se em energia potencial da água em movimento na tubulação, a 
qual, lançada na turbina, causa a rotação do eixo do gerador elétrico e a 
correspondente energia cinética, dá lugar ao surgimento de corrente elétrica. 
 
B) Na etapa I, parte do calor gerado na usina se transforma em energia 
potencial na tubulação, no eixo da turbina e dentro do gerador; e também por 
efeito Joule no circuito interno do gerador. 
 
C) Na etapa II, elétrons movem-se nos condutores que formam o circuito entre 
o gerador e a residência; nessa etapa, parte da energia elétrica transforma-se 
em energia térmica por efeito Joule nos condutores e parte se transforma em 
energia potencial gravitacional. 
 
D) Na etapa III, a corrente elétrica é convertida em energia térmica, necessária 
ao acionamento do eixo da bomba hidráulica, que faz a conversão em energia 
cinética ao fazer a água fluir do poço até a caixa, com ganho de energia 
potencial gravitacional pela água. 
 
E) Na etapa III, parte da energia se transforma em calor devido a forças 
dissipativas (atrito) na tubulação; e também por efeito Joule no circuito interno 
do motor; outra parte é transformada em energia cinética da água na tubulação 
e potencial gravitacional da água na caixa d’água. 
 
GABARITO: E 
 
10. (ENEM PPL 2011) Uma opção não usual, para o cozimento do feijão, é o 
uso de uma garrafa térmica. Em uma panela, coloca-se uma parte de feijão e 
três partes de água e deixa-se ferver o conjunto por cerca de 5 minutos, logo 
após transfere-se todo o material para uma garrafa térmica. Aproximadamente 
8 horas depois, o feijão estará cozido. 
O cozimento do feijão ocorre dentro da garrafa térmica, pois 
 
A) a água reage com o feijão, e essa reação é exotérmica. 
 
B) o feijão continua absorvendo calor da água que o envolve, por ser um 
processo endotérmico. 
 quimicompleta.blogspot.com – autor: João Victor 
 
 quimicompleta.blogspot.com 
 
 
Página | 10 
C) o sistema considerado é praticamente isolado, não permitindo que o feijão 
ganhe ou perca energia. 
 
D) a garrafa térmica fornece energia suficiente para o cozimento do feijão, uma 
vez iniciada a reação. 
 
E) a energia envolvida na reação aquece a água, que mantém constante a 
temperatura, por ser um processo exotérmico. 
 
GABARITO: B