Calorimetria: Troca de Calor e Equilíbrio Térmico

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Calorimetria
A calorimetria é uma ramificação da Termologia que analisa os problemas relacionados à troca de calor em sistemas de temperaturas diversas. Como exemplo, considere a situação em que dois corpos A e B que possuem temperaturas TA e TB, sendo TA > TB. Ao serem colocados em contato térmico, no interior de um recipiente termicamente isolado do meio externo, pode-se observar que após um tempo suficientemente longo, os corpos apresentarão a mesma temperatura, TA=TB atingindo, portanto, equilíbrio térmico. Em um sistema termicamente isolado, a temperatura de equilíbrio entre os corpos em contato será sempre intermediária entre a maior e a menor temperatura presente originalmente no sistema.
Conceito Físico de calor 
Calor: Calor é a energia transferida de um corpo a outro, devido à desigualdade de temperaturas existente entre eles. Essa transferência sempre ocorre do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura. A transferência de calor ocorre até o instante em que os corpos atingem a mesma temperatura, logo após os corpos entram em (equilíbrio térmico) 
Fonte: http://minhasaulasdefisica.blogspot.com/2012/03/o-que-e-calor.html
Obs: não confunda Calor com Temperatura 
Temperatura: Temperatura é uma grandeza física escalar que nos permite avaliar o grau de agitação das moléculas
Fonte: https://guiadoestudante.abril.com.br
Ou seja, quanto maior o grau de agitação das moléculas, maior será a temperatura do corpo, é uma grandeza diretamente proporcional. 
· Maior grau de agitação → Maior temperatura 
· Menor grau de agitação → Menor temperatura 
Equilíbrio térmico: Ocorre quando dois objetos com temperaturas diferentes são postos em contato um com o outro, e, depois de um certo tempo, eles vão apresentar uma temperatura igual. Podemos dizer que o corpo com maior temperatura transfere parte da energia de suas moléculas para as moléculas do corpo com menor temperatura, até que o estado de agitação molecular de ambos os corpos sejam iguais. 
· Equilíbrio térmico = Temperaturas iguais 
A lei zero da termodinâmica: afirma que "se dois corpos A e B estão separadamente em equilíbrio térmico com um terceiro corpo C, então A e B estão em equilíbrio térmico entre si. 
· Exemplo da imagem: Considere três corpos A, B, C. Se A está em equilíbrio térmico com B, e B está em equilíbrio térmico com C, então A está em equilíbrio térmico com C ↓
Primeira Lei da Termodinâmica: Espero que você lembre que lá em mecânica fala que a energia total é conservada em sistemas isolados. Então, a Primeira Lei da Termodinâmica trata exatamente disso!!!! A diferença é que faremos uma análise para sistemas termodinâmicos que podem receber calor e realizar trabalho. Começaremos com a ideia de que um sistema não pode criar ou consumir energia, apenas trocar com o meio em que está inserido. 
A Primeira Lei da Termodinâmica nos diz que pode acontecer dois eventos quando um sistema recebe uma quantidade de calor (Q). O primeiro é, que pode acontecer é uma variação da energia interna. Lembra que falei sobre energia transferida? Então a energia interna está diretamente relacionada á? Isso!!! Temperatura!! Então, conclui-se que, se um sistema recebe calor ele pode variar a energia interna e/ou realizar trabalho ou seja se aumenta a energia interna aumenta a temperatura. A segunda coisa que pode acontecer é de um gás realizar trabalho. Lembra com o que Trabalho está relacionado? Não? Então vou te falar, está relacionado com a variação de volume! Com isso podemos concluir que se um gás recebe calor ele pode se expandir ou as duas coisas juntas podem acontecer também. Assim a soma dessas duas parcelas é igual ao calor recebido, isso é descrito matematicamente pela equação 
Q= W+Δu
· Q= Calor
· W= Trabalho
· Δu= Variação de energia interna u do sistema 
Em muitos casos essa Primeira lei da termodinâmica é apresentada com foco apenas na energia interna, que é:
Δu= Q- W
Equação fundamental da calorimetria: A equação fundamental da calorimetria define a quantidade de calor (Q) que um corpo de massa (M) e calor especifico (c) absorve ou libera para sofrer variação de temperatura (ΔT). A equação fundamental da calorimetria é definida a partir de duas grandezas muito importante da termologia, que são a capacidade térmica e o calor específico. 
· A capacidade térmica é determinada como, a quantidade de calor que um corpo precisa receber para que possa alterar sua temperatura em uma unidade. Cada corpo comportasse de forma diferente ao receber uma quantidade de calor pois cada corpo possui capacidades térmicas diferentes. O exemplo mais comum para que você possa entender melhor é, a areia e a água do mar estão expostos a mesma fonte de calor que é o sol mas a areia fica muito mais quente que a água do mar porque a areia possui capacidades térmicas diferentes. Matematicamente podemos definir a capacidade térmica com a equação: 
C = Q /ΔT
Onde: 
(C)= Capacidade térmica 
(Q)= Calor 
(ΔT)= Variação de temperatura 
Obs: A capacidade térmica é uma propriedade dos corpos não de substâncias, que depende apenas da massa do corpo, sendo assim dois corpos feitos do mesmo material podem sofrer variação de temperatura diferentes ao receber a mesma quantidade de calor ou seja, quanto maior a massa de um corpo maior a quantidade de calor necessária para variar a sua temperatura. Um exemplo, se quisermos aquecer duas chapas de metal uma com 10 kg e outra de 20 kg, será necessário fornecer maior quantidade de calor a chapa de 20 kg pois sua massa é maior. 
A unidade de medida no Sistema Internacional é caloria por grau Celsius (cal/ºC).
A razão entre a capacidade térmica e a massa é denominada de calor específico, que é representado pela letra c e é calculado com a expressão: 
c=Q/m
Se substituímos C pela razão dada acima, vamos obter outra relação de calor especifico: 
C=Q/ ΔT → c = Q/m → c=Q/ ΔT.m 
Partindo das expressões acima, podemos definir a equação fundamental da calorimetria. 
Para calcular a quantidade de calor (Q) basta isolar Q na equação acima, iremos obter a expressão 
Q = m.c.ΔT.
Onde: 
(Q)=quantidade de calor
(m)= Massa do corpo 
(c)= Calor específico
(ΔT)= Variação de temperatura
Transmissão de calor: O calor é uma forma de energia que se propaga entre dois pontos devido a uma diferença de temperatura entre eles. O sentido da transferência é sempre do de maior para o de menor temperatura. Vou apresentar para você os tipos de processos utilizados para que ocorra essa transmissão de calor logo abaixo. 
Condução térmica: É um processo de transferência de calor que ocorre no interior de sólidos, em razão de uma (diferença de temperatura) ΔT a energia térmica em trânsito é transferida entre as partículas sem que ocorra transferência da matéria até que atinja a condição de equilíbrio térmico. Esse fenômeno ocorre em todas as substâncias independente de seu estado físico, mas encontra-se com mais frequência em sólidos pois a posição fixa dos átomos favorece a razão em que ocorram as colisões entre as partículas. 
 
Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/conducao-termica.htm
· Dentro de condução térmica vale muito estudar a lei da condução térmica conhecida como lei de Fourier recentemente tivemos em uma edição do Enem que usar a Lei de Fourier para resolver uma questão, então vamos lá. 
· A lei de Fourier estabelece que o fluxo de calor através de um material é proporcional á temperatura. 
· Fourier através de experimentos, conseguiu observar que a temperatura varia linearmente por toda a barra, ou seja, de uma ponta a outra. Sendo assim o fluxo de calor através da barra é proporcional á área da seção A da barra e a diferença de temperatura ΔT = Tf - Ti entre as duas extremidades é inversamente proporcional ao comprimento Δx da barra. Mostrada na figura abaixo 
 
· Como complementação do tópico sobre fluxo de calor, podemos definor matematicamente que o fluxo de calor nada mais é que o resultado da divisão do calor transmitido de uma face a outra, em um intervalor de temperatura.Então definimos fluxo de calor por: 
Analisando a lei de Fourier, ou a lei de condução térmica, pode ser expressa por: 
 
Onde K na equação é uma constante que depende do material e é denominada de Condutividade do térmica
Fluxo de calor: (Φ) (quantidade de calor por unidade de tempo) que atravessa um condutor é
· Diretamente proporcional à área A atravessada; 
· Diretamente proporcional à diferença Δt de temperatura; 
· Inversamente proporcional ao comprimento L; 
· Dependente da natureza do material ⇨ condutividade térmica do material (k)
Convecção térmica: é o processo de transferência de calor, através do transporte de matéria, devido a uma diferença de densidade e a ação da gravidade. Em outras palavras é a quantidade de calor que flui de um corpo com temperatura mais alta para outro com temperatura mais baixa, varia conforma a diferença de temperatura dos corpos. 
· Para melhor entendimento vou dar um exemplo simples: Suponhamos que você tem um litro de água em um recipiente aberto a 80°C (graus Celsius) e você se encontra em um inverno rigoroso onde a temperatura ambiente é de 0°C. Vamos colocar então o recipiente de água em contato com o ambiente e um termômetro mergulhado nele e começamos a contar o tempo a partir desse momento. Depois de 5 minutos podemos notar que a temperatura da água está em 40°C ou seja, a água está na metade da temperatura inicial da temperatura ambiente, que também é a temperatura final. E assim vai se passar mais 5 minutos, a água terá a temperatura dentre os 40°C a 0°C ou seja, no instante 10 minutos contados a partir do momento em que a água foi posta em contato com o ambiente ela terá como temperatura a metade da metade da diferença entre sua temperatura e a do meio em que se encontra, e assim progressivamente pode ser meio confuso as vezes mas, tente interpretar da melhor forma. Com os dados informados podemos elaborar uma tabela do tempo e da temperatura atingida pela água. 
· Elaborando um gráfico em função do tempo: 
· A partir do gráfico podemos saber a temperatura da água em determinado instante de tempo. Podemos usar para descrever a situação do gráfico acima com a equação 
↓
T= (T0 – Tf) exp(-kt) + Tf
Calorimetria 
1) (FCMMG) - A Lua é um satélite árido, sem atmosfera, com montanhas rochosas, planícies e crateras. Quando uma de suas metades está iluminada pelo Sol, sua temperatura pode chegar a 120°C, enquanto, no mesmo momento, a face escura pode ter uma temperatura em torno de 150°C abaixo de zero. Essa grande variação de temperatura é explicada, principalmente, por uma característica física das rochas, isto é,
a) o seu calor latente.
b) a sua capacidade térmica.
c) o seu calor específico.
d) o seu coeficiente de dilatação.
Resposta: C.
O calor específico representa a quantidade de calor que provoca uma variação unitária de temperatura sobre uma massa também unitária. As rochas da lua tem alto calor específico, ou seja, é necessário fornecer (Sol) ou retirar uma grande quantidade de calor para alterar a sua temperatura
2) (UFU-MG) - Um aparelho de micro-ondas é utilizado para aquecer 100 g de água (calor específico igual a 1 cal/g°C), de 25°C a 73°C. O aparelho gera 100 W de potência, sendo que 80% da energia produzida atinge a água e é totalmente convertida em calor. Nessas condições, assinale a alternativa que corresponde a uma afirmação VERDADEIRA.
Observação: Use 1 cal = 4 J
a) A energia total gerada pelo aparelho de micro-ondas em cada segundo é de 80 J.
b) O calor absorvido pela água durante esse processo de aquecimento é de 4 800 J.
c) O rendimento desse processo é de 20%.
d) O tempo necessário para esse processo de aquecimento é de 4 minutos.
Resposta: D.
Resolução:
Para que 100 g de água sejam aquecidos de 25ºC para 73ºC, é necessário:
Q=m.c.∆T
Q=100.1.(73-25)
Q=100.48
Q=4800cal 
1cal=4J
4800 cal = 4800.4 = 19200 J
80% da energia produzida atinge a água e é totalmente convertida em calor, ou seja:
P=0,8.100=80W
W=J/s
Logo:
P = 80 J/s
Dessa_forma:
19200/80 = 240 segundos (4 minutos)
3) (UF - Paraná) - Para aquecer 500 g de certa substância de 20ºC para 70ºC, foram necessárias 4000 calorias. A capacidade térmica e o calor específico valem respectivamente:
a) 8 cal/ ºC e 0,08 cal/g .ºC
b) 80 cal/ ºC e 0,16 cal/g. ºC
c) 90 cal/ ºC e 0,09 cal/g. ºC
d) 95 cal/ ºC e 0,15 cal/g. ºC
e) 120 cal/ ºC e 0,12 cal/g. ºC
Resposta: B.
Resolução:
Capacidade_térmica:
C=Q/∆T
C=4000/(70-20)
C=4000/50
C=80cal/ºC
Calores_pecífico:
c=C/m
c=80/500
c = 0,16 cal/g.ºC
4) (PUC-RIO 2009) - Quanta energia deve ser dada a uma panela de ferro de 300 g para que sua temperatura seja elevada em 100 ºC? Considere o calor específico da panela como c = 450 J/ kgºC.
a) 300 J
b) 13500 J
c) 1750 J
d) 450 J
e) 300 J
Resposta: b.
Resolução:
300g= 0,3 kg
c = Q/m.∆T
450 = Q/(0,3.100)
450 = Q/30
Q = 450.30
Q = 13500 J
5) ENEM - Se, por economia, abaixarmos o fogo sob uma panela de pressão logo que se inicia a saída de vapor pela válvula, de forma simplesmente a manter a fervura, o tempo de cozimento 
a) será maior, porque a panela esfria.
b) será menor, pois diminui a perda de água.
c) será maior, pois a pressão diminui.
d) será maior, pois a evaporação diminui.
e) não será alterado, pois a temperatura não varia
Resposta: E.
Resolução:
A temperatura não varia porque, apesar do calor ter diminuído, após a fervura o interior da panela está sob uma pressão muito maior do que antes da fervura. Como aumento de pressão gera aumento de temperatura este compensa a diminuição da fonte de calor e a temperatura se mantém igual.
6) (UFMG) - Júlia coloca uma esfera de cobre e uma de alumínio, ambas de mesma massa e à mesma temperatura, sobre um bloco de gelo. Após um certo tempo, ela observa que essas esferas permanecem em equilíbrio nas posições indicadas nesta figura:
Todas as dimensões estão representadas em escala na figura. Sejam dCu e dAl as densidades e cCu e cAl os calores específicos, respectivamente, do cobre e do alumínio. Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que
a) dCu < dAl e cCu > cAl .
b) dCu > dAl e cCu < cAl .
c) dCu < dAl e cCu < cAl .
d) dCu > dAl e cCu > cAl .
Resposta: B.
Resolução:
Primeiramente devemos lembrar que a densidade é calculada através da massa sobre volume (d = m/V). Como as esferas têm a mesma massa, concluímos que a de maior densidade é aquela com menor volume. Na imagem a esfera de cobre é a menor, ou seja, tem menor volume e consequentemente maior densidade.
dCu > dAl.
O alumínio derreteu mais gelo do que o cobre e portanto ele liberou mais calor do que o cobre. Como o calor sensível é proporcional à quantidade de calor (c = Q/m.ΔT), o alumínio tem maior calor sensível.
cCu < cAl
7) (UNIFESP–2009) - A sonda Phoenix, lançada pela NASA, detectou em 2008 uma camada de gelo no fundo de uma cratera na superfície de Marte. Nesse planeta, o gelo desaparece nas estações quentes e reaparece nas estações frias, mas a água nunca foi observada na fase líquida. Com auxílio do diagrama de fase da água, analise as três afirmações seguintes:
I. O desaparecimento e o reaparecimento do gelo, sem a presença da fase líquida, sugerem a ocorrência de sublimação.
II. Se o gelo sofre sublimação, a pressão atmosférica local deve ser muito pequena, inferior à pressão do ponto triplo da água.
III. O gelo não sofre fusão porque a temperatura no interior da cratera não ultrapassa a temperatura do ponto triplo da água.
De acordo com o texto e com o diagrama de fases, pode-se afirmar que está CORRETO o contido em
a) I, II e III.
b) II e III, apenas.
c) I e III, apenas.
d) I e II, apenas.
e) I, apenas.
Resposta: D.
Resolução:
Afirmação I: correta. A sublimação é a mudança do estado sólido para o estado gasoso, sem passar pelo estado líquido.
Afirmação II: correta. Observando o gráfico notamos que no local onde ocorre sublimação, ou seja, abaixo do ponto triplo da água, a pressão é baixa.
Afirmação III: incorreta. O gelo não sofre fusão porque a pressão no interior da crateranão ultrapassa a pressão do ponto triplo da água.
8) (UFMG 2008) - Depois de assar um bolo em um forno a gás, Zulmira observa que ela queima a mão ao tocar no tabuleiro, mas não a queima ao tocar no bolo. Considerando-se essa situação, é CORRETO afirmar que isso ocorre porque:
a) a capacidade térmica do tabuleiro é maior que a do bolo.
b) a transferência de calor entre o tabuleiro e a mão é mais rápida que entre o bolo e a mão.
c) o bolo esfria mais rapidamente que o tabuleiro, depois de os dois serem retirados do forno.
d) o tabuleiro retém mais calor que o bolo.
Resposta: B.
Resolução:
Quanto maior a condutividade térmica, mais rápido é transferido o calor pelo corpo.
9) (UDESC 2017/1) - Um oxidante bastante utilizado em fogos de artifício e fabricação de fósforos é o perclorato de potássio, que é um sólido iônico à temperatura ambiente (25°C). Assinale a alternativa que contém o calor necessário para elevar a temperatura de 25,0 g de perclorato de potássio da temperatura ambiente até sua temperatura de fusão em 525°C.
Dado: capacidade calorífica: 5,85 kJ K-1 mol-1.
b) 7,3 kJ
b) 18,0 kcal
c) 528 kJ
d) 128 kJ
e) 73,1 kJ
Resposta: C.
Resolução:
Massa do perclorato de potássio:
KClO4 = 138 g/mol
25 g → 25/138 = 0,181 mol
Temperatura em Kelvin:
25ºC → 298 K.
525ºC → 798 K.
Aplicando tudo na fórmula:
c = Q/m.∆T
5,85 = Q/0,181.(798-298)
5,85 = Q/90,5
Q = 5,85.90,5
Q = 529,425 kJ
10) (UFT) - Após mergulharem em uma piscina e, em seguida, saírem dela, Daniel e André fazem observações sobre o que cada um deles sentiu durante aquela experiência. Daniel disse: “Quando mergulhei, imediatamente senti frio, devido à transmissão de calor, por condução, do meu corpo para a água da piscina.” André afirmou: “Assim que saí da piscina, senti frio devido ao calor latente de vaporização da água.” Considerando-se as duas situações descritas, é CORRETO afirmar que
a) apenas a observação de André está certa.
b) apenas a observação de Daniel está certa.
c) ambas as observações estão certas.
d) nenhuma das duas observações está certa.
Resposta: C. 
Resolução:
Observação de Daniel:
“Quando mergulhei, imediatamente senti frio, devido à transmissão de calor, por condução, do meu corpo para a água da piscina.”
Está certa, pois ao mergulhar ocorre transmissão de calor do corpo (mais quente) para a água (mais fria).
Observação de André:
“Assim que saí da piscina, senti frio devido ao calor latente de vaporização da água.”
Ao sair da piscina, a água rouba calor (latente) do corpo para poder vaporizar (mudar de estado).
11) (FMU) - A temperatura durante a mudança de estado, para uma substância,
a) é sempre maior que 0
b) é sempre menor que 0
c) é sempre constante à mesma pressão
d) varia conforme o estado de agregação da substância
e) varia independentemente do estado de agregação da substancia
Resposta: C.
Resolução:
A temperatura durante a mudança de estado físico de uma substância pura é sempre constante à mesma pressão
12) (PUC-MG) - O gráfico abaixo mostra o aquecimento de um recipiente de alumínio (c = 0,20 cal/g°C), de massa 600 g, que contém um determinado líquido em equilíbrio térmico. Nesse caso, é CORRETO dizer que a capacidade térmica do líquido, em cal/ °C é igual a:
a) 60
b) 70
c) 80
d) 90
e) 100
Resposta: C.
Resolução:
Cálculo da quantidade de calor do recipiente de alumínio no aquecimento de 10°C a 60°C:
Q = c.m.∆T
Q = 0,20.600.(60-10)
Q = 6000 cal
O que falta pra 10000 cal é a quantidade de calor do líquido, ou seja:
10000 - 6000 = 4000 cal
Capacidade térmica:
C = Q/∆T
C = 4000/(60-10)
C = 80 cal/ºC
13) (VEST – RIO – RJ) - Um confeiteiro, preparando um certo tipo de massa, precisa de água a 40°C para obter melhor fermentação. Seu ajudante pegou água da torneira a 25°C e colocou-a para aquecer num recipiente graduado de capacidade térmica desprezível. Quando percebeu, a água fervia e atingia o nível 8 do recipiente. Para obter a água na temperatura de que precisa, deve acrescentar, no recipiente, água da torneira até o seguinte nível:
a) 18
b) 25
c) 32
d) 40
e) 56 
Resposta: D.
Resolução:
A questão pede em que nível vai ficar após o acréscimo de água, ou seja, o volume final.
Sabe-se que:
Q = m.c.ΔT
∑Q = 0
Quando a água fervia (100ºC), estava no nível 8.
Dessa forma:
8.1.(100-40) + m'.1.(40-25) = 0
8.60 + m'.15 = 0
m'.15 = -480
m' = -480/15
m' = | 32 | volumes
Como já tem 8 volumes no recipiente, o volume final vai ser a quantia de volumes já colocados no recipiente somado ao volume de água adicionado, portanto:
Vf = 8+32
Vf = 40 volumes
14) (Fatec-SP) - Calor é:
a) energia que aumenta em um corpo quando ele se aquece.
b) energia que sempre pode ser convertida integralmente em trabalho.
c) energia que jamais pode ser convertida integralmente em trabalho.
d) o agente físico responsável pelo aquecimento dos corpos.
e) uma modalidade de energia em trânsito.
Resposta: E.
Resolução:
O calor é a energia térmica em trânsito, que flui motivada pela diferença de temperatura entre dois corpos.
15) (F.M.ABC-SP) - Dois corpos sólidos receberam a mesma quantidade de calor e sofreram o mesmo aumento de temperatura. Podemos concluir que os corpos têm mesmo (a):
a) massa
b) densidade
c) capacidade térmica
d) calor específico
e) coeficiente de dilatação
Resposta: c.
Resolução:
Se dois corpos sólidos receberam a mesma quantidade de calor e sofreram o mesmo aumento de temperatura, podemos concluir que os corpos têm a mesma capacidade térmica (C = Q/ΔT).
16) (G1 - cftmg 2017) - Dois corpos A e B de temperaturas TA e TB, onde TA > TB são colocados em um recipiente termicamente isolado juntamente com um terceiro corpo C de temperatura TC. Após atingido o equilíbrio térmico, as temperaturas
a) TA, TB e TC diminuem.
b) TA, TB e TC tornam-se iguais.
c) TA diminui, TB aumenta e TC diminui.
d) TA aumenta, TB diminui e TC aumenta.
Resposta: b.
Resolução:
No equilíbrio térmico dois ou mais corpos passam a apresentar a mesma temperatura após a transferência de calor.
17) (Pucrj 2017) - Em uma experiência de física, um aluno verifica que o calor de fusão de um dado objeto é 50 J/kg. Para um outro objeto com o dobro da massa, mas feito do mesmo material, o calor de fusão, em J/kg, deve ser
a) 200
b) 100
c) 50
d) 25
e) 12,5
Resposta: c.
Resolução:
O calor de fusão é uma característica do material componente do objeto, independente da massa ou do volume do objeto. Dessa forma, o calor de fusão será o mesmo (50 J/kg).
18) (Puccamp 2016) - A perspectiva de uma pessoa que usa uma garrafa térmica é que esta não permita a troca de calor entre o meio ambiente e o conteúdo da garrafa. Porém, em geral, a própria garrafa já provoca uma pequena redução de temperatura quando nela colocamos um líquido quente, como o café, uma vez que a capacidade térmica da garrafa não é nula. Numa garrafa térmica que está a 24ºC colocam-se 500 g de água (c = 1 cal/gºC) a 90ºC e, após algum tempo, nota-se que a temperatura estabiliza em 84ºC. Pode-se afirmar que a capacidade térmica desta garrafa é, em cal/ºC,
a) 5.
b) 6.
c) 50.
d) 60.
e) 100
Resposta: c.
Resolução:
Qg + Qa = 0
mg.cg.∆T + ma.ca.∆T = 0
mg.cg.(84-24) + 500.1.(84-90) = 0
Lembre-se que a capacidade térmica pode ser calculada através do produto da massa pelo calor específico (C = m.c), por isso podemos substituir as variáveis acima pela capacidade térmica da garrafa (Cg).
Cg.60 + 500.(-6) = 0
Cg = 3000/60
Cg = 50 cal/º
19) (ENEM – 2016) - Num experimento, um professor deixa duas bandejas de mesma massa, uma de plástico e outra de alumínio, sobre a mesa do laboratório. Após algumas horas, ele pede aos alunos que avaliem a temperatura das duas bandejas, usando para isso o tato. Seus alunos afirmaram, categoricamente, que a bandeja de alumínio se encontra numa temperatura mais baixa. Intrigado, ele propõe uma segunda atividade, em que coloca um cubo de gelo sobre cada uma das bandejas, que estão em equilíbrio térmico com o ambiente, e os questiona em qual delas a taxa de derretimento do gelo será maior. O aluno que responder corretamente ao questionamentodo professor dirá que o derretimento ocorrerá
a) mais rapidamente na bandeja de alumínio, pois ela tem uma maior condutividade térmica que a de plástico.
b) mais rapidamente na bandeja de plástico, pois ela tem inicialmente uma temperatura mais alta que a de alumínio.
c) mais rapidamente na bandeja de plástico, pois ela tem uma maior capacidade térmica que a de alumínio.
d) mais rapidamente na bandeja de alumínio, pois ela tem um calor específico menor que a de plástico.
e) com a mesma rapidez nas duas bandejas, pois apresentarão a mesma variação de temperatura.
Resposta: a.
Resolução:
As duas bandejas se encontram numa mesma temperatura, pois estão em temperatura ambiente e assim há equilíbrio térmico. Ao colocar a mão na bandeja de alumínio, esta parece mais fria. Isso ocorre porque o alumínio tem maior condutividade térmica e consequentemente o calor flui rapidamente da mão para o alumínio, dando a sensação errônea de temperatura mais baixa.
20) (UERJ – 2018) - Observe no diagrama as etapas de variação da temperatura e de mudanças de estado físico de uma esfera sólida, em função do calor por ela recebido. Admita que a esfera é constituída por um metal puro.
Durante a etapa D, ocorre a seguinte mudança de estado físico:
a) fusão
b) sublimação
c) condensação
d) vaporização
Resposta: D.
Resolução:
Como a esfera sólida é constituída de metal puro, ela apresenta pontos de fusão e vaporização definidos. A etapa D corresponde à vaporização do material da esfera.
21) (UFRS) - Para que dois corpos possam trocar calor é necessário que:
I. estejam a diferentes temperaturas.
II. tenham massas diferentes.
III. exista um meio condutor de calor entre eles.
Quais são as afirmativas corretas?
a) Apenas I.
b) Apenas II.
c) Apenas I e II.
d) Apenas I e III.
e) I, II e III
Resposta: A
Resolução:
A condição mínima para que ocorra fluxo de calor é a diferença de temperatura entre dois corpos.
22 (FUVEST) Um ser humano adulto e saudável consome, em média, uma 
potência de 120J/s. Uma “caloria
alimentar” (1kcal) corresponde, aproximadamente, a 4,0 x 103J. Para nos mantermos saudáveis, quantas “calorias alimentares” devemos utilizar, por dia, a partir dos alimentos que ingerimos?
a)33
b) 120
c) 2,6x103
d) 4,0 x103
e) 4,8 x105
Solução:
P = Q / t
onde Q está em Joules (J) e t em segundos.
Se um ser humano consome 120 J em 1 segundo, quanto ele consumirá em
86400 segundos ( 1 dia).
120J -----------1s
 X-----------86400s
Multiplicando cruzado, temos:
X = 120 . 86400
X = 10368000 J
Agora temos que passar isto para kcal, ou seja, outra regra de três:
1kcal---------------------4,0 x 103J
X
Y--------------------------10368000J
Y = 10368000 /4,0 x 103 J
Y = 2592 kcal
Colocando em notação científica:
Y = 2,6x 103 kcal. Letra C
23 (MACKENZIE) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a uma determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20ºC para 60ºC em 4 minutos, sendo o calor especifico sensível da água 1,0 cal/gºC, pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, é:
a) 500
b) 600
c) 700
d) 800
e) 900 
Solução:
P = Q/t
A potência é dada e vale 150cal/s, o tempo também é dado e vale 240s, e o Q
é o calor sensível, ou seja Q = mc(T-T0), logo substituindo:
P =mc(T-T0)/t
m = P.t/ c(T-T0)
m = 150.240/1,0.(60-20)
m = 900g
Letra E
24 (UFPR)Durante o eclipse, em uma das cidades na zona de totalidade, Criciúma-SC, ocorreu uma queda de temperatura de 8,0º C. (Zero Horas–04/11/1994) Sabendo que o calor específico sensível da água é 1,0 cal/gºC, a quantidade de calor liberada por 1000g de água, ao reduzir sua temperatura de 8,0ºC, em cal, é:
a) 8,0
b) 125
c) 4000
d) 8000
e) 64000 
Solução:
Q = mc (T-T0) A temperatura cai 8,0°C, ou seja, T -T0= 8,0°C
Q = 1000.1.8
Q = 8000 cal
Letra D
25 (MACKENZIE) Um bloco de cobre (c = 0,094 cal/gºC) de 1,2kg é colocado num forno até atingir o equilíbrio térmico. Nessa situação, o bloco recebeu 12 972 cal. A variação da temperatura sofrida, na escala Fahrenheit, é de:
a) 60ºF
b) 115ºF
c) 207ºF
d) 239ºF
e) 347ºF
Solução: Q = mc(T-T0)
12 972 = 1200.0,094.(T-T0)
(T-T0) = 12972 / 112,8
(T-T0) = 115°C
Convertendo isso em Fahrenheit:
(C/5) = (F-32) / 9
(115 / 5) = (F-32) / 9 
F- 32 = 9. 23
F = 207 + 32
F = 239 °F
Letra D
26 (PUCCAMP-SP) Admita que o corpo humano transfira calor para o meio ambiente na razão de 2,0 kcal/min. Se esse calor pudesse ser aproveitado para aquecer água de 20 °C até 100 °C, a quantidade de calor transferida em 1 hora aqueceria uma quantidade de água, em kg, igual a:Dado: calor específico da água = 1,0 kcal/kg °C
a) 1,2. 
b) 1,5. 
c) 1,8. 
d) 2,0. 
e) 2,5.
Solução:
1 minuto – 2 kcal
60min – Q
Δt= Tf – T0
Δt= 100°-20°
Δt= 80°
Q=60.2
Q=120 kcal
Q=m.c.Δt
120=m.1.80
m=1,5 kg
Letra B
27 (UFSCAR-SP) A quantidade de calor que se deve fornecer a 1kg de uma substância para elevar sua temperatura de 5ºC é igual a 3,000cal. Qual o calor específico da substância no intervalo de temperatura considerado?
Solução:
Q=m.c.Δθ
3.000=1.000.c.5
c=3/5
c=0,6cal/gºC
28) Um corpo possui massa de 500 gramas e calor específico 0,4 g/cal ºC
Determinar:
a) A quantidade de calor que o corpo deve receber para que sua temperatura 
varie de 5ºCpara 35 ºC;
b) A quantidade de calor que o corpo deve ceder para que sua temperatura 
diminua de 15ºC.
Dados do problema
• massa do corpo: m = 500 g;
• calor específico: c = 0,4 g/cal ºC
Solução:
a) Sendo a temperatura inicial t i = 5 ºC e a temperatura final t f = 35 ºC a quantidade de calor que o corpo deve receber para que ocorra o aquecimento será dada por
Q = m c Δt
Q = m c (t f - t i)
Q = 500 * 0,4 * (35 - 5)
Q = 200 * 30 = 6000 cal
b) Se o calor é cedido Δt < 0 , portanto, a variação deve ser Δt= −15ºCe o calor cedido será dado por
Q = m c Δt
Q = 500.0,4.(35−15)
Q =−3000 cal
Observação:
no item (a) a temperatura varia de um valor inicial t i para um 
valor final t f,
conhecemos os valores inicial e final da temperatura. No item (b) a temper
atura 
varia de um
certo valor, conhecemos a variação Δt sem conhecermos os valores inicial e 
final da
temperatura
29) Quando são colocados 12 moles de um gás em um recipiente com êmbolo que mantém a pressão igual a da atmosfera, inicialmente ocupando 2m³. Ao empurrar-se o êmbolo, o volume ocupado passa a ser 1m³. Considerando a pressão atmosférica igual a 100000N/m², qual é o trabalho realizado sob o gás? Sabemos que o trabalho de um gás perfeito em uma transformação isobárica é dado por:
W= P (Vf – V0)
 Substituindo os valores na equação: 
W= 100000 (1 - 2)
W= -100000J
 O sinal negativo no trabalho indica que este é realizado sob o gás e não por ele
30) O gráfico abaixo ilustra uma transformação 100 moles de gás ideal monoatômico recebem do meio exterior uma quantidade de calor 1800000 J. Dado R=8,32 J/mol.K. 
Determine: 
a) o trabalho realizado pelo gás: 
b) a variação da energia interna do gás
c) a temperatura do gás no estado A
(a) O trabalho realizado pelo gás é dado pela área do trapézio sob a curva do gráfico, logo:
W= (3.105 + 6.105) . (2 – 1)
2
W= ( 9.105 ) . 1 = 4,5.105 J 
2
b) Pela 1ª lei da termodinâmica têm-se que: 
Q= W+Δu
Então, substituindo os valores temos:
18.105 = 4,5.105 + Δu
Δu= 18.105 – 4,5.105 
Δu= 13,5.105 J
c) Pela equação de Clapeyron:
pV = nRT
 Lembrando que:
 n = 100 moles 
R= 8,31 J/mol.K 
E pela leitura do gráfico:
 p = 300000 N/m² V = 1m³
 Aplicando na fórmula:
3.105 . 1 = 100.8,31.T
 T= 3.105 = 361K
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