Física

Resolução de Preparando-se para as provas

Termometria e Calorimetria (11/10)

Borges e Nicolau

Exercício 1
Férias merecidas - Seu Joaquim, que trabalha na fábrica de caixas de madeira, foi premiado com uma viagem para Nova Iorque. Qual foi sua surpresa ao chegar na cidade e constatar que os termômetros marcavam 86 graus (Fahrenheit, naturalmente). Seu filho Carlos que o acompanhava, estudante do ensino médio, fez a conversão da temperatura em Fahrenheit para a escala Celsius. Qual foi o valor que Carlos encontrou? Carlos comentou com seu pai que existe uma escala de temperatura denominada escala Kelvin, cuja origem é o zero absoluto e a unidade adotada é o kelvin, cuja extensão é igual à do grau Celsius (ºC). Seu Joaquim perguntou a Carlos, qual seria a temperatura registrada pelo termômetro se ele estivesse graduado em kelvin?

Resolução:

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Exercício 2

Pretendendo determinar o calor específico de um líquido o professor Adalberto levou seus alunos ao laboratório do colégio e fez a seguinte experiência: aqueceu 400 g de água com uma fonte de potência constante e observou que após 5 minutos a temperatura da água sofreu uma elevação de 20 ºC. Utilizando a mesma fonte de calor, substituiu a água por 800 g do líquido cujo calor específico pretendia determinar. Constatou que após 3 minutos a temperatura do líquido aumentou de 12 ºC. Qual foi o valor encontrado para o calor específico do líquido, sabendo-se que o da água é 1,0 cal/g.ºC? Para o cálculo o professor Adalberto desprezou as perdas de calor para o meio ambiente e as capacidades térmicas dos recipientes que contêm a água e o líquido.

Resolução:

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Exercício 3

Num recipiente de capacidade térmica 200 cal/ºC, coloca-se 500 g de água a 20 ºC e a seguir um bloco de cobre de massa 1000 g a 100 ºC. Calcule a temperatura final de equilíbrio térmico. Admita trocas de calor apenas entre o recipiente, a água e o cobre.

Dados:

calor específico da água: 1,0 cal/g.ºC

calor específico do cobre: 0,094 cal/g.ºC

Resolução:

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Exercício 4

Qual é a quantidade de calor necessária para transformar 50g de gelo a -20 ºC em vapor de água a 110 ºC?

São dados:

calor específico do gelo: 0,50 cal/g.ºC

calor específico da água: 1,0 cal/g.ºC

calor específico do vapor de água: 0,45 cal/g.ºC

calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g

calor latente de vaporização da água: 540 cal/g

Faça, a seguir, o gráfico da temperatura ? em função da quantidade de calor Q, representando todas as etapas do processo (curva de aquecimento).

Resolução:

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Exercício 5

Num calorímetro de capacidade térmica desprezível são misturados uma massa m de gelo a -20 ºC com 90g de água a 20 ºC. Determine, em cada caso abaixo, o valor de m para que no equilíbrio térmico tenha somente:

a) água a 0 ºC

b) gelo a 0 ºC

c) água a 10 ºC

d) gelo a -10 ºC

Dados:

calor específico do gelo: 0,50 cal/g.ºC

calor específico da água: 1,0 cal/g.ºC

calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g

calor latente de solidificação da água: -80 cal/g

Despreze as perdas de calor para o meio exterior.

Resolução:

a)

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