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Termologia
TROCAS DE CALOR
Notas:
a) Observe que no exercício resolvido 01 a temperatura do alumínio se eleva. Ele recebe calor e o resultado
(Q = + 1 680 cal) é positivo.
b) Observe que no exercício resolvido 02 a temperatura do chumbo diminui. Ele libera calor e o resultado
(Q = −630 cal) é negativo.
∆t = 20 min ⇒ 1 min = 60 s
20 min = 1200s
Q 2508 J
P= ⇒ P= = 2,09 J / s ⇒ P = 2,09W
∆t 1200 s
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1
2 FÍSICA
04. Um corpo de massa 30 g recebe 2.100 cal para variar sua Resolução:
temperatura de −20ºC para 50ºC. Determine.
Q
a) C =
a) a capacidade térmica do corpo ∆θ
Q = 2100 cal
b) o calor específico da substância que o constitui.
∆θ = θf − θi ⇒ ∆θ = 50 − (−20) = 70ºC
2100 cal
C= = 30 cal / ºC
70 o C
C 30 cal / o C cal
b) c = ⇒ c= ⇒ c=1
m 30 g goC
t (ºC)
a) 0,10 Q = 600 . 60 = 36 000 cal
b) 0,25 120
c) 0,50
Q = m . c . ∆θ
d) 0,75
80
e) 1,00
36 000 = 600 . c . (120 − 40)
40
c = 0,75 cal/g ºC
te (min)
20 40 60
Alternativa D
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física 3
∆θ = 40 ºC ∆θ = 60 ºC
a) 9/4 Q (cal)
300 A Q = m . c . ∆θ Q = m . c . ∆θ
b) 7/4
300 = mA . cA . 40 200 = mB . cB . 60
c) 5/4 200 B
d) 3/4 30 20
mA . cA = mB . cB =
100 4 6
e) 1/4
m A . cA 30 6 18 9
mB . cB = . = =
0 20 40 60 t (oC) 4 20 8 4
Alternativa A
b) Se o calor específico de A for maior que o calor Para um mesmo ∆θ, temos:
específico de B, para baixar a temperatura dos corpos
QA = m . cA . ∆θ
de 10ºC A deverá perder maior quantidade de calor.
QB = m . cB . ∆θ
c) Se o calor específico de A for maior que o calor
específico de B, A cederá mais calor rapidamente. dependendo a quantidade de calor apenas do calor específico.
d) Independente do calor específico, os corpos
Alternativa B
armazenarão a mesma quantidade de calor.
θ) de 5 g de
09.O gráfico abaixo representa a temperatura (θ Resolução:
uma substância, inicialmente a 20ºC, em função da
quantidade de calor (Q) absorvida. Determine o calor Q = 100 cal
específico desta substância.
∆θ = 60 − 20 = 40 ºC
θ (oC)
60 m = 5g
40 Q = m . c . ∆θ
100 = 5 . c . 40
20
c = 0,5 cal/g ºC
Q
0 100
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4 FÍSICA
0 10 20 tempo (s)
Alternativa C
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física 5
a) 0,1 cal/g°C
T(°C) 600 = 100 . c . (30 – 10)
0 600
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6 FÍSICA
Aquecedor de
imersão
Como
Q 40000
POT = ⇒ 1000 = ⇒ ∆t = 40s
∆t ∆t
Alternativa A
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física 7
Alternativa C
20 ºC
t (min)
10
em 10 minutos:
Q = 10 . 100 = 1 000 cal
1 000 = 50 . (TF − 20) ⇒ TF = 40 ºC
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8 FÍSICA
a) “Estou com calor”. Calor é a energia em trânsito entre corpos a diferentes temperaturas,
b) “Vou medir a febre dele”. portanto, ele é transferido de uma fonte quente a uma fonte fria.
c) “O dia está quente; estou recebendo muito calor”.
d) “O dia está frio; estou recebendo muito frio”. Alternativa C
e) As alternativas c e d estão corretas.
1.000
θf = = 50 o C
20
Nas trocas de calor: Qa + Qb = 0
25. Misturam-se 40g de água a 10ºC com 100g de água a 90ºC Resolução:
em um recipiente de 200g e calor específico 0,2 cal/gºC.
Determine a temperatura final atingida. Qágua fria + Qágua quente + Qrecipiente = 0
m . c . ∆θ + m . c . ∆θ + m . c . ∆θ = 0
40 . 1 . (θ – 10) + 100 . 1 . (θ – 90) + 200 . 0,2 . (θ – 90) = 0
40θ – 400 + 100θ – 9000 + 40θ – 3600 = 0
180θ – 13000 = 0
180θ = 13000
θ = 72,2oC
26. Para se fundir um sólido são gastos 100.000 cal. Sendo a Resolução:
massa do sólido 100g e estando o mesmo na temperatura Q
Q=m .L = L=
de fusão, no início do processo, qual o calor latente de m
fusão deste sólido? Q = 100 000cal
100 000 cal
m = 100g ⇒ L= ⇒ L = 1 000cal/g
100 g
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física 9
27. Qual a quantidade de calor necessária para transformar Resolução: Construindo-se o gráfico θ x Q, temos:
10g de gelo a −10ºC em 10g de vapor a 110ºC?
θ (ºC)
Dados: 110
V
cgelo = 0,5cal/gºC Lvapor = 540cal/g 100
IV
Lfusão = 80 cal/g c vapor = 0,48cal/gºC
III
cágua = 1 cal/gºC
II (Q)
I
−10
QI = m . cgelo ∆θ
QII = m . Lfusão
QIII = m . cágua ∆θ
QIV = m . Lvapor
QV = m . cvapor ∆θ
28. Misturam-se 100g de água a 90ºC com 40g de água a 10ºC. Resolução:
Qual a temperatura final? QC + QR = 0
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10 FÍSICA
−5 250 + 105 m = 0
m = 50 g
30. Num calorímetro ideal, misturam-se 200g de gelo a 0ºC com Resolução:
200g de água a 40ºC. O calor de fusão do gelo é de
80 cal/g. Qual a temperatura de equilíbrio térmico e qual a Q = m . c . ∆θ
massa do gelo que se funde? Q = 200 . 1 . 40 = 8 000 cal (para água ir a 0 ºC)
Com isso, consigo fundir:
8 000 = 80 . m
m = 100 g e T = 0º C
a) 10ºC Alternativa D
b) 20ºC
c) 30ºC
d) 40ºC
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física 11
Calor específico da água: 1,0 cal/gºC 200 . 1 (20 − 0) + 250 . c . (20 − 40) = 0
Desprezam-se as trocas de calor com outros sistemas. 4 000 − 5 000 . c = 0
a) 0,25 4
b) 0,50 c = = 0,8 cal/g ºC
5
c) 0,80
d) 1,00 Alternativa C
e) 1,25
a) 18 minutos 70 QL = mL ⇒ QL = 540 . m
60
b) 27 minutos
50
c) 36 minutos Logo, temos: 40 m → 4 minutos
40
d) 45 minutos 540 m → ∆t ⇒ ∆t = 54 minutos
30
e) 54 minutos
Alternativa E
t (min)
1 2 3 4 5
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12 FÍSICA
QC + QR1 + QR2 = 0
MA . 1 . (1 − 25) + MG . L + MG . 1 . (1 − 0) = 0
−24MA + 80 MG + MG = 0
81MG = 24MA
Com 4 blocos de gelo: Para trazer a água de 25ºC para 0ºC, ela deve
25 . 81M G
ceder: Q = MA . 1 . 25 = 25 MA = = 84,375MG
24
Para derreter todo o gelo, seriam necessárias: Q = 2MG . L = 160MG
Logo, a quantidade de calor cedida pela água é suficiente para derreter
apenas parte do gelo.
Alternativa D
a) 8,7 g.
b) 10,0 g.
c) 12,5 g.
d) 50,0 g.
e) 60,3 g.
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física 13
Substituindo-se c e d em e, vem:
m . Lf = 12 . m . 5 ⇒ Lf = 60cal/g
Alternativa C
Alternativa D Alternativa B
43. (PUC) Tem-se 50g de gelo a 0ºC. Que quantidade de calor Resolução:
devemos fornecer à massa de gelo para obter 50g de água
a 10ºC?
Q = Q 1 + Q2
Lf = 80 cal/g, calor específico da água
c = 1,0 cal/gºC e ponto de fusão do gelo 0ºC. Q = m . L + m . c . ∆θ
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14 FÍSICA
0 1 2 3 4 tempo (min)
20 000 = m . 80
m = 250 g (água) a 0°C
a) 8 4 000 = m . 80
b) 4
m = 50 g
c) 50
d) zero Todo o gelo derrete, mas a temperatura de equilíbrio é 0º C.
e) 80 Alternativa D
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física 15
7
m . c2 . ∆θ1 = – m2 . c2 . ∆θ2
3 2
7
(T − 40) = − (TF − 80)
3 F
10 TF = 520
TF = 52 ºC
Alternativa A
2 000
a) 10 minutos . ∆t = 100 000 . 1 . (40 − 15)
b) 20 minutos 4,2
c) 40 minutos ∆t = 5 250 s ou 87,5 minutos
d) 80 minutos
Alternativa D
e) 160 minutos
c = 0,75 cal/g ºC
a) 0,10 120
b) 0,25 Alternativa D
c) 0,50
40
d) 0,75
e) 1,00
0 t (min)
30 60
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16 FÍSICA
F θX IJ
= cY . G
a) 2,5
2 . cX .
H2K
b) 2,0
c) 1,5 cY c 1
cX = ⇒ X = = 0,5
d) 1,0 2 cY 2
e) 0,5
Alternativa E
20
t (min)
0 1,0 3,7
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física 17
55. (PUC) Quando passamos álcool na pele, sentimos que ela Resolução:
esfria naquele local. Isso se deve ao fato do álcool:
O álcool retira calor da nossa pele muito rapidamente, fazendo com
a) ser normalmente mais frio que a pele que tenhamos sensação de frio.
b) ser normalmente mais frio que o ar
Alternativa C
c) absorver o calor da pele para evaporar-se
d) ser um isolante térmico
e) ter baixa densidade
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18 FÍSICA
b) 2,1 x 103 s
∆t = 2 100 s ⇒ ∆
∆t = 2,1 . 103s
c) 5 x 102 s
d) 1,2 x 102 s Alternativa B
e) 5 x 103 s
a) 7,9kcal CAl = 0,215 cal/g.ºC O calor produzido por grama de carbono e dióxido de carbono é:
b) 7,8kcal CH
2O
= 1,00 cal / g . ºC 5g — 39445
c) 39kcal
1g — x x = 7889 cal = 7,889 kcal
d) 57,5kcal
. A . ∆θ A
KAlternativa
e) 11,5kcal A
∆θ = 400ºC
60. (FUVEST) O calor do sol chega à Terra por um processo de: Resolução:
a) condutibilidade, através das moléculas. A forma de transferência de calor que ocorre no vácuo é a radiação.
b) convecção, por aquecimento do meio. A condução e a convecção necessitam de um meio material para ocorrer.
c) difusão de partículas no vácuo.
Alternativa D
d) radiação, que pode ocorrer no vácuo.
e) transdução, ligada ao plasma (4o estado da matéria).
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física 19
61. (MACK) Numa noite fria, preferimos usar cobertores de lã para nos Resolução:
cobrirmos. No entanto, antes de deitarmos, mesmo que existam vários
cobertores sobre a cama, percebemos que ela está fria, e somente nos Alternativa C
aquecemos depois que estamos sob os cobertores há algum tempo. Isso
se explica porque:
62. (UNITAU) Um faquir demonstra sua arte entrando num forno muito Resolução:
aquecido. É preferível que ele vá:
Alternativa D
a) despido.
b) envolto em roupa de linho bem fino.
c) envolto em roupa de lã.
d) envolto em roupa de lã recoberta de alumínio.
64. (MACK/2002) Uma das razões que faz a água próxima à superfície livre de Resolução:
alguns lagos congelar no inverno, em regiões de baixas temperaturas, é o
fato de que ao ser resfriada, no intervalo aproximado de 4°C a 0°C, ela Alternativa A
sofre um processo de dilatação. Com isso, seu volume _________ e sua
densidade ____________. Desprezando os efeitos da irradiação térmica,
durante esse resfriamento a água do fundo do lago não consegue atingir
a superfície livre, pois não ocorre mais a ____________ e sua temperatura
diminuir, devido ao processo de __________.
As informações que preenchem corretamente as lacunas, na ordem de
leitura, são, respectivamente:
a) aumenta, diminui, convecção térmica e condução térmica.
b) diminui, aumenta, convecção térmica e condução térmica.
c) aumenta, diminui, condução térmica e convecção térmica.
d) diminui, aumenta, condução térmica e convenção térmica.
e) aumenta, aumenta, condução térmica e convecção térmica.
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20 FÍSICA
Resolução:
Alternativa A
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física 21
As garrafas térmicas são frascos de paredes duplas, entre as quais é feito vácuo. As faces destas paredes que estão na frente são
prateadas.
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22 FÍSICA
Alternativa D
tela
cubos de gelo
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física 23
a) irradiação
b) convecção
c) condução
d) radiação
e) emissão
a) O calor se propaga, no vácuo, por radiação. Na mudança de fase, uma substância pura pode receber calor, esse
b) Um corpo escuro absorve maior quantidade de radiação processo ocorre à temperatura constante.
térmica do que um corpo claro.
c) Se o congelador fosse colocado na parte inferior de Alternativa E
uma geladeira, não haveria formação das correntes de
convecção.
d) Uma pessoa sente frio quando ela perde calor
rapidamente para o meio ambiente.
e) Não se pode adicionar calor a um corpo sem aumentar
a sua temperatura.
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24 FÍSICA
78. (UF-GO) Analise as afirmações: 80. (UNICAMP) Misturam-se 200 g de água a 20oC com 800 g de gelo
a 0oC. Admitindo-se que há troca de calor apenas entre a água e
I. Uma pessoa sente frio quando perde calor
o gelo, pergunta-se:
rapidamente para o meio ambiente.
II. Quando tocamos em uma peça de metal e em um
calor específico da água = 1 cal/g oC
pedaço de madeira, ambos à mesma temperatura,
calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g
o metal nos dá a sensação de estar mais frio do
que a madeira porque, sendo o metal melhor
a) Qual será a temperatura final da mistura ?
condutor térmico do que a madeira, haverá uma
b) Qual será a massa final de líquido ?
menor transferência de calor de nossa mão para
a peça metálica do que para o pedaço de madeira. Resolução:
III. Um pássaro eriça suas penas no inverno para
manter ar entre elas, evitando que haja a) Calor necessário para derreter o gelo:
Q = mL = 800 . 80 = 64 000 cal
transferência de calor de seu corpo para o meio
ambiente. Calor fornecido pela água em seu resfriamento até 0ºC:
IV. Nas mesmas condições, um corpo escuro absorve Q = m . c . ∆θ = 200 . 1 . 20 = 4000 cal
mais quantidade de radiação térmica do que um Não há calor suficiente para derreter todo o gelo, assim, a temperatura
corpo claro. final do sistema é de 0ºC.
Podemos afirmar que: Tƒ = 0°C
a) I e II são corretas. b) Q = mL
b) I e III são corretas. 4000 = m . 80
c) I, II e III são corretas. m = 50g
d) II, III e IV são corretas. Derreteram 50g de gelo
e) I, III e IV são corretas. mL = 200 + 50
mL = 250g
Resolução:
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física 25
10 = 5 . c = (22 – 20)
a) 1,0 x 10–4 J/ºC . kg
b) 0,20 x 10–4 JºC . kg c = 1 J/g°C = 1000 J/°C . kg
c) 1,0 J/ºC . kg Alternativa E
d) 25 x 103 J/ºC . kg
e) 1,0 x 103 J/ºC . kg
temperatura Alternativa E
a) liquefação D
B C
b) solidificação
c) condensação A
d) variação do calor sensível
e) fusão
Q = 30 . 30 = 900 cal
t (ºC)
900 = 30 . L
80
L = 30 cal/g
60
40
b) Em T = 70 ºC, te = 77,5 min
20
Em T = 80 ºC, te = 80 min
75 = 30 . c . 10
a) Qual é o calor latente da transição? c = 0,25 cal/g ºC
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26 FÍSICA
60 000 . c = 15 000
c = 0,25 cal/g°C
88. (PUC) Numa cavidade efetuada num bloco de gelo a 0oC, Resolução:
coloca-se uma barra de cobre de 200 g à temperatura de 80oC.
Após atingido o equilíbrio térmico, qual é a massa de água Qc + QA = 0
existente na cavidade? mc . cc . ∆θc + mAL = 0
200 . 0,092 . (0 – 80) + m . 80 = 0
ccobre = 0,092 cal/g oC
80m = 200 . 0,092 . 80
Lfusão = 80 cal/g
m = 18,4 g
a) 9,20 g
b) 147 g Alternativa E
c) 1470 g
d) 36,8 g
e) 18,4 g
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