Calorimetria-Exercícios Resolvidos-2

Gabarito e Comentários no final

Exercício-01 (ITA)

São dados dois cubos A e B de mesmo material e inicialmente à mesma temperatura T1.  O cubo A tem aresta a e o cubo B, aresta b, tal que a = 2b.  Se ambos os cubos são trazidos à temperatura T2<T1, então, se o cubo B cede ao ambiente uma quantidade de calor Q, o cubo A cederá:

a) 2Q          b) 4Q          c) 8Q          d) Q         e) n.d.a

Exercício-02 (UF-Fluminense)

Três recipientes cilíndricos (1, 2, 3) de massas iguais contendo substâncias líquidas são aquecidos por fontes de calor de mesma potência térmica.  Comparando-se simultaneamente nos três recipientes obtém-se o diagrama anexo; cuja interpretação nos permite afirmar:

a) Se o líquido dos três recipientes for o mesmo, o recipiente 3 contém a maior massa líquida;

b) Se os três recipientes contiverem massas iguais de líquidos diferentes a reta 1 corresponderá ao líquido de maior calor específico;

c) Para um mesmo líquido contido nos três recipientes, as retas deveriam se superpor independendo da massa;

d) A reta 3 é, por certo, relativa ao conjunto (recipiente mais líquido) de maior capacidade térmica;

e) n.d.a.

Exercício-03 (Mack)

Uma amostra de 5 g de um líquido absorve 50 cal por minuto, aquecendo-se desde a temperatura de 15ºC até a temperatura de 308 K, em três minutos.  Nessas condições, o calor específico do líquido é:

a) 0,1 cal/g.ºC    b) 0,1 cal/g.K    c) 1,5 cal/g.K    d) 7,5 cal/g.K    e) 30,0 cal/g.K

Exercício-04 (FESP)

Um corpo recebe calor de uma fonte na razão de 400 cal/min. Sua temperatura sofre uma elevação de 200 ºC em 10 minutos.  A capacidade do corpo é:

a) 400 cal/ºC        b) 200 cal/ºC        c) 40 cal/ºC       d) 20 cal/ºC       e) n.d.a.

Exercício-05 (UE-Londrina)

Um aquecedor elétrico eleva de 10 ºC a temperatura de 1.000 g de água em 10 minutos. Se utilizarmos esse aquecedor durante 10 minutos para aquecermos 1.000 g de óleo, qual será a elevação da temperatura do óleo? (calor específico da água: 1,0 cal/g.ºC; calor específico do óleo: 0,5 cal/g.ºC).

a) 10ºC          b) 20ºC          c) 40ºC          d) 50ºC          e) 100ºC

Exercício-06

100 gramas de certa substância levam 10 minutos para sofrer um aquecimento de 90ºC.   Sendo 0,3 cal/gºC seu calor específico, o fluxo da fonte vale:

a) 250 cal/min        b) 340 cal/min        c) 270 cal/min        d) n.d.a.

Exercício-07 (FM – Santos)

O gráfico da figura representa a quantidade de calor recebida por um corpo em função da temperatura.  Este gráfico, também, faz parte das questões 8 e 9.

A capacidade térmica do corpo em cal/ºC é:

a) 40         b) 480            c) 24           d) 6.000       e) um valor diferente desses

Exercício-08 (FM – Santos)

Se o calor específico for 0,2 cal/gºC, a massa do corpo é de: (utilizar o gráfico da questão 7 e eventualmente, utilizar o resultado da mesma questão.

a) 125        b) 1.000       c) 200         d) 2.000       e) um valor diferente desses

Exercício-09 (FM – Santos)

Se o corpo atingiu o ponto B em 12 minutos, a fonte fornece calor, em cal/min, à razão de:

a) 40        b) 12       c) 480       d) 1.000      e) um valor diferente desses

Exercício-10

Um corpo absorve calor de uma fonte à razão de 1.000 cal/min.  O gráfico da temperatura do corpo em função do tempo está indicado abaixo.  A capacidade calorífica (ou capacidade térmica) do corpo em cal/ºC será:

a) 4,18x107         b) 200         c) 427         d) 500          e) n.d.a.

Gabarito e Comentários

Exercício-1) Alternativa: c

Justificativa:

Cubo B cede ao ambiente uma quantidade de calor Q.

Cubo A 

Exercício-2) Alternativa: b

Justificativa:

A alternativa a está incorreta porque se os líquidos são iguais e fontes de calor têm a mesma potência, o líquido com maior massa esquenta menos então seria recipiente 1 e o recipiente 3 é o que contém menor massa.  É só analisar a fórmula abaixo.

A alternativa b está correta, pois, os recipientes contêm massas iguais e fontes de calor têm a mesma potência, portanto, o líquido com menor calor específico esquenta mais, logo o a reta-1 corresponde ao líquido de maior calor específico.

A alternativa c é incorreta, porque líquidos iguais, porém, massas diferentes, resultam em retas não coincidentes.

A alternativa d é incorreta, porque quanto maior a capacidade térmica, menor será a temperatura, portanto, a reta-3 corresponde ao menor capacidade térmica.

Exercício-3) Alternativa:c

Justificativa:

m = 5 g

Ti = 15 ºC = 288 K

Tf = 308 K

50 cal ------- 1 min

Q ------------- 3 min

Q = 150 cal

Portanto,

Q = m.c.(Tf-Ti) → 150 = 5*c*(308 – 288) → c = 1,5 cal/g.K

Exercício-4) Alternativa: d

Justificativa:

400 cal ------------ 1 min

Q -----------------  10 min

Q = 4000 cal

Δθ = 200 ºC

Q = m*c*Δθ = C*Δθ → C = Q/Δθ = 4000/200 = 20 → Q = 20 cal/ºC

Exercício-5) Alternativa: b

Justificativa:

Quantidade de calor para aquecer água de 10 ºC em 10 min foi de:

m_água = 1000 g

c_água = 1 cal/gºC

Q_água = m_água.c.Δθ_a = 1000_*1_*10 = 10000 cal

Calculando a elevação da temperatura do óleo, utilizando a mesma quantidade de calor.

m_óleo = 1000 g

c_óleo = 0,5 cal/gºC

Q = 10000 cal

10000 = 1000*0,5*Δθ_o  → Δθ_o = 20 ºC

Exercício-6) Alternativa: c

Justificativa:

m = 100 g

Δt = 10 min

c = 0,3 cal/g.ºC

Δθ = 90 ºC

Q = m.c.Δθ = 100.0,3.90 = 2700 cal

2700 cal --------- 10 min

X ------------------  1 min

X = 270 cal/min

Exercício-7) Alternativa: a

Justificativa:

De gráfico:

ΔQ = 500 – 20 = 480 cal

Δθ = 12 ºC

ΔQ = m.c.Δθ ↔ ΔQ = C.Δθ ↔ 480 = C.12 ↔ C = 40 cal/ºC

Exercício-8) Alternativa: c

Justificativa:

c = 0,2 cal/g.ºC

m = ?

Q = 480 cal

Δθ = 12 ºC

Q = m.c. Δθ  ↔ 480 = m.0,2.12 ↔ m = 200 g

Exercício-9) Alternativa: a

Justificativa:

Q = 480 cal   --------  12 min

x -----------------------   1 min

x = 480/12 = 40 cal

Portanto, a fonte fornece calor a uma taxa de 40 cal/min.

Exercício-10) Alternativa: d

Justificativa:

Δt = 50 – 30 = 20 ºC

Q = 1000 cal  (em 1 min)

1000 cal ------- 1 min

x ----------------- 10 min

x = 10000 cal

Q = m.c. Δt = C. Δt → C = Q/ Δt = 10000/20 → C = 500 cal/ºC