Exercícios Complementares

Aula 04

Frente B

Termofísica IB : “Termometria, Calorimetria,

Dilatação e Gases Ideais”

Páginas 141 até 145

Quadro de Equações

°C–1

°C–1

°C–1

°C

g

calcal/g.°C

cal/g

W s

J

K

L

atm

m2m2

m3m3

m mcal

g

°C

°C

°C

Questão 01 . Famema 2019 . Pág 141 – Em uma bolsa térmica foram despejados 800 mL de água à temperatura de 90°C.

Passadas algumas horas, a água se encontrava a 15°C. Sabendo que o calor específico da água é 1,0 cal/(g·°C), que a densidade

da água é 1,0 g/mL e admitindo que 1 cal equivale a 4,2 J, o valor absoluto da energia térmica dissipada pela água contida nessa

bolsa térmica foi, aproximadamente:

a) 220 kJ.

b) 300 kJ.

c) 50 kJ.

d) 140 kJ.

e) 250 kJ.

Questão 02 . Famerp 2016 . Pág 142 – Para realizar um experimento no litoral, um cientista precisa de 8 litros de água a 80 °C.

Como não dispõe de um termômetro, decide misturar uma porção de água a 0 °C com outra a 100 °C. Ele obtém água a 0 °C a

partir de uma mistura, em equilíbrio térmico, de água líquida com gelo fundente, e água a 100 °C, a partir de água em ebulição.

Considerando que haja troca de calor apenas entre as duas porções de água, os volumes, em litros, de água a 0 °C e de água a

100 °C que o cientista deve misturar para obter água a 80 °C são iguais, respectivamente, a

a) 1,6 e 6,4.

b) 3,2 e 4,8.

c) 4,0 e 4,0.

d) 2,4 e 5,6.

e) 5,2 e 2,8.

Questão 03 . Famerp 2015 . Pág 142 – À temperatura de 20 °C, uma arruela (disco metálico com um orifício central) tem raio

externo R e raio interno r. Elevando-se igualmente a temperatura de todas as partes da arruela de um valor ∆θ, o raio externo

dilata-se de um valor ∆R e o raio interno dilata-se de:

a)

b)

c)

d)

e)

Questão 04 . Famerp 2019 . Pág 142 – Na ponte Rio-Niterói há aberturas, chamadas juntas de dilatação, que têm a função de

acomodar a movimentação das estruturas devido às variações de temperatura. De acordo com a empresa que administra a

ponte, no trecho sobre a Baía de Guanabara as juntas de dilatação existem a cada 400 m, com cerca de 12 cm de abertura

quando a temperatura está a 25 °C. Sabendo que o coeficiente de dilatação linear do material que compõe a estrutura da ponte

é 1,2 × 10–5 °C–1 , a máxima temperatura que o trecho da ponte sobre a Baía de Guanabara pode atingir, sem que suas partes se

comprimam umas contra as outras, é

a) 70 °C.

b) 65 °C.

c) 55 °C.

d) 50 °C.

e) 45 °C.

4

1ΔL = 12 x 10–2 m

L0

θ0

0,25

Questão 05 . Unitau Inverno 2017 . Pág 143 – Podemos usar o calorímetro de escoamento para medir o calor específico de um

líquido. Essa técnica consiste em medir a diferença de temperatura entre os pontos de entrada e saída de uma corrente de

líquido que recebe calor a uma taxa constante. Numa experiência em um laboratório, um líquido com densidade de 0,50 g/cm3

passava nesse calorímetro com vazão de 10,0 g/segundo. No estado permanente, a diferença de temperatura, entre a entrada e

a saída, era de 20°C , e o calorímetro fornecia calor ao líquido numa taxa de 420 J/s. Dado: 1 cal = 4,2 J. É correto afirmar que o

calor específico do líquido era de:

a) 1,2 cal/g.°C.

b) 1,04 cal/g.°C.

c) 1,0 cal/g.°C.

d) 0,12 cal/g.°C.

e) 0,1 cal/g.°C.

passando de “Joule” para

“caloria”.

Δθ

Questão 07 . Unitau 2017 . Pág 144 – Um recipiente de vidro tem um volume interno de 800 mm3 e está completamente cheio

de um líquido desconhecido, quando a temperatura do sistema é de 20 0C. Ao aquecer o conjunto até 90 0C, observa-se que o

volume do líquido extravasado é de 5,60 mm3. Sabendo que o coeficiente de dilatação volumétrica do recipiente é de 7,0 × 10–4

°C–1, é CORRETO afirmar que o coeficiente de dilatação volumétrica real do líquido é de:

a) 8,0 x 10-4 °C-1.

b) 7,0 x 10-4 °C-1.

c) 1,0 x 10-4 °C-1.

d) 6,0 x 10-4 °C-1.

e) 5,0 x 10-4 °C-1.

Questão 08 . Unitau 2018 . Pág 144 – Considere um processo termodinâmico que evolui de A até B, para o qual foram

fornecidas 400 cal de calor e, simultaneamente, foi realizado trabalho sobre o mesmo, conforme o gráfico P x V abaixo. É

CORRETO afirmar que a energia interna do sistema, admitindo que 1 cal = 4,2 J, teve uma variação de:

a) 2000 cal.

b) 500 cal.

c) 2000 J.

d) 500 J.

e) 50 cal.

Q = 1680 J

passando de “Joule” para

“caloria”.

Questão 09 . Fuvest 2017 . Pág 145 – No início do século XX, Pierre Curie e colaboradores, em uma experiência para determinar

características do recém descoberto elemento químico rádio, colocaram uma pequena quantidade desse material em um

calorímetro e verificaram que 1,30 grama de água líquida ia do ponto de congelamento ao ponto de ebulição em uma hora. A

potência média liberada pelo rádio nesse período de tempo foi, aproximadamente:

a) 0,06 W.

b) 0,10 W.

c) 0,14 W.

d) 0,18 W.

e) 0,22 W.

26

180

13

90

Questão 10 . Unitau 2017 . Pág 145 – A figura abaixo mostra o diagrama da pressão em função do volume de um sistema

termodinâmico relativo a um gás ideal, que sofre duas sucessivas transformações A → B e de B → C. Sobre os processos

apresentados, é CORRETO afirmar:

a) A transformação A → B é isocórica.

b) A transformação de B → C é isobárica.

c) A temperatura do sistema termodinâmico no ponto B é a metade da temperatura no ponto A.

d) A temperatura do sistema termodinâmico no ponto C é seis vezes a temperatura no ponto A.

e) A temperatura do sistema termodinâmico no ponto C é igual à temperatura do ponto A.

QUESTÃO EXTRA 01 - Qual é a quantidade de calor necessária e suficiente, em calorias, que deve ser usada para elevar a

temperatura de um bloco de gelo, de 10,0 g, de –10°C para 110°C?

a) 1100.

b) 2720.

c) 3740.

d) 7000.

e) 7300.

QUESTÃO EXTRA 02 - Um calorímetro ideal possui em seu interior 1 kg de gelo a – 50°C. Por meio de um aparelho elétrico,

esse gelo recebe energia até que se transforme em vapor, a 100°C. Considere: cgelo = 0,5 cal/g°C; cágua = 1 cal/g°C; Lfusão = 80

cal/g; Lvaporização = 540 cal/g. Construa a curva de aquecimento tendo, no eixo horizontal, as quantidades de calor para cada

etapa do aquecimento e, no eixo vertical, as temperaturas em °C.

25

105 205 745

QUESTÃO EXTRA 03 - Vamos colocar em contato térmico 200 g de água a 50 °C com 100 g de gelo a – 10 °C. Supondo que as

trocas de calor se processem apenas entre a água e o gelo, qual será a temperatura final de equilíbrio térmico? Dados: calor

específico do gelo = 0,50 cal/g °C; calor específico da água = 1,0 cal/g °C; calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g.

QUESTÃO EXTRA 04 (ITA 2012) - Conforme a figura, um circuito elétrico dispõe de uma fonte de tensão de 100 V e de dois

resistores, cada qual de 0,50 Ω. Um resistor encontra-se imerso no recipiente contendo 2,0 kg de água com temperatura inicial

de 20°C, calor específico 4,18 kJ/kg.°C e calor latente de vaporização 2230 kJ/kg. Com a chave S fechada, a corrente elétrica do

circuito faz com que o resistor imerso dissipe calor, que é integralmente absorvido pela água. Durante o processo, o sistema

é isolado termicamente e a temperatura da água permanece sempre homogênea.

QUESTÃO EXTRA 05 (Unifesp 2016) - Considere um copo de vidro de 100 g contendo 200 g de água líquida, ambos inicialmente em equilíbrio

térmico a 20°C. O copo e a água líquida foram aquecidos até o equilíbrio térmico a 50°C, em um ambiente fechado por paredes adiabáticas,

com vapor de água inicialmente a 120°C. A tabela apresenta valores de calores específicos e latentes das substâncias envolvidas nesse

processo. Considerando os dados da tabela, que todo o calor perdido pelo vapor tenha sido absorvido pelo copo com água líquida e que o

processo tenha ocorrido ao nível do mar, calcule:

a) a quantidade de calor, em cal, necessária para elevar a temperatura do copo com água líquida de 20°C para 50°C.

b) a massa de vapor de água, em gramas, necessária para elevar a temperatura do copo com água líquida até atingir o equilíbrio térmico a

50°C.

a)

b)