Calorimetria

Resolução das atividades complementares
Física
2
F5 — Calorimetria
p. 8
1 (UFSC) Com relação aos conceitos de calor, temperatura e energia interna, assinale a(s)
proposição(ões) CORRETA(S).
(01)Para se admitir a existência de calor são necessários, pelo menos, dois sistemas.
(02)Associa-se à existência de calor de qualquer corpo, pois todo corpo possui calor.
(04)Calor é a energia contida em um corpo.
(08)Quando as extremidades de uma barra metálica estão a temperaturas diferentes, a extremidade
submetida à temperatura maior contém mais calor do que a outra.
(16)Duas esferas de mesmo material e de massas diferentes, após ficarem durante muito tempo em um
forno a 160 °C, são retiradas deste e imediatamente colocadas em contato. Logo em seguida, pode-se
afirmar, o calor contido na esfera de maior massa passa para a de menor massa.
(32)Se colocarmos um termômetro, em um dia em que a temperatura está a 25 °C, em água a uma
temperatura mais elevada, a energia interna do termômetro aumentará. Soma 5 (01 1 32) 5 33
Resolução:
01.Correta. Calor é energia que se transfere de um corpo (sistema) para outro, quando existe uma
diferença de temperatura entre eles.
02.Errada.
04.Errada.
08.Errada. Trata-se de um só corpo, logo não se aplica o conceito de calor.
16.Errada. Não, pois as temperaturas são iguais.
32.Correta. Sim, pois o termômetro entrará em equilíbrio térmico com a água. Sua temperatura irá
aumentar, o que significa aumento da sua energia interna.
Soma 5 (01 1 32) 5 33
2 (UFPI) Ao aquecermos 200 g de água de 14,5 °C a 15,5 °C, a energia consumida, em joule, é
aproximadamente de:
(Dados: cágua 5 1 cal/g°C; 1 cal 5 4,18 J.)
a) 48
c) 200
e) 837
b) 83,7
d) 480
Resolução:
Dados: m 5 200 g 5 200 ? 1023 kg; Du 5 15,5 °C 2 14,5 °C 5 1,0 °C
c água 5 1 cal 5 1 ? 4,18 23 J
→ c água 5 4 180 J
g°C
kg°C
10 kg°C
A energia consumida é dada por:
Q 5 mcDu → Q 5 200 ? 1 023 ? 4 180 ? 1 → Q 5 836 J
3 Um corpo de massa igual a 10 kg recebeu 20 kcal e sua temperatura passou de 50 °C para 100 °C.
a) Qual o calor específico desse corpo? c 5 0,04 cal/g°C
b) Qual a capacidade térmica desse corpo? C 5 400 cal/°C
Resolução:
 m 5 10 kg 5 10 000 g
Q 5 20 kcal 5 20 000 cal
a) Dados: 
i 5 50 °C
f 5 100 °C
Q 5 mc (uf 2 ui) → 20 000 5 10 000 ? c ? (100 2 50) → c 5 0,04 cal/g°C
b) C 5 mc → C 5 10 000 ? 0,04 → C 5 400 cal/°C
4 (EsPCEx-SP) O gráfico a seguir representa a temperatura  de um bloco de ferro de massa igual a
1,5 kg e calor específico igual a 0,11 cal/g°C, em função do tempo (t).
A fonte de calor trabalha com uma potência constante e todo o calor por ela liberado é absorvido pelo bloco.
Nesse caso, a potência da fonte vale:
a) 297 cal/min
c) 495 cal/min
e) 165 cal/min
b) 396 cal/min d) 660 cal/min
Resolução:
Dados: m 5 1,5 kg 5 1 500 g; c 5 0,11 cal/g°C
Do gráfico: Du 5 60 2 15 5 45 °C
Cálculo da quantidade de calor recebida pelo bloco:
Q 5 mcDu → Q 5 1 500 ? 0,11 ? 45 → Q 5 7 425 cal
Em 25 minutos a energia é Q e a potência da fonte será:
7 425
P5 Q → P5
→ P 5 297 cal/min
Dt
25
5 (AFA-SP) Um recipiente contendo um litro de água é colocado em
contato com uma fonte de calor, de fluxo constante e igual a 5 000 cal/min,
que permanece ligada durante um certo tempo. O gráfico ao lado mostra como
varia a temperatura da água em função do tempo, antes e depois da fonte ser
desligada.
Sabendo-se que o calor específico da água é 1 cal/g°C e que sua densidade é
1 000 g/L, pode-se afirmar que
a) enquanto a fonte permanece ligada, todo o calor fornecido por ela é absorvido
pela água.
b) a quantidade de calor recebida pela água entre 0 e 5 minutos e a quantidade de calor perdida por ela
entre 15 e 35 minutos são iguais.
c) nos primeiros 15 minutos, a quantidade de calor perdida para o ambiente é maior que a recebida pela água.
d) após a fonte ser desligada a água perde para o ambiente 750 cal a cada minuto.
Resolução:
Sendo P 5 5 000 cal/min e observando o gráfico, temos:
a) Não.
Qfonte 5 5 000 ? 15 → Qfonte 5 75 000 cal
Qágua 5 mcDu → Qágua 5 1 000 ? 1(72 2 27) → Qágua 5 45 000 cal
b) Não.
Cálculo de u para t 5 5 min:
72 2 27
 2 27
5
→ 45 5  − 27 →  2 27 5 15 →  5 42 °C
15 2 0
520
15
5
Qágua 5 mcDu → Qágua 5 1 000 ? 1(42 2 0) → Qágua 5 42 000 cal
Qperdida 5 mcDu → Qperdida 5 1 000 ? 1(57 2 72) → Qperdida 5 215 000 cal
c) Não.
Qágua 5 45 000 cal
Qperdida 5 75 000 2 45 000 5 30 000 cal
d) Sim.
Qperdida/min 5 215 000 cal/20 min → Qperdida/min 5 2750 cal/min
p. 12
6 Pesquise ou consulte um nutricionista para responder:
a) Qual a necessidade diária de energia (em calorias) recomendada pela OMS (Organização Mundial da
Saúde) de uma criança, um jovem e um adulto (homem e mulher).
b) Elabore uma dieta para você, respeitando as normas mundiais.
Resposta pessoal.
7 (Unicamp-SP) As temperaturas nas grandes cidades são mais altas do que nas regiões vizinhas
não povoadas, formando “ilhas urbanas de calor”. Uma das causas desse efeito é o calor absorvido pelas
superfícies escuras, como as ruas asfaltadas e as coberturas de prédios. A substituição de materiais escuros
por materiais alternativos claros reduziria esse efeito. A figura mostra a temperatura do pavimento de dois
estacionamentos, um recoberto com asfalto e o outro com um material alternativo, ao longo de um dia
ensolarado.
a) Qual curva corresponde ao asfalto? Curva A.
b) Qual é a diferença máxima de temperatura entre os dois pavimentos durante o período apresentado? 10 °C
c) O asfalto aumenta de temperatura entre 8h00min e 13h00min. Em um pavimento asfaltado de
10 000 m2 e com uma espessura de 0,1 m, qual a quantidade de calor necessária para aquecer o asfalto
nesse período? Despreze as perdas de calor. A densidade do asfalto é 2 300 kg/m3 e seu calor específico é
c 5 0,75 kJ/kg°C. > 4,3 ? 107 kJ
H
Resolução:
a) A curva A corresponde ao pavimento recoberto por asfalto, pois, de acordo com o enunciado, deve
apresentar temperaturas mais altas ao longo do período.
b) A partir dos gráficos que representam as temperaturas, observa-se que a maior diferença ocorre às
12 h. A diferença, nesse instante, entre as temperaturas é:
Du 5 uA 2 uB → Du 5 54 2 44 → Du 5 10 °C
c) O volume de asfalto aplicado ao pavimento é dado por:
volume 5 área 3 espessura → V 5 10 000 3 0,1 → V 5 1 000 m3
Como a densidade do asfalto é de 2 300 kg/m3 e massa 5 densidade 3 volume, concluímos que:
m 5 2 300 3 1 000, ou seja: m 5 2,3 3 106 kg.
Uma vez que no intervalo de tempo entre 8 h e 13 h a temperatura do asfalto se eleva de 31 °C a
56 °C, a quantidade de calor necessária é de :
Q 5 mcDu, logo: Q 5 2,3 ? 106 ? 0,75 ? 25
Portanto: Q . 4,3 ? 107 kJ
8 (UFU-MG) Em torno de 1850, o físico James P. Joule desenvolveu um equipamento para medir
equivalente mecânico em energia térmica. Esse equipamento consistia de um peso conhecido preso a uma
corda, de forma que, quando o peso caía, um sistema de pás era acionado, aquecendo a água do recipiente,
como mostra a figura.
Joule usou um peso de massa M 5 10 kg, caindo de uma altura de 5 m, em
um local onde a aceleração da gravidade valia 10 m/s2. Deixando o peso cair
5 vezes, Joule observou que a temperatura dos 400 g de água no recipiente
aumentou em 1,5 °C.
(Dado: calor específico da água: 1 cal/g°C.)
Com base no experimento de Joule, pode-se concluir que
a) 2 500 J de energia potencial transformaram-se em 600 cal de calor.
b) 4,17 cal correspondem a 1 J.
c) a quantidade de calor recebida pela água foi de 0,6 cal.
d) energia potencial e quantidade de calor nunca podem ser comparadas.
Resolução:
a) Cálculo da energia potencial gravitacional:
Ep 5 Mgh → Ep 5 10 ? 10 ? 5 → Ep 5 500 J
Em 5 quedas, Ep 5 2 500 J.
O calor absorvido pela água é:
Q 5 mcDu → Q 5 400 ? 1 ? 1,5 → Q 5 600 cal
b) Estabelecendo uma regra de três simples:
600 cal —— 2 500 J
x 5 0,24 cal
x —— 1 J
c) Falsa.
d) Falsa.
Alternativa a.
p. 13
9 (Fatec-SP) Uma torneira elétrica tem potência constante de 4,2  103 W ou 1,0  103 cal/s. Deseja-se
elevar de 10 °C a temperatura da água que passa por essa torneira. Considerando-se o calor específico da
água 1,0 cal/g°C, a massa de água que deverá passar pela torneira num segundo é, em gramas,
a) 10
c) 200
e) 800
b) 100
d) 400
Resolução:
Usando-se a expressão da potência, temos: Pot 5 Q
Dt
Como não ocorreu mudança de estado, vem: Pot 5 mcD
Dt
P
Assim:  5 m 5 ot
Dt
cD
1,0 ? 103
5
(g/s)
1,0 ? 10
 5 100 g/s
10 (Unifesp-SP) Avalia-se que um atleta de 60 kg, numa prova de 10 000 m rasos, desenvolve uma
potência média de 300 W. (Dado: 1 cal 5 4,2 J.)
> 1,3 ? 105 cal
a) Qual o consumo médio de calorias desse atleta, sabendo que o tempo dessa prova é de cerca de 0,50 h?
b) Admita que a velocidade do atleta é constante. Qual a intensidade média da força exercida sobre o atleta
durante a corrida? 54 N
Resolução:
a) A definição de potência é dada por: P 5 DE
Dt
Do enunciado: P 5 300 W
Dt 5 1 h 5 1 800 s
2
D
E
Assim: 300 5
→ DE 5 5,4 ? 105 J
1 800
Como 1 cal corresponde a 4,2 J: 1 cal —— 4,2 J
x —— 5,4 ? 105 J → x > 1,3 ? 105 cal
b) A força em questão é a componente atrito da força de contato.
T
A ? Ds ? cos 0°
Como: P 5 DE 5 A 5
Dt
Dt
Dt
A ? 10 000 ? 1
Assim: 300 5
→ A 5 54 N
1 800
11 Um corpo de massa 2,0 kg é lançado do ponto A,
conforme indicado na figura, sobre um plano horizontal,
a uma velocidade de 20 m/s. A seguir, sobe uma rampa até
atingir uma altura máxima de 2,0 m, no ponto B.
Sabe-se que o calor gerado no processo foi todo absorvido
pelo corpo e que um termômetro sensível, ligado ao corpo,
acusa uma variação de temperatura de 1 °C.
a) Determine o calor específico médio do material que constitui o corpo, em J/kg °C. c 5 180 J/kg °C
b) Indique se a altura máxima atingida pelo corpo, caso não houvesse dissipação de energia, seria maior,
menor ou igual a 2,0 m. Justifique a sua resposta. 20 m
Resolução:
0
0
a) Pelo princípio de conservação de energia: EmA 2 EmB → EcA 1 EpA 5 EcB 1 EpB 1 Edissipada
1 mv 2 5 mgh 1 E
A
B
dissipada
2 ��
��
� ��
� �
�
1 2 ? 202 5 2 ? 10 ? 2
2
400 5 40 1 Edissipada → Edissipada 5 360 J
Q 5 mcDu → 360 5 2c ? 1 → c 5 180 J/kg °C
b) Caso não houvesse dissipação de energia: EmA 5 EmB → EcA 5 EpB
mv 2A
5 mgh B → 400 5 10h B
2
2
hB 5 20 m
Justificativa → Não havendo perda de energia, toda a energia cinética é transformada em potencial, fazendo com que a altura máxima atingida seja maior.
12 O módulo da velocidade das águas de um rio é de 10 m/s pouco antes de uma queda-d’água. Ao pé da
queda existe um remanso, onde a velocidade das águas é praticamente nula. Observa-se que a temperatura
da água no remanso é 0,1 °C maior do que antes da queda. Determine a altura da queda-d’água.
(Dado: g 5 10 m/s2.) 37 m
Resolução:
10 m/s
A
h
B
Pelo princípio de conservação da energia:
EmA 5 EmB
0
0
EcA 1 EpA 5 EcB 1 EpB 1 Edissipada
1 mv 2 1 mgh 5 E
A
dissipada
2
50m 1 10mh 5 Edissipada
1 cal
4,2 J
4,2 ? 103 J
Transformando as unidades: c H2O 5
5 23
5
g °C
kg °C
10 kg °C
Determinando a altura: Edissipada 5 Q → 50 m 1 10 mh 5 mcH2ODu
m (50 1 10 h) 5 mc ? 0,1 → 50 1 10 h 5 4,2 ? 103 ? 1021 → 10h 5 420 2 50 → h 5 370 5 37 m
10
p. 21
13 O conceito de calor como uma forma de energia que flui de um corpo a outro devido a uma diferença
da temperatura entre eles é recente. Pesquise os antigos conceitos de calor: o flogístico e a teoria do
calórico.
Resposta pessoal.
14 (Uespi-PI) O material conhecido como “gelo-seco” nada mais é que dióxido de carbono (CO2) no
estado sólido, que, em condições de pressão ambiente, passa diretamente ao estado gasoso. A passagem de
estado físico representada por tal fenômeno é conhecida como:
a) vaporização.
c) condensação.
e) fusão.
b) ebulição.
d) sublimação.
Resolução:
A mudança do estado sólido direto para o estado gasoso, sem passar pelo estado líquido, chama-se
sublimação.
Alternativa d.
15 (Mack-SP) As fases de agregação para as substâncias abaixo, quando expostas a uma temperatura de
30 °C, são, respectivamente:
Materiais
mercúrio
amônia
Ponto de fusão (°C)
(1 atm)
Ponto de ebulição (°C)
(1 atm)
238,87
356,9
277,7
233,4
benzeno
5,5
80,1
naftaleno
80,0
217,0
a) sólido, líquido, gasoso e líquido.
b) líquido, sólido, líquido e gasoso.
c) líquido, gasoso, líquido e sólido.
d) gasoso, líquido, gasoso e sólido.
e) sólido, gasoso, líquido e gasoso.
Resolução:
PF (°C)
mercúrio
�38,87
amônia
�77,7
benzeno
5,5
naftaleno
30 °C
líquido
PE (°C)
30 °C
356,9
líquido
�33,4
30 °C
30 °C
gasoso
80,1
líquido
80,0
217,0
Alternativa c.
p. 22
16 (Unemat-MT) Com base nos enunciados abaixo, é correto dizer que:
1 Calor sensível é o calor trocado por um sistema e que provoca, nesse sistema, apenas variação de
temperatura.
2 Calor latente é o calor trocado por um sistema e que provoca, nesse sistema, apenas uma mudança de
estado físico.
3 A capacidade térmica de um corpo é a relação constante entre a quantidade de calor recebida e a
correspondente variação de temperatura, sendo a equação matemática escrita na forma Q 5 mc(Tf 2 Ti).
4 O calor latente de uma mudança de estado de uma substância pura mede numericamente a quantidade
de calor trocada por uma unidade de massa da substância durante aquela mudança de estado, enquanto
sua temperatura permanece constante.
Resolução:
1. Correta.
2. Correta.
3. Errada. A capacidade térmica de um corpo é a relação constante entre a quantidade de calor recebida e a correspondente variação de temperatura, sendo a equação matemática escrita na forma
Q .
C5
 f 2 i
4. Correta.
17 Determine a quantidade de calor que se deve retirar de 50 g de vapor de água a 100 °C para que se
transforme em água líquida a 100 °C. (Dado: calor latente de condensação do vapor de água Lc 5 2540 cal/g.)
27 kcal
Resolução:
O calor que devemos retirar é latente, logo:
Q 5 mLc → Q 5 50 (2540)
Q 5 227 000 cal
Q 5 227 kcal
Portanto, devemos retirar 27 kcal.
18 (UMC-SP) O gráfico apresenta a temperatura de uma certa porção de
água de massa igual a 500 g, inicialmente a 210 °C, em função do tempo.
(Dados: calor específico do gelo: 0,5 cal/g°C; calor específico da água: 1 cal/g°C;
calor de fusão do gelo: 80 cal/g.)
a) Entre os instantes 5 e 85 s,
Descreva:
coexistem dois estados físicos:
a) o estado físico do sistema entre 5 e 85 s; sólido (gelo) e líquido (água).
b) a quantidade de calor absorvida entre 0 e 5 s; 2 500 cal
c) a quantidade de calor absorvida entre 5 e 85 s; 40 000 cal
d) a quantidade de calor absorvida para levar a temperatura do corpo de 210 °C até 10 °C. 47 500 cal
Resolução:
m 5 500 g
 5 210 °C
 i
Dados : c gelo 5 0,5 cal/g°C
c
5 1,0 cal/g°C
 água
L F 5 80 cal/g
a) Entre os instantes 5 e 85 s, coexistem os dois estados físicos: sólido (gelo) e líquido (água), e nesse
intervalo está ocorrendo a mudança de fase (fusão).
b) Calculando o calor sensível: Q 5 mcDu → Q 5 500 ? 0,5 (0 2 (210)) → Q 5 2 500 cal
c) Calculando o calor latente: Q 5 mLF → Q 5 500 ? 80 → Q 5 40 000 cal
d) Determinando a quantidade de calor:
sensível
gelo
�10 °C
Q1
latente
gelo
0 °C
Q2
sensível
água
0 °C
Q3
água
10 °C
Q1 5 2 500 cal
Q2 5 40 000 cal
Q3 5 mcDu 5 500 ? 1 (10 2 0) → Q3 5 5 000 cal
Qtotal 5 Q1 1 Q2 1 Q3 → Qtotal 5 47 500 cal
19 (Efoa-MG) O gráfico ao lado representa o resultado do monitoramento
da temperatura de um metal como função do tempo durante o processo
termodinâmico.
Analisando o gráfico, é CORRETO afirmar que:
a) o metal sofreu apenas a mudança da fase líquida para a sólida.
b) o metal sofreu apenas a mudança da fase vapor para a líquida.
c) ao final do processo o metal encontra-se na fase sólida.
d) ao final do processo o metal encontra-se na fase líquida.
e) ao final do processo o metal encontra-se na fase vapor.
Resolução:
Durante todo o processo, a temperatura diminui e há dois patamares em que a temperatura se
mantém constante durante certo tempo, indicando então mudança de estado. Assim, o metal começa
no estado gasoso, resfria-se até mudar para o estado líquido, resfria-se novamente e muda para o
estado sólido e ainda se resfria mais um pouco.
Alternativa c.
20 (Furg-RS) O gráfico representa a temperatura de 10 g de um líquido, inicialmente a 0 °C, em função
do calor absorvido por ele. Quais são, respectivamente, os valores do calor específico, calor de vaporização e
temperatura de ebulição do líquido?
a) 0,2 cal , 60 cal e 90 °C g°C
g
b) 0,5 cal , 300 cal e 90 °C g°C
g
c) 0,5 cal , 60 cal e 60 °C g°C
g
d) 5,0 cal , 300 cal e 60 °C
g°C
g
e) 10,0 cal , 600 cal e 60 °C
g°C
g
Resolução:
De 0 °C a 60 °C o líquido se aquece:
Q 5 mcDu → 300 5 10 ? clíq ? (60 2 0) → 300 5 10 ? 60 ? clíq → c líq 5 300 → c líq 5 0,5 cal/g°C
600
A 60 °C o líquido recebe calor, mas não varia a temperatura; portanto muda de estado → Tebulição 5 60 °C
Q 5 mL → (900 2 300) 5 10 ? Lvap → L vap 5 600 → L vap 5 60 cal/g
10
Alternativa c.
10
21 (UEM-PR) Ao nível do mar, uma pedra de gelo de massa m gramas, a 220 °C, recebeu 7 400 calorias
de uma fonte quente e, após 4 minutos e 19 segundos, apresentou-se sob forma de vapor de água, a 120 °C.
Assinale o que for correto.
(01)A massa m é igual a 10 g.
(02)A potência da fonte quente é 28,6 W.
(04)Após receber 900 cal, a pedra de gelo derreteu completamente e a massa m transformou-se em água
líquida a 0 °C.
(08)A massa m de água líquida a 0 °C recebeu 1 kcal para elevar sua temperatura a 100 °C.
(16)A massa m de água líquida a 0 °C recebeu 5 500 cal para transformar-se completamente em vapor de
água a 100 °C.
(32)A massa m de vapor de água a 100 °C recebeu 200 cal para elevar sua temperatura a 120 °C.
(64)Das 7 400 cal fornecidas pela fonte quente à massa m, 1 200 cal foram utilizadas para elevar sua
temperatura de 220 °C a 120 °C e 6 200 cal foram utilizadas para mudar seu estado de gelo para água
líquida e de água líquida para vapor de água. Soma 5 (01 1 04 1 08 1 64) 5 77
Resolução:
01. Correto.
gelo
�20 °C
mc�T
gelo
0 °C
mL
H2O
0 °C
mc�T
H2O
100 °C
mL
vapor
100 °C
mc�T
vapor
120 °C
No processo todo:
Q 5 (mcDu)gelo 1 (mL)fusão 1 (mcDu)H2O 1 (mL)ebulição 1 (mcDu)vapor
7 400 5 [m ? 0,5(0 2 (220))]gelo 1 (m ? 80)fusão 1 (m ? 1(100 2 0))H2O 1 (m ? 540)ebulição 1
1 (m ? 0,5 (120 2 100))vapor
7 400 5 (10m)gelo 1 (80m)fusão 1 (100m)H2O 1 (540m)ebulição 1 (10m)vapor
7 400 5 740m → m 5 10 g
02. Errado.
7 400
7 400
7 400 ? 4,2
Pot 5 Q 5
5
cal/s 5
J/s 5 120 W
Dt
4 ? 60 1 19
259
2599
04. Correto.
Até derreter completamente e virar água líquida, a pedra necessita de:
Q 5 (10m)gelo 1 (80m)fusão 5 90m 5 90 ? 10 5 900 cal
08. Correto.
Como água líquida, a massa recebeu: Q9 5 (100m)H2O 5 100 ? 10 5 1 000 cal 5 1 kcal
16. Errado.
De água líquida até vapor:
Q0 5 (100m)H2O 1 (540m)ebulição 5 540m 5 640 ? 10 5 6 400 cal
32. Errado.
Como vapor: Qvapor 5 (10m)vapor 5 10 ? 10 5 100 cal
64. Correto.
Para aumentar a temperatura:
Qsensível 5 (10m)gelo 1 (100m)H2O 1 (10m)vapor 5 120m 5 120 ? 10 5 1 200 cal
Para mudar de estado:
Qlatente 5 (80m)fusão 1 (540m)ebulição 5 620m 5 620 ? 10 5 6 200 cal
Soma 5 (01 1 04 1 08 1 64) 5 77
11
22 (PUC-SP) Duzentos gramas de um líquido recebem calor de uma chama constante e, após 50
segundos, verificou-se elevação de 10 °C em sua temperatura. Após iniciada a ebulição, dez gramas do
líquido são evaporados nos próximos 40 segundos. A razão entre o calor latente de vaporização do líquido e o
calor específico do líquido é, em °C,
a) 160
c) 40
e) 4,0
b) 80
d) 10
Resolução:
 5 Q → Q 5  ? Dt
Dt
Para aumentar a temperatura:
2 000c
Q1 5 mcDu →  ? 50 5 200c ? 10 →  5
→ F 5 40c
50
Para sofrer ebulição:
Q2 5 mL → F ? 40 5 10L →  5 10L →  5 L
40
4
L
L
40c 5
→ 160c 5 L → 160 5
4
c
p. 23
23 (FMTM-MG) A figura mostra o gráfico da temperatura de uma amostra de 1 kg de água pura em
função do tempo, numa experiência em que a água é aquecida uniformemente.
Considerando o calor latente de fusão do gelo 5 333 kJ/kg e o calor latente de vaporização da
água 5 2 256 kJ/kg, se a fonte utilizada tem um débito constante de 3 kW, os intervalos de tempo
correspondentes aos patamares A e B são, respectivamente, iguais a
a) tA 5 1 min 11 s e tB 5 11 min 23 s
b) tA 5 1 min 11 s e tB 5 11 min 32 s
c) tA 5 1 min 51 s e tB 5 12 min 23 s
d) tA 5 1 min 51 s e tB 5 12 min 32 s
e) tA 5 1 min 57 s e tB 5 12 min 43 s
Resolução:
Patamar A: QA 5 mLfusão 5 1 333 5 333 kJ
 5 Q → 3 5 333 → Dt A 5 333 5 111 s 5 (60 1 51) s
Dt
Dt A
3
Dt A 5 1 min e 51 s
Patamar B: QB 5 mLvaporização 5 1 ? 2 256 5 2 256 kJ
2 256
2 256
5 Q → 35
→ Dt B 5
5 752 s 5 (720 1 32) s
Dt
Dt B
3
Dt B 5 720 min 1 32 s 5 12 min e 32 s
60
12
24 (UFMS) Em um grande recipiente de capacidade térmica desprezível, há água à temperatura de
40 °C. O volume desse líquido é aumentado misturando-se água à temperatura de 70 °C. Considerando o
calor específico da água como 1,0 cal/g°C e que as trocas de calor ocorram apenas entre as partes líquidas, é
correto afirmar que
a) a temperatura de equilíbrio poderá ultrapassar 70 °C se o aumento de volume for muito grande.
b) a temperatura de equilíbrio será de 42 °C se o aumento de volume for de 20%.
c) a temperatura de equilíbrio será diferente se, em todo o experimento, for utilizado outro líquido que não
a água.
5
d) o calor específico da água é igual a cal/g°F.
9
e) a temperatura de equilíbrio será de 104 °F se o aumento de volume for de 20%.
Resolução:
a) Errado. A temperatura de equilíbrio estará certamente entre 40 °C e 70 °C.
b) Errado. QH2O 1 QH2O 5 0 → mfriacDuf 1 mquentecDuq 5 0. Como d 5 m → dV 5 m , então:
V
dVfriacDufria 1 dVquentecDuquente 5 0,
dividindo-se por dc:
VfriaDufria 1 VquenteDuquente 5 0
V(u 2 40) 1 0,2V(u 2 70) 5 0 → u 2 40 1 0,2u 2 14 5 0
1,2 5 54 →  5 54 5 45 °C
1,2
c) Errado. Qualquer que seja o líquido, o resultado será o mesmo.
D°C
D°F
D°F
d) Correto.
5
→ 1 5
→ D°F 5 9 °F
5
9
5
9
5
cal
ca
l
1
cal
5
c 51
51
5
5 cal/g°F
g°C
9 g°F
9
g ? 9 °F
5
5
e) Errado. A temperatura de equilíbrio não pode ser maior que 70 °C.
Alternativa d.
25 (Unifor-CE) Um bloco de ferro em forma de paralelepípedo, de massa 20 kg, é empurrado sobre
a neve, que cobre um piso plano e horizontal. A velocidade inicial do bloco é de 24 m/s e, à medida que
escorrega sobre a neve, esse valor diminui em virtude do atrito, parando 10 s após ter sido lançado.
Admitindo desaceleração uniforme do bloco, e que todo o calor gerado pelo atrito entre o bloco e a neve seja
gasto para fundir a neve, a quantidade de neve, em gramas, que se funde nesse percurso é igual a
(Dado: calor latente de fusão da neve 5 360 J/g.)
a) 24
c) 15
e) 12
b) 16
d) 14
Resolução:
2
20 ? 24 2
Eci 5 mv 5
5 10 ? 576 5 5 760 J
2
2
Ec f 5 0
T fat 5 DEc → T fat 5 0 2 5 760 J 5 25 760 J
Q 5 2T fat → Q 5 2( 25 760) 5 5 760 J
Q 5 mL → 5 760 5 m ? 360 → m 5 16 g
13
26 (Uespi-PI) Considere a mistura de 200 g de água pura ini­cialmente a uma temperatura de 40 °C,
com 200 g de gelo a 0 °C, num recipiente termicamente isolado e de capacidade térmica desprezível. Após
decorrido um dado tempo t, onde há equilíbrio térmico, verificou-se que metade do gelo ainda flutuava na
água. Sabe-se que o calor específico da água é igual a 1,0 cal/g°C, enquanto o calor latente de fusão do gelo é
igual a 80 cal/g. Nestas circunstâncias qual a temperatura final da mistura no tempo t, medida em Celsius?
c) 5
e) 40
a) 25
b) 0
d) 20
Resolução:
Se foi verificado que, no equilíbrio térmico, metade do gelo ainda flutuava na água, a temperatura
final deve ser 0 °C, pois é a temperatura em que é possível haver a mistura de água e gelo.
Alternativa b.
p. 28
27 Pesquise sobre calorímetros e responda:
a) Descreva sua constituição fazendo um desenho esquemático de suas partes.
b) Explique seu funcionamento e como e por que o calor não escapa dele.
c) Reúna-se com seus colegas e tentem construir um calorímetro e utilizá-lo nas aulas de Física.
Resposta pessoal.
28 (Acafe-SC) Patrícia deseja “gelar” um refrigerante que se encontra à temperatura ambiente. Para
isso, dispõe de dois recipientes: um com uma certa massa de água e outro com igual massa de gelo, ambas a
uma temperatura de 0 °C.
Para conseguir o seu intento, da melhor forma possível, é aconselhável que Patrícia mergulhe o refrigerante:
a) na água, porque o equilíbrio térmico se dará a uma temperatura menor.
b) no gelo, porque ele tem maior calor específico do que a água.
c) no gelo, porque inicialmente ele absorve calor e não aumenta de temperatura.
d) na água, porque ela tem maior calor específico que o gelo.
e) no gelo, porque ele contém menos calor que a água.
Resolução:
O gelo e a água absorvem calor do refrigerante, mas o gelo usa o calor para mudar de estado e
enquanto muda de estado não aumenta a temperatura.
Alternativa c.
14
29 (USF-SP) Sobre os conceitos e aplicações da Termologia, analise as afirmativas a seguir:
I.Duas temperaturas que diferem de 1 grau na escala Celsius diferirão de 1 unidade na escala Kelvin.
II.O valor da variação do comprimento de uma barra metálica devido ao aumento de temperatura independe
do valor de seu comprimento inicial.
III.A capacidade térmica de um objeto depende apenas do tipo de substância da qual ele é constituído.
IV.Misturando-se, num calorímetro ideal, 100 g de água a 80 °C e 400 g de água a 10 °C, a temperatura
final de equilíbrio térmico será de 24 °C.
V.Durante o processo de fusão do gelo sob pressão constante, a temperatura da mistura água 1 gelo permanece constante.­
VI.Ao aquecermos, sob pressão constante, uma porção de água desde 0 °C até 50 °C, observaremos que a
sua densidade irá diminuir ao longo de todo o aquecimento.
Das afirmativas acima:
a) apenas duas são corretas.
b) apenas três são corretas.
c) apenas quatro são corretas.
d) todas são corretas.
e) nenhuma é correta.
Resolução:
I.Correta. Du °C 5 DuK
II.Errada. DL 5 LoaDu → depende de Lo.
III.Errada. C 5 Q 5 mc → depende da substância (c) e também da massa m do objeto.
D
IV.Correta.QH2Ofria 1 QH2Oquente 5 0 → mfriacDufria 1 mqcDuq 5 0
(:100c)
400c (u 2 10) 1 100c (u 2 80) 5 0
4(u 2 10) 1 (u 2 80) 5 0
4u 2 40 1 u 2 80 5 0
5u 5 120
u 5 24 °C
V.Correta. Durante a mudança de estado a temperatura não varia.
VI.Errada. Entre 0 °C e 4 °C a água tem um comportamento anômalo, assim entre 4 °C e 50 °C ao
aquecermos a água, o volume aumenta e a densidade diminui. Mas entre 0 °C e 4 °C ao aquecermos a água, o volume diminui e a densidade aumenta.
Alternativa b.
30 Lúcia, aluna do curso de nutrição, mistura 20 g de café a 80 °C com 80 g de leite a 20 °C. Admitindo
que não há troca de calor com o recipiente e que os líquidos têm o mesmo calor específico, determine a
temperatura final do sistema (café 1 leite). 32 °C
Resolução:
Qcafé 1 Qleite 5 0 → mccc (uf 2 ui) 1 m,c,(uf 2 ui) 5 0
20x (uf 2 80) 1 80x (uf 2 20) 5 0
20(uf 2 80) 1 80(uf 2 20) 5 0
20uf 2 1 600 1 80uf 2 1 600 5 0
100uf 5 3 200
uf 5 32 °C
15
31 (UFJF-MG) Uma pessoa de 80 kg está com febre e a temperatura de seu corpo é de 39 °C. Uma
forma de se abaixar a temperatura dessa pessoa é colocá-la em uma banheira com água, à temperatura,
inicialmente, mais baixa do que a da pessoa. Admita que haja troca de calor somente entre o corpo dessa
pessoa e a água da banheira, que está a 27 °C, e despreze a produção contínua de calor do corpo humano.
Considere também que o calor específico do corpo humano e o da água sejam iguais, e a densidade da água
seja igual a 103 kg/m3.
No equilíbrio térmico, para que a temperatura da pessoa e da água seja 37 °C, o volume de água necessário
será:
a) 19 litros
c) 20 litros
e) 8 litros
b) 16 litros d) 32 litros
Resolução:
Qpessoa 1 QH2O 5 0
(mcDu)pessoa 1 (mcDu)H2O 5 0
80c (37 2 39) 1 mc (37 2 27) 5 0
280 ? 2 1 10m 5 0
10m 5 160
m 5 16 kg
Como dH2O 5 m → 103 5 16
V
V
103 V 5 16 → V 5 16 ? 1023 m3 5 16 L
32 Em um recipiente, é colocado 1 litro de água (densidade 1,0 kg/) a 20 °C. A temperatura do sistema
aumenta para 35 °C após ter absorvido 21 kcal. Pergunta-se:
Qágua 5 15 000 cal e Qrecipiente 5 6 000 cal
a) Da quantidade de calor fornecida, quantas calorias foram absorvidas pela água e quantas pelo recipiente?
b) Quantas calorias o recipiente absorve para cada °C de elevação de sua temperatura? 400 cal (ou 400 cal/°C)
c) Quantas calorias devem ser fornecidas para um aumento de 20 °C na temperatura do sistema? 28 000 cal
Resolução:
a) Q 5 1 000 ? 1 (35 2 20)
Qágua 5 15 000 cal
Qágua 1 Qrec 5 21 000 cal → Qrec 5 6 000 cal
b) Determinando a capacidade térmica do recipiente:
Q 5 CDu → 6 000 5 C ? 15 → C 5 400 cal/°C
c) Para o recipiente:400 cal → 1 °C
→ x 5 8 000 cal
x → 20 °C
Para a água:Q 5 mcDu
Q 5 1 000 ? 1 ? 20 5 20 000 cal
Portanto, devemos fornecer 28 000 cal.
16
33 Misturam-se 200 g de água a 20 °C com 800 g de gelo a 0 °C. Admitindo-se que há troca de calor
apenas entre a água e o gelo, pergunta-se:
a) Qual será a temperatura final do líquido? 0 °C
b) Qual será a massa final do líquido? 250 g
(Dados: cágua 5 1 cal/g°C; Lfusão 5 80 cal/g.)
Resolução:
a) Quantidade de calor que o gelo recebe do resfriamento da água até 0 °C:
Q 5 mcDu → Q 5 200 ? 1 ? 20 5 4 000 cal
4 000
Massa de gelo fundido com o calor recebido: Q 5 mL → m 5
5 50 g
80
Como nem todo gelo fundiu-se, a temperatura permanece 0 °C.
b) Massa final da água: m 5 200 1 50 5 250 g
34 (ITA-SP) Inicialmente 48 g de gelo a 0 °C são colocados num calorímetro de alumínio de
2,0 g, também a 0 °C. Em seguida, 75 g de água a 80 °C são despejados dentro do recipiente. Calcule
a temperatura final do conjunto. (Dados: calor latente do gelo Lg 5 80 cal/g; calor específico da água
cágua 5 1,0 cal/g°C; calor específico do alumínio cA 5 0,22 cal/g°C.) u > 17,5 °C
Resolução:
A quantidade de calor necessária para fundir todo o gelo é:
Q 5 mL → Q 5 48 ? 80 → Q 5 3 840 cal (I)
A quantidade de calor que a água pode ceder, caso ocorra seu resfriamento até 0 °C, é:
Q 5 mcDu → Q 5 75 ? 1 (280) → Q 5 26 000 cal (II)
Comparando-se I e II, conclui-se que todo gelo será fundido e a água proveniente dessa fusão será
aquecida. Logo, considerando-se o sistema termicamente isolado:
Qgelo
1 Qágua 1 Qcal 5 0
��
��
��
�
�
�
mL 1 mcD 1 mcD 1 mcD 5 0
Fazendo-se as devidas substituições numéricas:
48 ? 80 1 48 ? 1 (u 2 0) 1 75 ? 1 (u 2 80) 1 2 ? 0,22 (u 2 0) 5 0 → u  17,5 °C
35 (Vunesp-SP) Um recipiente de capacidade térmica desprezível e isolado termicamente contém 25 kg
de água à temperatura de 30 °C.
a) Determine a massa de água a 65 °C que se deve despejar no recipiente para se obter uma mistura em
equilíbrio térmico à temperatura de 40 °C. 10 kg
b) Se, em vez de 40 °C, quiséssemos uma temperatura final de 20 °C, qual seria a massa de gelo a 0 °C que
deveríamos juntar aos 25 kg de água a 30 °C? 2,5 kg
Considere o calor específico da água igual a 4,0 J/g°C e o calor latente de fusão do gelo igual a 320 J/g.
Resolução:
a) Na mistura da água quente com água fria, temos:
Qcedido 1 Qrecebido 5 0 → (mcDu)água quente 1 (mcDu)água fria 5 0
mc (40 2 65) 1 25c (40 2 30) 5 0
225 m 1 250 5 0 → 25 m 5 250 → m 5 10 kg
b) Na mistura de água com gelo fundente, temos:
Qcedido 1 Qrecebido 5 0 → (mcDu)água 1 [(mLF) 1 (mcDu)]gelo 5 0
25 000 ? 4,0(20 2 30) 1 m ? 320 1 m ? 4,0 (20 2 0) 5 0
21 000 000 1 320 m 1 80 m 5 0 → 400 m 5 1 000 000 → m 5 2 500 g → m 5 2,5 kg
17
36 (Mack-SP) Em uma experiência realizada ao nível do mar, forneceram-se 18 360 cal a 150 g de água
a 10 °C. A massa de vapor de água a 100 °C, obtida à pressão de 1 atm, foi de:
(Dados: calor específico da água líquida 5 1 cal/g°C; calor latente de vaporização da água 5 540 cal/g.)
a) 9 g
c) 15 g
e) 21 g
b) 12 g
d) 18 g
Resolução:
Considerando que a experiência é realizada em um sistema termicamente isolado:
Qaquecimento 1 Qvaporização 5 Qfornecido
mtotalcDu 1 mvapor ? L 5 Qfornecido
150 ? 1 (100 2 0) 1 mvapor ? 540 5 18 360 → mvapor 5 9 g
p. 29
37 Um bloco de gelo, de massa 10 g, é retirado de um congelador a 214 °C e colocado num calorímetro
ideal, contendo 50 g de água a 26 °C. Qual será, aproximadamente, a temperatura de equilíbrio térmico?
(Dados: cgelo 5 0,50 cal/g°C; cágua 5 1,0 cal/g°C; Lfusão 5 80 cal/g.) > 7,2 °C
Resolução:
mgelo 5 10 g

t 5 214 °C
Dados:  i
mágua 5 50 g
t 5 26 °C
i
Determinando a quantidade de calor cedida pela água: Q 5 mcDu → Q 5 50 ? 1 (tF 2 26)
Determinando a quantidade de calor recebida pelo gelo:
Q1
Q2
Q3
gelo
gelo
água
água
�14 °C
0 °C
0 °C
tF
Q1 5 mcDu → Q1 5 10 ? 0,5 ? 14 5 70 cal
Q2 5 m ? LF → Q2 5 10 ? 80 5 800 cal
Q3 ? mcDu → Q3 5 10 ? 1 (tF 2 0) 5 10 ? tF
Pelo princípio de igualdade: Qcedido 1 Qrecebido 5 0
50(uF ? 26) 1 70 1 800 1 10uF 5 0 → 60 ? uF 5 430 → uF > 7,2 °C
38 (ITA-SP) Cinco gramas de carbono são queimados dentro de um calorímetro de alumínio, resultando
o gás CO2. A massa do calorímetro é de 1 000 g e há 1 500 g de água dentro dele.
A temperatura inicial do sistema é de 20 °C e a final, 43 °C. Despreze a pequena capacidade calorífica do
carbono e do dióxido de carbono. Calcule o calor produzido (em calorias) por grama de carbono. 7 889 cal/g
(Dados: cA 5 0,215 cal/g°C; cágua 5 1,00 cal/g°C.)
Resolução:
Supondo que o calor liberado na queima de 5 g de carbono seja absorvido somente pelo calorímetro
e pela água:
Q 5 Qcalorímetro 1 Qágua → Q 5 mA,CA,Du 1 mH2OCH2ODu
Q 5 1 000 ? 0,215 (43 2 20) 1 1 500 ? 1 (43 2 20) → Q 5 4 945 1 34 500 → Q 5 39 445 cal
O calor produzido por grama de carbono será:
39 445
Q9 5 Q → Q9 5
5
5
Q9 5 7 889 cal/g
18
39 (Unifesp-SP) Uma esfera de aço de massa m 5 0,20 kg a 200 °C é colocada sobre um bloco de gelo a
0 °C, e ambos são encerrados em um recipiente termicamente isolado. Depois de algum tempo, verifica-se
que parte do gelo se fundiu e o sistema atinge o equilíbrio térmico.
(Dados: coeficiente de dilatação linear do aço:  5 11  1026 °C21; calor específico do aço: c 5 450 J/kg°C;
calor latente de fusão do gelo: L 5 3,3  105 J/kg.)
a) Qual a redução percentual do volume da esfera em relação ao seu volume inicial? 0,66%
b) Supondo que todo calor perdido pela esfera tenha sido absorvido pelo gelo, qual a massa de água obtida?
> 0,055 kg
Resolução:
D
V
5  ? D , em que
a) A redução percentual do volume da esfera pode ser obtida pela expressão
V0
 corresponde ao coeficiente de dilatação volumétrica do aço e é dado por  5 3 ? a.
Como, no equilíbrio térmico, apenas uma parte do gelo foi fundida, conclui-se que a temperatura
de equilíbrio é 0 °C.
Fazendo-se as substituições numéricas:
DV 5 3 ? 11 ? 1026 ? 200 → DV 5 66 ? 1024 ? 100%
V
V
DV 5 0,66%
V
b) A quantidade de calor perdida pela esfera é dada por:
Q 5 mcDu → Q 5 0,2 ? 450 (0 2 200) → Q 5 218 000 J (em módulo Q 5 18 000 J)
Essa quantidade de calor é transferida ao gelo, fundindo m kg de sua massa total.
Assim, para o gelo:
Q 5 mL → 18 000 5 m ? 3,3 ? 105 → m > 0,055 kg
p. 33
40 Você já deve ter ouvido falar ou até ter visto uma TV de plasma ou de cristal líquido (LCD). Pesquise
sobre o plasma, conhecido como o quarto “estado” da matéria, e também sobre o cristal líquido.
Resposta pessoal.
41 (Udesc-SC) Para cada substância simples pode-se fazer um gráfico,
denominado diagrama de fase, em que cada ponto corresponde a uma
combinação de pressão e temperatura bem definidas. Essa combinação de
pressão e temperatura determina a fase da substância. A figura mostra o
diagrama de fase da água.
Analisando o diagrama de fase da água, todas as alternativas estão corretas,
exceto a:
a) O ponto A é o ponto triplo da água.
b) A água está na fase gasosa no ponto Z.
c) A curva AB é a curva de vaporização.
d) A água está na fase sólida no ponto X.
e) O ponto B é o ponto de ebulição da água nas CNTP.
Resolução:
No ponto Z, temos fase líquida para a água.
Alternativa b.
19
42 O gráfico representa o diagrama de fases de uma nova substância, desenvolvida nos laboratórios.
cu
rv
a
de
fu
sã
o
Indique quais das informações são verdadeiras, justificando.
I.Na região I, acima da curva DC, a substância encontrase na fase sólida.
II.A uma temperatura menor que 10 °C, a substância está
sempre na fase sólida.
III.A reta AB representa uma transformação isotérmica, e
o seu cruzamento com a curva tracejada
representa o ponto de vaporização da substância.
IV.Qualquer ponto da curva DC, acima do ponto triplo,
corresponde ao equilíbrio entre as fases
líquida–sólida da substância.
Resolução:
As afirmações I e IV são verdadeiras. De acordo com o diagrama de fases abaixo, temos:
C
Justificativas:
p
I. Acima da curva DC a substância se encontra na fase
sólido
líquido
sólida.
o
ã
IV.Qualquer ponto da curva DC, compreendida entre
orizaç
de vap
curva
os pontos P (triplo) e C, está sobre a curva de fusão
gás
de o P
va açã
r
(equilíbrio entre as fases sólida e líquida).
cu lim
D
su
b
vapor
tc
t
43 Nas figuras estão representados os diagramas de fases de duas substâncias puras.
Indique quais das informações abaixo são verdadeiras, justificando:
a) No diagrama A, se a pressão aumenta, a temperatura de fusão também aumenta.
b) A substância do diagrama B pode ser encontrada na forma líquida acima de 31 °C.
c) A substância do diagrama A não pode ser obtida na forma de vapor acima de 374 °C.
d) A substância do diagrama B não pode ser encontrada na fase sólida acima de 20 °C.
e) Para a substância do diagrama B, aumento de pressão provoca diminuição da temperatura de fusão.
Resolução:
O ponto C ou ponto crítico corresponde à temperatura crítica da substância, temperatura acima da
qual a substância está na forma de gás e não mais de vapor.
Alternativa c.
20
44 (Enem-MEC) Nas discussões sobre a existência de vida fora da Terra, Marte tem sido um forte
candidato a hospedar vida. No entanto, há ainda uma enorme variação de critérios e considerações sobre a
habitabilidade de Marte, especialmente no que diz respeito à existência ou não de água líquida. Alguns dados
comparativos entre a Terra e Marte estão apresentados na tabela.
Planeta
Distância ao
Sol (km)
Massa (em relação Aceleração da
à terrestre)
gravidade (m/s2)
Terra
149 milhões
1,00
Marte
228 milhões
0,18
Composição
da atmosfera
Temperatura
média
9,8
Gases predo­minantes:
Nitrogênio (N) e Oxigênio (O2)
288 K
(115 °C)
3,7
Gás predominante:
Dióxido de carbono (CO2)
218 K
(255 °C)
Com base nesses dados, é possível afirmar que, dentre os fatores abaixo, aquele mais adverso à existência de
água líquida em Marte é sua
a) grande distância ao Sol.
b) massa pequena.
c) aceleração da gravidade pequena.
d) atmosfera rica em CO2.
e) temperatura média muito baixa.
Resolução:
Para valores de temperatura abaixo dos valores do ponto triplo, a substância só existe nos estados
sólido ou de vapor. O ponto triplo para a água apresenta temperatura de 0,0075 °C e pressão de
0,458 cmHg. Portanto, a 255 °C, a água não poderá estar no estado líquido.
Alternativa e.
p. 34
45 (UFF-RJ) Nas cidades I e II não há tratamento de água e a população utiliza a ebulição para reduzir
os riscos de contaminação.
A cidade II situa-se a 3 000 m de altitude em relação à cidade I, que, por sua vez, localiza-se ao nível do mar.
Relativamente a essas duas cidades, é correto afirmar que a temperatura da água em ebulição numa panela
aberta:
a) é menor na cidade I porque, nessa cidade, a pressão atmosférica é menor.
b) é menor na cidade II porque, nessa cidade, a pressão atmosférica é maior.
c) é a mesma nas cidades I e II porque a pressão atmosférica não influi no valor da temperatura de ebulição
da água.
d) é maior na cidade I porque, nessa cidade, a pressão atmosférica é maior.
e) é maior na cidade II porque, nessa cidade, a pressão atmosférica é menor.
Resolução:
A temperatura de ebulição do líquido aumenta à medida que aumenta a pressão atmosférica
sobreposta ao líquido.
Alternativa d.
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46 (UEFS-BA) Experimentos simples mostram que as temperaturas de fusão e ebulição dependem da
pressão que atua sobre as substâncias. O aumento da pressão diminui a temperatura de fusão e aumenta a
temperatura de ebulição. Sabe-se que a água tem ponto de ebulição 100 °C, quando está sobre pressão de
1 atm.
A partir dessas informações e dos conhecimentos de hidrostática, pode-se inferir que, na cidade de Campos
do Jordão, situada a 1 700 m acima do nível do mar,
a) a pressão atmosférica é superior a 1 atm.
b) o ponto de ebulição da água é inferior a 100 °C.
c) o ponto de liquefação do vapor d’água é superior a 100 °C.
d) as moléculas de água precisam de maior energia para evaporar.­
e) as moléculas de vapor d’água absorvem maior quantidade de calor para se liquefazer.
Resolução:
Quanto maior a altitude, menor a pressão atmosférica e menor a temperatura de ebulição do líquido.
Alternativa b.
47 (Umesp-SP) O gráfico abaixo representa a variação da pressão atmosférica (torr) em função dos
meses do ano no cume do monte Everest (8 848 m).
Sabendo-se que o aumento da pressão barométrica favorece uma maior concentração de oxigênio no ar, a
estação do ano local mais favorável para uma expedição de alpinistas rumo ao cume do monte é
a) primavera.
b) verão.
c) outono.
d) inverno.
e) inverno sem a presença de tempestades de neve.
Resolução:
Como o aumento da pressão barométrica favorece uma maior concentração de gás oxigênio no ar, o
mês mais favorável para a expedição é junho, que no monte Everest corresponde ao verão.
Alternativa b.
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48 (Unifesp-SP) Os líquidos podem transformar-se em vapor por evaporação ou ebulição. Enquanto a
evaporação é um fenômeno espontâneo, restrito à superfície do líquido e que pode ocorrer a temperatura
e pressão ambientes, a ebulição ocorre em todo o líquido, sob condições de pressão e temperatura
determinadas para cada líquido. Mas ambas as transformações, para se efetivarem, exigem o consumo da
mesma quantidade de calor por unidade de massa transformada.
a) Quando as roupas são estendidas nos varais, ou a água no piso molhado de um ambiente é puxada pelo
rodo, tem-se por objetivo apressar a secagem – transformação da água em vapor – dessas roupas ou do
piso. Qual a causa comum que se busca favorecer nesses procedimentos? Justifique.
O aumento da área da superfície de evaporação acelera esse processo.
b) Avalia-se que a área da superfície da pele de uma pessoa adulta seja, em média, da ordem de 1,0 m2.
Suponha que, ao sair de uma piscina, uma pessoa retenha junto à pele uma camada de água de espessura
média 0,50 mm. Qual a quantidade de calor que essa camada de água consome para evaporar? Que
relação tem esse cálculo com a sensação de frio que sentimos quando estamos molhados, mesmo em dias
quentes? Justifique. 1,15 ? 106 J
(Dados: densidade da água 5 1 000 kg/m3; calor latente de vaporização da água 5 2 300 kJ/kg.)
Resolução:
a) A evaporação é um fenômeno espontâneo restrito à superfície do líquido, assim o aumento da
área da superfície de evaporação acelera o processo.
b) V 5 Ah 5 1 ? 0,5 ? 1023 5 5 ? 1024 m3
m
d 5 m → 103 5
→ m 5 5 ? 1021 5 0,5 kg
V
5 ? 1024
Q 5 mL 5 0,5 ? 2 300 → Q 5 1 150 kJ 5 1,15 ? 103 kJ → Q 5 1,15 ? 106 J
O calor necessário para evaporar a água vem do nosso corpo. Como nós perdemos esse calor,
temos a sensação de frio.
49 (Faap-SP) Recentemente, uma propaganda veiculada na TV mostrava uma senhora estendendo
roupas molhadas num varal localizado próximo de uma auto-estrada. As roupas secaram rapidamente
quando um carro passou em alta velocidade produzindo um forte vento.
Apesar do exagero da propaganda, podemos dizer que a roupa secou porque:
a) a senhora esperou muito tempo enquanto admirava a passagem do carro.
b) o vento, aquecido pelo atrito com o carro, aumentou a temperatura da roupa.
c) o vento diminuiu o ponto de ebulição da água.
d) a roupa ganhou calor com impacto do vento sobre ela.
e) o vento diminuiu a pressão de vapor sobre a roupa.
Resolução:
A velocidade da evaporação é inversamente proporcional à pressão atmosférica. Assim, o vento
diminui a pressão sobre a roupa aumentando a velocidade de evaporação.
Alternativa e.
23
p. 39
50 São muitas as situações em que estão envolvidos os conceitos de trocas de calor e propagação de
calor. Pesquise e discuta com seus colegas como os conceitos citados se relacionam com:
• estufa de flores;
• aquecedores solares;
• efeito estufa;
• geladeiras;
• iglus.
Resposta pessoal.
51 Nas garrafas térmicas, usa-se uma parede dupla de vidro. As paredes são espelhadas e entre elas há
vácuo. Entre as afirmativas a seguir, justifique a que você julga correta.
a) O vácuo entre as paredes evita perdas de calor por radiação.
b) As paredes são espelhadas para evitar perdas de calor por condução.
c) As paredes são espelhadas para evitar perdas de calor por radiação.
d) O vácuo entre as paredes acelera o processo de convecção.
e) As paredes são espelhadas para evitar perdas de calor por convecção.
Resolução:
O vácuo entre as paredes de vidro evita a transmissão de calor por condução e convecção. Para
minimizar as perdas por irradiação, as paredes são espelhadas, de modo que a radiação infravermelha
sofra sucessivas reflexões no interior da garrafa.
Alternativa c.
52 (UFRGS-RS) A cada uma das situações descritas (coluna da direita) associe o principal processo de
transferência de energia (coluna da esquerda) envolvido.
(1) condução
( ) defronte de uma lareira acesa
(2) convecção
( ) no interior de um líquido em aquecimento­
(3) radiação
A relação numérica, de cima para baixo, da coluna da direita que estabelece a seqüência de associações
corretas é:
a) 1 – 2
c) 2 – 1 e) 3 – 2
b) 1 – 3 d) 2 – 3
Resolução:
Corpos com temperatura elevada emitem energia radiante. Assim, defronte da lareira acesa ocorre
radiação.
A convecção é um processo característico do aquecimento nos líquidos e nos gases.
Alternativa e.
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53 (Unitau-SP) Se você tivesse de entrar num forno quente, preferiria ir:
a) nu.
b) envolto em uma roupa de seda.
c) envolto em uma roupa de lã.
d) envolto em uma roupa de lã recoberta com alumínio.
e) envolto em uma roupa de linho preto.
Resolução:
A roupa de lã é isolante térmico e o papel-alumínio produz reflexão da radiação incidente.
Alternativa d.
54 Durante o dia, a temperatura no deserto é muito elevada e, durante a noite, sofre uma grande
redução.
Esse fenômeno ocorre porque a areia tem
01) calor específico muito pequeno.
02) capacidade térmica muito grande.
03) massa específica muito pequena.
04) coeficiente de dilatação muito pequeno.
05) coeficiente de condutividade térmica muito grande.
Resolução:
Quanto menor o calor específico, mais rápido é o aquecimento ou o resfriamento de uma substância.
Alternativa 01.
p. 40
55 (Faap-SP) Uma casa tem 5 janelas, tendo cada uma vidro de 1,5 m2 de área e 3  1023 m de espessura.
A temperatura externa é de 25 °C e a interna é mantida a 20 °C, através da queima de carvão. Qual a massa
de carvão consumida no período de 12 horas para repor o calor perdido apenas pelas janelas? 90 g
(Dados: condutividade térmica do vidro 5 0,72 cal/h  m  °C; calor de combustão do carvão 5 6  103 cal/g.)
Resolução:
Dados:
S 5 1,5 ? 5 5 7,5 m2
2 2 1 5 20 2 (25) 5 25 °C

cal
e 5 3 ? 1023 m
k 5 0,72
hm ? °C


C 5 Q 5 6 ? 103 cal
 x 5 12 h
m
g

kS (2 2 1)
0,72 ? 7,5 ? 25
5
5
5 45 000 cal
e
h
3 ? 1023
Q 5  ? x 5 45 ? 103 ? 12 5 540 ? 103 cal
540 ? 103
m5 Q 5
5 90 g
C
6 ? 103
25
56 (PUCCamp-SP) Uma estufa está à temperatura de 40 °C, quando no exterior a temperatura é de 0 °C.
As paredes da estufa são constituídas de placas de vidro de espessura de 2 mm e área de 2 500 cm2. Qual o
calor transmitido em cada segundo através da placa de vidro? (Dado: coeficiente de condutibilidade térmica
do vidro 5 0,0015 cal/s  cm  °C.) 750 cal
Resolução:
Dados:
2 2 1 5 40 °C
cal
k 5 0,0015


s
?
cm
? °C
e
5
2
mm
5
0,2
cm


S 5 2 500 cm2
 x 5 1 s

kS (2 2 1)
0,0015 ? 2 500 ? 40
5
5
5 750 cal
e
0,2
s
Q 5  ? x 5 750 ? 1 5 750 cal
57 (Cesupe-PE) Em um experimento para o estudo dos mecanismos
de controle de temperatura do corpo humano, um indivíduo foi mantido
em repouso em um ambiente com temperatura inicial de 40 °C, que
foi gradativamente baixada até 16 °C. As trocas de calor que ocorrem
entre o corpo do homem e o ambiente, por evaporação (EVAP) e por
radiação (RAD), foram medidas e estão representadas no gráfico ao lado,
em unidades de quilocaloria por hora (kcal/h). Os fluxos de calor com
valores positivos representam calor transferido do meio para o homem e
aqueles com valores negativos representam fluxo de calor transferido do
homem para o ambiente. É mostrada também a taxa de geração de calor
pelo metabolismo do homem. O valor da soma das três curvas citadas é
representado na curva S, ou seja, ela indica a taxa com que aumenta ou
diminui a energia interna do corpo do homem.
Tendo como base as curvas do gráfico acima, analise as afirmativas abaixo:
I.Abaixo de 30 °C a temperatura interna do corpo do homem aumentou para compensar o ambiente mais frio.
II.A pele do homem estava na mesma temperatura do ambiente quando esta era de aproximadamente 35 °C.
III.Em temperaturas acima de 35 °C o corpo do homem irradiou calor para o ambiente.
IV.Em temperaturas muito altas o método mais eficiente de liberação de calor é pela evaporação da transpiração.
Estão corretas apenas as alternativas:
a) I e II
c) II e IV
b) I e III
d) III e IV
Resolução:
I.Errada. A curva S representa a taxa com que varia a energia interna do corpo do homem e
conseqüentemente sua temperatura. Abaixo dos 30 °C, a energia interna do homem diminui.
II.Correta. A curva de radiação marca fluxo nulo para aproximadamente 35 °C, o que indica que o
homem não irradia calor para o meio e também não o recebe, por radiação, do meio.
III.Errada. Acima dos 35 °C o fluxo de calor da curva RAD é positivo, o que representa calor transferido do meio para o homem, ou seja, o homem recebe calor irradiado pelo meio.
IV.Correta. Em temperaturas próximas de 10 °C o maior fluxo de calor do homem para o meio (negativo) é o da curva de evaporação.
Alternativa c.
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58 (UFMG) Atualmente, a energia solar está sendo muito utilizada em sistemas de aquecimento de água.
Nesses sistemas, a água circula entre um reservatório e um coletor de energia solar. Para o perfeito
funcionamento desses sistemas, o reservatório deve estar em um nível superior ao do coletor, como
mostrado nesta figura:
reservatório
coletor de energia solar
No coletor, a água circula através de dois canos horizontais ligados por vários canos verticais. A água fria sai
do reservatório, entra no coletor, onde é aquecida, e retorna ao reservatório por convecção.
Assinale a alternativa em que estão corretamente representados o sentido da circulação da água e a forma
mais eficiente para se aquecer toda a água do reservatório.
a)
b)
c)
d)
Resolução:
O reservatório está acima do coletor, assim a água fria do reservatório é conduzida até a parte mais
baixa do coletor, onde é aquecida, ficando menos densa e subindo novamente ao reservatório.
Alternativa d.
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