termologia 2

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1. (Fuvest 2000) Uma experiência é realizada para estimar o calor específico de um bloco de material
desconhecido, de massa m½=5,4kg. Em recipiente de isopor, uma quantidade de água é aquecida por uma
resistência elétrica R=40², ligada a uma fonte de 120V, conforme a figura. Nessas condições, e com os devidos
cuidados experimentais é medida a variação da temperatura T da água, em função do tempo t, obtendo-se a
reta A do gráfico. A seguir, repete-se a experiência desde o início, desta vez colocando o bloco imerso dentro
d'água, obtendo-se a reta B do gráfico.
Dado: c = 4 J/g°C, para a água
a) Estime a massa M, em kg, da água colocada no recipiente.
b) Estime o calor específico c½ do bloco, explicitando claramente as unidades utilizadas.
2. (Fuvest 2002) Uma caixa d'água C, com capacidade de 100 litros, é alimentada, através do registro R, com
água fria a 15°C, tendo uma vazão regulada para manter sempre constante o nível de água na caixa. Uma
bomba B retira 3Ø/min de água da caixa e os faz passar por um aquecedor elétrico A (inicialmente desligado). Ao
ligar-se o aquecedor, a água é fornecida, à razão de 2Ø/min, através do registro R‚, para uso externo, enquanto
o restante da água aquecida retorna à caixa para não desperdiçar energia.
No momento em que o aquecedor, que fornece uma potência constante, começa a funcionar, a água, que entra
nele a 15°C, sai a 25°C. A partir desse momento, a temperatura da água na caixa passa então a aumentar,
estabilizando-se depois de algumas horas. Desprezando perdas térmicas, determine, após o sistema passar a
ter temperaturas estáveis na caixa e na saída para o usuário externo:
Dado: 1 cal = 4 J
a) A quantidade de calor Q, em J, fornecida a cada minuto pelo aquecedor.
b) A temperatura final T‚, em °C, da água que sai pelo registro R‚ para uso externo.
c) A temperatura final TÝ, em °C, da água na caixa.
3. (Ita 2002) Colaborando com a campanha de economia de energia, um grupo de escoteiros construiu um fogão
solar, consistindo de um espelho de alumínio curvado que foca a energia térmica incidente sobre uma placa
coletora. O espelho tem um diâmetro efetivo de 1,00m e 70% da radiação solar incidente é aproveitada para de
fato aquecer uma certa quantidade de água. Sabemos ainda que o fogão solar demora 18,4 minutos para
aquecer 1,00 Ø de água desde a temperatura de 20°C até 100°C, e que 4,186×10¤J é a energia necessária para
elevar a temperatura de 1,00 Ø de água de 1,000K. Com base nos dados, estime a intensidade irradiada pelo Sol
na superfície da Terra, em W/m£. Justifique.
4. (Puc-rio 2001) A Organização Mundial de Saúde (OMS) divulgou recentemente um relatório sobre o impacto
na saúde humana da radiação emitida pelos telefones celulares. Neste relatório, a OMS destaca que sinais
emitidos por estes aparelhos conseguem penetrar em até 1cm nos tecidos humanos, provocando um
correspondente aumento da temperatura do corpo.
Considerando que o corpo humano é formado basicamente por água, estime o tempo total de conversação
necessário para que um usuário de 60kg tenha um acréscimo de temperatura de 1°C. Os sinais emitidos pelos
celulares têm, em média, uma potência de 0,4W e só são gerados enquanto o usuário fala ao telefone. O calor
específico da água vale 1 cal/g.°C. Considere que apenas 50% da energia emitida pelo celular seja responsável
pelo referido aumento de temperatura (1 cal = 4,2 J).
5. (Uerj 2002) Um forno de microondas produz ondas eletromagnéticas, todas com a mesma freqüência de 2,45
× 10ª Hz. Basicamente, é a energia dessas ondas que irá aquecer os alimentos.
Ao utilizar o microondas para aquecer 200 g de água de um copo, o pai verificou que a temperatura dessa água
foi elevada de 20°C a 70°C. Suponha que as microondas forneçam 10kcal/min à água e despreze a capacidade
térmica do copo.
a) Calcule o tempo gasto para aquecer a água do copo de 20°C até 70°C.
b) Determine o comprimento de onda dessas microondas no ar.
6. (Ufes 2000) Uma estação orbital tem a forma de um cilindro, cujo volume total é de 150m¤. O interior dessa
estação contém um gás ideal, cuja densidade é de 1,5kg/m¤ e cujo calor específico a volume constante é de
1×10¤J/kg°C. Inicialmente o gás encontra-se a uma temperatura de 307K e a uma pressão de 1atm. As paredes
da estação são isolantes térmicas, com exceção de uma janela de área igual a 2m£. A janela é feita com um
vidro especial que deixa entrar na estação 50% da radiação incidente, mas não deixa nenhuma radiação sair do
interior da estação. Considere que a janela fica exposta durante 50 minutos à radiação solar, que incide
perpendicularmente, e que a intensidade da radiação solar na região da órbita é de 1.500W/m£.
a) Calcule a capacidade térmica do gás no interior da estação.
b) Calcule a variação de temperatura do gás no interior da estação, devido à exposição à radiação solar.
c) Determine a variação correspondente da energia interna do gás.
7. (Ufg 2001) No diagrama Q×t, estão representadas as quantidades de calor absorvidas por duas substâncias,
A e B, cujas massas são, respectivamente, iguais a 100g e 160g, em função da temperatura. Considere 0°C a
temperatura inicial das substâncias.
a) Determine as capacidades térmicas e os calores específicos de A e B.
b) Determine as quantidades de calor absorvidas por A e B, quando ambas estiverem à temperatura t, indicada
no gráfico.
8. (Ufrj 2000) Sabemos que no verão, sob sol a pino, a temperatura da areia da praia fica muito maior do que a
da água. Para avaliar quantitativamente este fenômeno, um estudante coletou amostras de massas iguais de
água e de areia e cedeu a cada uma delas a mesma quantidade de calor. Verificou, então, que enquanto a
temperatura da amostra de areia sofreu um acréscimo de 50°C, a temperatura da amostra de água sofreu um
acréscimo de apenas 6°C
Considere o calor específico da água 1,00cal/g°C. Calcule o calor específico da areia.
9. (Ufrj 2001) Duas quantidades diferentes de uma mesma substância líquida são misturadas em um calorímetro
ideal. Uma das quantidades tem massa m e temperatura T, e a outra, massa 2m e temperatura 3T/2.
a) Calcule a temperatura final da mistura.
b) Calcule a razão entre os módulos das variações de temperatura da massa menor em relação ao da massa
maior, medidas em uma nova escala de temperatura definida por T•=aT+b, onde a e b são constantes.
10. (Ufrn 2002) Atualmente se fala muito em economizar energia elétrica. Uma das alternativas é aproveitar a
energia do sol para o aquecimento de água em residências, através de coletor solar. O princípio de
funcionamento do coletor baseia-se no fato de que todo corpo exposto à radiação do sol tende a se aquecer
pela absorção dessa energia.
A figura a seguir é uma representação esquemática de um tipo de coletor solar composto basicamente por:
- uma caixa fechada, contendo canos de cobre na forma de serpentina (onde circula a água a ser aquecida);
- uma placa pintada de preto fosco (para melhorar o processo de aquecimento da água);
- uma tampa de vidro transparente (por onde passa a radiação solar e que ajuda a reduzir perdas por
convexão).
Considere:
- a intensidade da radiação solar I=60cal/cm£.h;
- a área de absorção de energia do coletor A=5×10¥cm£;
- o calor específico da água c = 10¤ cal/kg.°C;
- a quantidade de água aquecida de 30°C para 70°C, em uma hora, como sendo m = 36 kg;
- o rendimento, como sendo a razão entre a energia absorvida pela água no processo de aquecimento e a
energia fornecida pelo sol ao coletor.
Considerando os dados acima, calcule:
a) a quantidade de energia, por hora, que é absorvida pela água.
b) o rendimento, desse coletor.
11. (Ufrrj 2001) O gráfico abaixo mostra como a temperatura de um corpo varia em função do tempo, quando
aquecido por uma fonte de fluxo constante de 90 calorias por minuto. Sendo a massa do corpo igual 100g,
determine:
a) o calor específico do corpo, em cal/g°C.
b) a capacidade térmica do corpo, em cal/°C.
12. (Ufscar 2000) Um dia, o zelador de um clube mediu a temperatura da água da piscina e obteve 20°C, o
mesmo valor para qualquer ponto da água da piscina. Depois de alguns dias de muito calor, o zelador refez essa
medida e obteve 25°C, também para qualquer ponto do interior da água. Sabendo-se que a piscina contém
200m¤ de água, que a densidade da água é 1,0×10¤kg/m¤ e que o calor específico da água é 4,2×10¤J/kg°C,
responda:
a) qual a quantidade de calor absorvida, do ambiente, pela água da piscina?
b) por qual processo (ou processos) o calor foi transferido do ambiente para a água da piscina e da água da
superfície para a água do fundo? Explique.
13. (Ufu 2001) Considere a radiação solar como uma onda eletromagnética que chega à superfície da Terra com
intensidade 1,0kW/m£ e que uma placa de um aquecedor solar consegue converter em energia térmica 50% da
energia da radiação solar que alcança sua superfície. Calcule o tempo que uma placa de 1m£ deve ficar exposta
ao sol para elevar a temperatura de 100kg de água de 25°C para 50°C. Despreze o efeito da inclinação do sol
em relação à placa do aquecedor. O calor específico da água é de 4,2J/g°C.
14. (Unb 2000)
Um estabelecimento comercial necessita de água à temperatura de 90°C e utiliza, para isso, um painel solar
como mostrado na figura adiante, conectado a um reservatório com 500L de água em cujo interior existe um
aquecedor elétrico de 5kW de potência. Considerando que o calor específico da água é igual a 4,2kJ/(kg°C), que
a massa de 1L de água corresponde a 1kg, que não haja perda de energia do sistema para o ambiente e que o
painel solar, sozinho, é capaz de aquecer a água do reservatório a 50°C, calcule, em horas, o tempo mínimo
que o aquecedor elétrico deve permanecer ligado para que a água atinja a temperatura desejada. Despreze a
parte fracionária de seu resultado, caso exista.
15. (Unesp 2000) A figura mostra as quantidades de calor Q absorvidas, respectivamente, por dois corpos, A e
B, em função de suas temperaturas.
a) Determine a capacidade térmica CÛ do corpo A e a capacidade térmica C½ do corpo B, em J/°C.
b) Sabendo que o calor específico da substância de que é feito o corpo B é duas vezes maior que o da
substância de A, determine a razão mÛ/m½ entre as massas de A e B.
16. (Unicamp 2000) Um escritório tem dimensões iguais a 5m×5m×3m e possui paredes bem isoladas.
Inicialmente a temperatura no interior do escritório é de 25°C. Chegam então as 4 pessoas que nele trabalham,
e cada uma liga seu microcomputador. Tanto uma pessoa como um microcomputador dissipam em média 100W
cada na forma de calor. O aparelho de ar condicionado instalado tem a capacidade de diminuir em 5°C a
temperatura do escritório em meia hora, com as pessoas presentes e os micros ligados. A eficiência do aparelho
é de 50%. Considere o calor específico do ar igual a 1000J/kg°C e sua densidade igual a 1,2kg/m¤.
a) Determine a potência elétrica consumida pelo aparelho de ar condicionado.
b) O aparelho de ar condicionado é acionado automaticamente quando a temperatura do ambiente atinge 27°C,
abaixando-a para 25°C. Quanto tempo depois da chegada das pessoas no escritório o aparelho é acionado?
17. (Ufmg 2001) Um cano de cobre e um de alumínio, ambos de mesma massa, recebem a mesma quantidade
de calor. Observa-se que o aumento de temperatura do cano de alumínio é menor que o do cano de cobre.
Isso acontece porque o alumínio tem
a) calor específico maior que o do cobre.
b) calor específico menor que o do cobre.
c) condutividade térmica maior que a do cobre.
d) condutividade térmica menor que a do cobre.
18. (Ufpr 2002) Um copo de vidro contendo 100 mL de leite a uma temperatura inicial de 20°C é colocado num
forno de microondas. Depois de 1 minuto de funcionamento do forno, observa-se que o leite atinge 100°C.
Supondo que o forno de microondas aqueça os líquidos de maneira uniforme e considerando que o calor
específico do leite é igual a 4.186 J/(kg.°C) e que a sua massa específica é igual a 1.000 kg/m¤, é correto
afirmar:
(01) Um copo de 200 mL de leite com a mesma temperatura inicial e no mesmo forno levaria dois minutos para
atingir 100°C.
(02) Se a temperatura inicial fosse de 60°C, o tempo para 100 mL de leite atingirem 100°C seria de 30
segundos.
(04) Um copo de 100 mL e outro de 250 mL de leite, colocados simultaneamente no mesmo forno à temperatura
inicial de 20°C, atingiriam a temperatura de 100°C no mesmo instante.
(08) Se fossem aquecidos simultaneamente, no mesmo forno, um copo com 100 mL de leite à temperatura
inicial de 20°C e outro com 200 mL de leite à temperatura inicial de 50°C, o copo de 100 mL atingiria a
temperatura de 100°C antes que o de 200 mL.
(16) A energia utilizada pelo forno para elevar a temperatura de 100 mL de leite de 20°C até 100°C é 33.488J.
Soma (
)
GABARITO
1. a) M = 4,32 kg
b) c½ = 0,8 J/g.°C
2. a) 120 000 J
b) 30 °C
c) 20 °C
3. - Cálculo da potência com que a água recebeu energia térmica para seu aquecimento:
P = (V . cv . К) /Ðt
P = (1 . 4,186 . 10¤ . 80)/1104
P = 303,33 W
- Cálculo da potência que incide na superfície:
Pi = P/0,70 = 433,33 W
- Cálculo da área efetiva que recebe energia solar:
A = ™ . 1£/4 = 0,785 m£
- Cálculo da intensidade de energia solar:
I = 433,33/0,785 = 552 W/m£
4. t = 12,6×10¦ s = 350 h
5. a) 1 min
b) 0,12 m
6. a) 2,25 × 10¦ J/°C
b) 40°C
c) 9,0 × 10§ J
7. a) A: 3 cal/°C e 0,03 cal/g°C
B: 8 cal/°C e 0,05 cal/g°C
b) A: 90 cal
B: 240 cal
8. c(areia) = 0,12 cal/g°C
9. a) 4/3 T
b) |ÐT'm|/|ÐT'‚m| = 2
10. a) 1,44 x 10§ cal
b) 48%
11. a) c = 0,1 cal/g°C
b) C = 10 cal/°C
12. a) 4,2 . 10ª J
b) O Sol aquece a água da superfície da piscina por radiação, em seguida o calor flui por condução da superfície
até o fundo da piscina.
13. 5 h 50 min
14. 04
15. a) CÛ = 7,5 J/°C
C½ = 5 J/°C
b) mÛ/m½ = 3
16. a) 2100 W
b) 3,75 min
17. [A]
18. 01 + 02 + 08 + 16 = 27
RESUMO
Número das questões:
documento
banco
fixo
1
3402
33305
3
3936
37888
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
3971
4378
4064
4690
4305
3341
3707
4038
4327
4267
4175
3595
3416
3394
3763
3980
37923
38330
38016
42831
38257
32834
35786
37990
38279
38219
38127
34862
33387
33205
36223
37932