trocas de calor - intermediário

TROCAS DE CALOR - INTERMEDIÁRIO
A equipe SEI selecionou alguns dos exercícios mais interessantes que foram cobrados em concursos sobre trocas de
calor. Aproveite e tenha bons estudos!
1. (AFA 2009) Um estudante, querendo determinar o equivalente em água de um calorímetro, colocou em seu interior 250 g de
água fria e, aguardando um certo tempo, verificou que o conjunto alcançou o equilíbrio térmico a uma temperatura de 20°C. Em
seguida, acrescentou ao mesmo 300 g de água morna, a 45°C. Fechando rapidamente o aparelho, esperou até que o equilíbrio
térmico fosse refeito; verificando, então, que a temperatura final era de 30°C. Baseando-se nesses dados, o equivalente em água
do calorímetro vale, em gramas,
(A) 400
(B) 300
(C) 100
(D) 200.
2. (ITA 2007) Numa cozinha industrial, a água de um caldeirão é aquecida de 10ºC a 20ºC, sendo misturada, em seguida, à água a
80ºC de um segundo caldeirão, resultando 10 L de água a 32ºC, após a mistura. Considere que haja troca de calor apenas entre as
duas porções de água misturadas e que a densidade absoluta da água, de 1 kg/L, não varia com a temperatura, sendo, ainda, seu
calor específico c = 1,0 cal g–1 ºC–1. A quantidade de calor recebida pela água do primeiro caldeirão ao ser aquecida até 20ºC é de
(A) 20 kcal.
(B) 50 kcal
(C) 60 kcal.
(D) 80 kcal.
(E) 120 kcal.
3. (ITA 2006) Um bloco de gelo com 725 g de massa é colocado num calorímetro contendo 2,50 kg de água a uma temperatura
de 5,0ºC, verificando-se um aumento de 64 g na massa desse bloco, uma vez alcançado o equilíbrio térmico. Considere o calor
específico da água (c = 1,0 cal/gº C) o dobro do calor específico do gelo, e o calor latente de fusão do gelo de 80 cal/g.
Desconsiderando a capacidade térmica do calorímetro e a troca de calor com o exterior, assinale a temperatura inicial do gelo.
(A) -191,4º C
(B) - 48,6º C
(C) - 34,5º C
(D) - 24,3º C
(E) - 14,1º C.
4. (AFA 2006) Para intervalos de temperaturas entre 5 ºC e 50 ºC, o calor específico (c ) de uma determinada substância varia
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com a temperatura ( t ) de acordo com a equação c = 60 t + 15 , onde c é dado em cal/gºC e t em ºC. A quantidade de calor
necessária para aquecer 60 g desta substância de 10 ºC até 22 ºC é
(A) 480 cal
(B) 120 cal
(C) 288 cal
(D) 350 cal.
5. (ITA 2005) 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 desse recipiente. Calcule a temperatura final do conjunto.
Dados: calor latente do gelo Lg = 80 cal/g, calor específico da água cágua = 1,0 cal g-1 °C-1, calor específico do alumínio cAl = 0,22
cal g-1 °C-1.
6. (ITA 2004) Um painel coletor de energia solar para aquecimento residencial de água, com 50% de eficiência, tem superfície
coletora com área útil de 10 m2. A água circula em tubos fixados sob a superfície coletora. Suponha que a intensidade da energia
solar incidente é de 1,0.103 W/m2 e que a vazão de suprimento de água aquecida é de 6,0 litros por minuto. Assinale a opção que
indica a variação de temperatura da água.
(A) 12ºC
(B) 10ºC
(C) 1,2ºC
(D) 1,0ºC
(E) 0,10ºC.
7. (AFA 2003) Duas substâncias, A e B, se encontram à mesma temperatura de 20 oC e cada qual termicamente isolada.
Fornecendo a mesma quantidade de calor a cada uma delas, verifica-se que a temperatura de A passa a ser de 60 oC e que a
temperatura de B passa a ser de 80 oC. A partir dessa situação, as substâncias são colocadas em contato térmico. A temperatura
final de equilíbrio é, em oC,
(A) 64.
(B) 68.
(C) 70.
(D) 72.
8. (AFA 2001) Um rapaz deseja tomar banho de banheira misturando 80 litros de água fria a 18 ºC, com uma certa quantidade de
água quente a 60 ºC. Para o rapaz tomar banho a 35 ºC, o tempo, em segundos, que a torneira de água quente deverá ficar aberta
será aproximadamente:
Dados: A vazão da torneira de água quente é de 0,25 litros/s. Desprezar a capacidade térmica da banheira e a perda de calor da
água.
(A) 79
(B) 152
(C) 218
(D) 303
9. (ITA 2000) O ar dentro de um automóvel fechado tem massa de 2,6 kg e calor específico de 720 J/kg ºC. Considere que o
motorista perde calor a uma taxa constante de 120 joules por segundo e que o aquecimento do ar confinado se deva
exclusivamente ao calor emanado pelo motorista. Quanto tempo levará para a temperatura variar de 2,4 ºC a 37º C?
(A) 540 s.
(B) 480 s.
(C) 420 s.
(D) 360 s.
(E) 300 s.
10. (UFRJ 1998) Num calorímetro de capacidade térmica desprezível que contém 60 g de gelo a 0 oC, injeta-se vapor d’água a
100 oC, ambos sob pressão normal.
Quando se restabelece o equilíbrio térmico, há apenas 45g de água no calorímetro. O calor de fusão do gelo é 80 cal/g, o calor de
condensação do vapor d’água é 540 cal/g e o calor especifico da água é 1,0 cal/g.oC.
Calcule a massa do vapor d'água injetado.
11. (ITA 1997) Um vaporizador contínuo possui um bico pelo qual entra água a 200 C, de tal maneira que o nível de água no
vaporizador permanece constante.O vaporizador utiliza 800 W de potência, consumida no aquecimento da água até 1000 C e na
sua vaporização a 1000 C. A vazão de água pelo bico é:
(A) 0,31 mL/s
(B) 0,35 mL/s
(C) 2,4 mL/s
(D) 3.1 mL/s
(E) 3.5 mL/s.
12. (ITA 1996) Uma roda d' água converte, em eletricidade com uma eficiência de 30%, a energia de 200 litros de água por
segundo caindo de uma altura de 5,0 metros. A eletricidade gerada é utilizada para esquentar 50 litros de água de 15°C a 65°C. O
tempo aproximado que leva a água para esquentar até a temperatura desejada é:
(A) 15 minutos
(B) meia hora.
(C) uma hora.
(D) uma hora e meia.
(E) duas horas.
13. (ITA 1996) Num dia de calor, em que a temperatura ambiente era de 30ºC, João pegou um copo com volume de 200 cm3 de
refrigerante à temperatura ambiente e mergulhou nele dois cubos de gelo de massa 15g cada um. Se o gelo estava à temperatura
de –4ºC e derreteu-se por completo e supondo que o refrigerante tem o mesmo calor especifico que a água, a temperatura final da
bebida de João ficou sendo aproximadamente de:
a) 16ºC
b) 25ºC
c) 0ºC
d) 12ºC
e) 20ºC
Gabarito
1. (D)
2. (D)
3. (B)
4. (C)
5. T = 17,5°C
6. (A)
7. (B)
8. (C)
9. (A)
10. m = 5 g
11. (A)
12. (C)
13. (A)