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Aula 12 – Sist.Term. isolado – Questões Atuais – Vestibulares de SP
1. (Unifesp 2012) Um calorímetro de capacidade térmica 10 cal/ºC, contendo 500 g
de água a 20 ºC, é utilizado para determinação do calor específico de uma barra de
liga metálica de 200 g, a ser utilizada como fundo de panelas para cozimento. A
barra é inicialmente aquecida a 80 ºC e imediatamente colocada dentro do
calorímetro, isolado termicamente. Considerando o calor específico da
água 1,0 cal/(g · ºC) e que a temperatura de equilíbrio térmico atingida no
calorímetro foi 30 ºC, determine:
a) a quantidade de calor absorvido pelo calorímetro e a quantidade de calor absorvido
pela água.
b) a temperatura final e o calor específico da barra.
2. (Fuvest 2009) Um trocador de calor consiste em uma serpentina, pela qual
circulam 18 litros de água por minuto. A água entra na serpentina à temperatura
ambiente (20 °C) e sai mais quente. Com isso, resfria-se o líquido que passa por uma
tubulação principal, na qual a serpentina está enrolada. Em uma fábrica, o líquido a
ser resfriado na tubulação principal é também água, a 85 °C, mantida a uma vazão de
12 litros por minuto. Quando a temperatura de saída da água da serpentina for
40 °C, será possível estimar que a água da tubulação principal esteja saindo a uma
temperatura T de, aproximadamente,
a)
b)
c)
d)
e)
75
65
55
45
35
C
C
°
C
°
C
°
C
°
°
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3. (Mackenzie 2009) Um calorímetro de capacidade térmica 6 cal/°C contém 80 g de
água (calor específico = 1 cal/g°C) a 20°C. Ao se colocar um bloco metálico de
capacidade térmica 60 cal/°C, a 100°C, no interior desse calorímetro, verificou-se
que a temperatura final de equilíbrio térmico é 50°C. A quantidade de calor perdida
para o ambiente, nesse processo, foi de:
a)
b)
c)
d)
e)
420
370
320
270
220
cal
cal
cal
cal
cal
4. (Unifesp 2009) O gráfico mostra as curvas de quantidade de calor absorvido em
função da temperatura para dois corpos distintos: um bloco de metal e certa
quantidade de líquido.
O bloco de metal, a 115°C, foi colocado em contato com o líquido, a 10°C, em um
recipiente ideal e isolado termicamente. Considerando que ocorreu troca de calor
somente entre o bloco e o líquido, e que este não se evaporou, o equilíbrio térmico
ocorrerá a
a)
b)
c)
d)
e)
70°C.
60°C.
55°C.
50°C.
40°C.
5. (Mackenzie 2008) Para certo procedimento industrial, necessita-se de água a 20
°
C, mas só se dispõe de água no estado sólido a 0 °C (gelo) e água fervendo a 100 °C.
A relação entre a massa de gelo e a massa de água fervendo que se deve misturar em
um recipiente adiabático, para a obtenção do desejado, é
Dados: calor latente de fusão da água = 80 cal/g
calor específico da água líquida = 1 cal/(g°C)
a) 4/5
b)
c)
d)
e)
3/4
2/3
1/2
1/3
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Gabarito:
Resposta da questão 1:
Dados: CC = 10 cal/C°; mA = 500 g; mB = 200 g; T0C = T0A = 20 °C; T0B = 80 °C; Teq
= 30 °C.
a) Quantidade de calor (QC) absorvido pelo calorímetro:
QC = CC ∆TC = 10 ( 30 − 20 ) ⇒ QC = 100 cal.
Quantidade de calor (QA) absorvido pela água:
Q A = mc A ∆TA = 500 ( 1) ( 30 − 20 ) ⇒ QC = 5.000 cal.
b) A temperatura final da barra é igual à temperatura de equilíbrio térmico do
sistema.
TBfinal = 30 °C.
O sistema é termicamente isolado. Então:
QC + Q A + QB = 0 ⇒ 100 + 5.000 + mB cB ∆TB = 0 ⇒ 5.100 + 200 cB ( 30 − 80 ) = 0 ⇒
cB =
5.100
10.000
⇒ cB = 0,51 cal / g ⋅ °C.
Resposta da questão 2:
[C]
Resolução
Em um minuto: Circulam 18 litros de água na serpentina
20°C; T = 40°C
→ 18 kg = 18000 g; T0 =
Q = m.c.∆T = 18000.1.(40 – 20) = 360000 cal
No mesmo minuto: 12 litros de água a ser resfriada
T = ?
Q = m.c.∆T
55°C
→ 12 kg = 12000 g; T0 = 85°C;
→ -360000 = 12000.1.(T – 85) → -30 = T – 85 → T = 85 – 30 =
Resposta da questão 3:
[A]
Resolução
O calorímetro absorveu calor.
Q = C.∆T = 6.(50-20) = 180 cal
A porção de água absorveu calor.
Q = m.c.∆T = 80.1.(50-20) = 2400 cal
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O bloco metálico cedeu calor
Q = C.∆T = 60.(100-50) = - 3000 cal
Note que os corpos que absorveram calor o fizeram em um total de 180 + 2400 =
2580 cal
Como o corpo que cedeu calor o fez em 3000 cal ocorreu uma perda de 3000 – 2580
= 420 cal
Resposta da questão 4:
[E]
Resolução
Na leitura do gráfico:
→ Q = C.∆T → 100 = Clíquido.40 → Clíquido = 2,5 kJ/°C
Para o metal → Q = C.∆T → 100 = Cmetal.100 → Cmetal = 1 kJ/°C
Para o líquido
Na troca de calor:
Qlíquido + Qmetal = 0
2,5.(T – 10) + 1.(T – 115) = 0
2,5.T – 25 + T – 115 = 0
3,5.T – 140 = 0
T = 140/3,5 = 40°C
Resposta da questão 5:
[A]
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