LISTA 5 Calor e Mudança de Fase

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ – UTFPR
5º Lista de exercícios - Cap. 19 Calor e Mudança de Fase.
Prof. Nelson Elias
Aluno: ___________________________________________ Turma : ___________ Data: ______/______/_______.
1) a) Que quantidade de calor é necessária para elevar de 20ºC a temperatura de 3kg de cobre?
b) Quanto de calor deve ser adicionado a uma frigideira de ferro fundido de 2kg, para elevar de 120ºC sua temperatura?
(calor específico cobre 0,386 k J/kg.K e calor específico ferro fundido 447 J/kg.K)
Resp. a) Q = 23,2 kJ e b) Q = 107,0 kJ
2) Colocam-se 600 g de granalha de chumbo, a 100ºC, num calorímetro de alumínio, com a massa de 200 g, contendo
500 g de água, inicialmente a 17,3ºC. A temperatura final de equilíbrio térmico do calorímetro com a granalha é de
20ºC. Qual o calor específico do chumbo ? (o calor específico do vaso de alumínio é 0,900 k J/kg.K)
Resp. calor específico do chumbo 0,128 k J/kg.K.
3) Que quantidade de calor deve ser absorvida por uma massa de gelo m = 720 kg a - 10ºC para levá-la ao estado
líquido a 15ºC ?
Resp. Q = 301,03 kJ
4) Um bloco metálico de 3,0 kg recebe 105 kJ de calor e sua temperatura varia de 20ºC para 90ºC. Determine:
a) a capacidade térmica do bloco.
Resp. C = 1,5 kJ/ºC
b) o equivalente em água do bloco em cal/ºC, qual o significado físico do EA?
Resp. EA = 358,85 cal/ºC
c) qual a substância que constitui o bloco.
Resp. calor específico do bloco ≈ 500 J/kg.K. ferro fundido.
5) Num recipiente adiabático de capacidade térmica 83,6 J/ºC existe 180 g de água a 10ºC. Coloca-se dentro do
recipiente um bloco de ferro de 180 g à temperatura de 140ºC. Determine a temperatura de equilíbrio térmico.
Use como calor específico do ferro 476 J/kgºC
Resp.: TF = 22,08ºC
6) Um bloco de alumínio de 250 g é colocado dentro de um calorímetro de capacidade térmica 627 J/ºC, no qual
existem 200g de água a 22ºC. Após algum tempo verifica-se que a temperatura do conjunto estabiliza em 20ºC.
a) Esboce um diagrama: Temperatura x tempo da evolução da temperatura dos corpos.
b) determine a temperatura inicial do bloco de alumínio.
Resp.: Ti = 6,70ºC
7) Que quantidade de calor é necessária para aquecer 1,5 kg de gelo, na pressão de 1 atm, de -20ºC até que toda a
amostra se tenha transformado em vapor de água ? Use: cgelo =2,05 kJ/kg.K , cágua =4,18 kJ/kg.K e
Lfgelo =333,5 kJ/kg e Lvágua = 2257 kJ/kg
Resp. 4,58 MJ
8) Um jarro de limonada está sobre uma mesa de piquenique, a 33ºC. Uma amostra de 0,24 kg desta limonada é
derramada num vaso de espuma de plástico (isopor) e a ela se juntam 2 cubos de gelo (cada qual de 0,025 kg, a ºC).
a) Admitindo que não haja perda de calor para o ambiente, qual a temperatura final da limonada? b) qual seria a
temperatura final se fossem 6 os cubos de gelo? Admitir que a capacidade calorífica da limonada seja idêntica à da água
pura. c) calcule a quantidade de gelo fundido na letra (b) deste exercício, quantos cubos aproximadamente ?
Resp. a) TF = 13,5ºC , b) TF = 0ºC, explique este resultado e c) ≈ 0,1 kg, 4 cubos de gelo.
9) A fim de se demostrar a equivalência entre calor e a energia, deixa-se cair um vaso termicamente isolado de uma
altura h em relação ao solo. Se a colisão for perfeitamente inelástica e se toda a energia se transformar na energia
interna da água, qual deve ser a altura h para que a temperatura da água seja elevada de 1ºC ?
Resp.: h = 426 m
10) Uma moeda de cobre, cuja massa mC = 75 g, é aquecida em um forno de laboratório até uma temperatura de T =
312º C. A moeda é então largada em um béquer de vidro contendo uma massa de mA = 220 g de água. A capacidade
térmica do béquer é Cb é de 45 cal/K. A temperatura inicial do béquer e da água é 12ºC. Supondo que a moeda, o
béquer e a água sejam um sistema isolado e que a água não evapore, determine a temperatura final do sistema em
equilíbrio térmico.
Resp. TF = 19,6ºC
11) Um automóvel de 1400 kg, trafegando a 80 km/h, é freado até parar. Qual a deve ser a massa do tambor de aço dos
freios para que a sua temperatura não atinja valor superior a 120ºC? O calor específico do aço do tambor é de 0,11
cal/gK .
Resp. M = 6,26 kg
12) Um pequeno aquecedor elétrico de imersão é usado para aquecer 100 g de água para uma xícara de café instantâneo.
O aquecedor está rotulado com 200 watts, o que significa que ele converte energia elétrica em energia térmica nesta
taxa. Calcule o tempo necessário para levar toda esta água de 23ºC para 100ºC, ignorando quaisquer perdas de calor.
Resp. Δt = 160 s