Calorímetria

www.baluta.com.br
TERMOLOGIA - CALORIMETRIA
Calorimetria
1. Sabendo que 1cal = 4,18J:
a) transforme 20kcal em joule;
b) transforme 8000J em caloria.
2. Um bloco de cobre com 200g sofre um aquecimento de 25ºC para 70ºC. O calor específico do cobre é
igual a 0,093cal/gºC.
a) Qual a quantidade de calor recebida pelo bloco?
b) Determine a capacidade térmica do bloco.
3. Determine quantas calorias perderá 1kg de água para que sua temperatura varie de 60ºC para 10ºC. O
calor específico da água é igual a 1cal/gºC.
4. Sabendo que o calor específico do ferro é igual a 0,1cal/gºC, calcule a quantidade de calor para elevar
de 15º a temperatura de um pedaço de 80g desse material.
5. Um corpo de massa igual a 1kg recebeu 10kcal e sua temperatura passou de
50ºC para 100ºC. Qual o calor específico desse corpo?
6. O gráfico representa o aquecimento de 100g de uma substância.
a) Qual o calor específico da substância?
t (ºC)
b) Qual a capacidade térmica da substância?
40
7. O gráfico representa a variação da temperatura de um corpo sólido,
em função do tempo, ao ser aquecido por uma fonte que libera ener20
gia a uma potência constante de 150cal/min. A massa do corpo é de
100g. Determine o seu calor específico, em 1cal/gºC.
0
t (ºC)
50
20
0
90 Q (cal)
10 tempo (min)
8. Um aquecedor elétrico de 2kw é usado para elevar de 10ºC para 22ºC a temperatura do ar contido em
uma sala de dimensões 3mx5mx2,8m. Sabendo que há uma dispersão de 40% do calor, calcule o tempo
gasto nesse aquecimento. Dados: calor específico do ar igual a 0,238kcal/kgºC, massa específica do ar
igual a 1,30kg/m 3 e 1cal igual a 4,2J.
9. Quantas calorias são necessárias para aquecer 200l de água, de 15ºC a 70ºC? Dados: densidade da água
igual a 1kg/l e calor específico da água igual a 1cal/gºC. Qual a potência necessária para realizar essa
operação em 3 horas, considerando 1cal igual a 4,2J?
10. Um vaso de latão contém 500g de água a 20ºC. Imerge-se nessa água um bloco de ferro com 200g de
massa e temperatura igual a 70ºC. Desprezando o calor absorvido pelo vaso, clcule a temperatura de equilíbrio térmico. Dados: calor específico do ferro igual a 0,114cal/gºC e calor específico da água é igual a 1cal/gºC.
11. Um calorímetro ideal contém 80g de água a 20ºC. Um corpo de 50g de massa a 100ºC é colocado no
interior do calorímetro. Sabendo que o calor específico da água é igual a 1cal/gºC e que o equilíbrio
térmico ocorre a 30ºC, determine o calor específico da substância que constitui o corpo.
12. Um pequeno cilindro de alumínio, de massa 50g, está colocado numa estufa. Num certo instante o cilindro e tirado da estufa e rapidamente jogado dentro de uma garrafa térmica que contém 330g de água.
Observa-se que a temperatura dentro da garrafa eleva-se de 19ºC para 20ºC. Calcule a temperatura da
estufa, no instante em que o cilindro foi retirado. Dados: c Al = 0,22cal/gºC e c água = 1cal/gºC.
13. Um calorímetro contém 90g de água à temperatura ambiente de 25ºC. Coloca-se em seu interior um
bloco de ferro de massa 100g e temperatura de 90ºC. Atingido o equilíbrio térmico, o termômetro acusa
30ºC. Sabendo que os calores específicos da água e do ferro são, respectivamente, 1,00cal/gºC e
0,11cal/gºC, calcule a capacidade térmica do calorímetro.
14. Quatro corpos cujos calores específicos, massas e temperaturas são, respectivamente, iguais a:
0,20cal/gºC, 100g, 10ºC; 0,09cal/gºC, 200g, 25ºC; 0,05cal/gºC, 300g, 35ºC; x, 400g, 40ºC, são postos
em contato uns com os outros e atingem o equilíbrio térmico à temperatura de 30ºC. Supondo que o sistema seja termicamente isolado, calcule o calor específico x do quarto corpo.
15. Na cozinha de um restaurante há dois caldeirões com água, um a 20ºC e outro a 80ºC. Quantos litros se
devem pegar de cada um para obter, após a mistura, 10l de água a 26ºC?
1
Rua Baronesa, 705 - sala 206 - Praça Seca
Telefone: 39022608 - 994306166
www.baluta.com.br
PREVEST 2014 - MATEMÁTICA - FÍSICA - FICHA 8
16. A temperatura de 250g de gelo sobe de -20ºC a 40ºC devido a uma fonte de calor que fornece 500 cal
por minuto. Dados: c gelo = 0,5cal/gºC e L f = 80cal/g, Calcule o tempo gasto no aquecimento.
17. Um bloco de gelo, de 100g de massa e temperatura inicial igual a -10ºC, foi aquecido até fundir completamente. Em seguida aqueceu-se a água obtida até sua vaporização total. Sabendo que o calor específico do gelo é igual a 0,5cal/gºC e que os calores de fusão do gelo e vaporização da água são, respectivamente, iguais a 80cal/g e 540cal/g, calcule a quantidade de calor total nesse aquecimento.
18. Considere um bloco de gelo com massa 200kg a -8ºC. Determine a quantidade de calor para transformá-lo totalmente em vapor, considerando um rendimento de 60%. Dados: calor específico do gelo é igual a 0,5cal/gºC, calor específico da água igual a 1,0cal/gºC, calor latente de fusão do gelo é igual a
80cal/g e calor latente de de vaporização da água é igual a 540cal/g.
19. Um bloco de gelo com massa 8kg está a uma temperatura de -20ºC, sob pressão normal. Dados: calor
específico do gelo é igual a 0,5cal/gºC, calor específico da água igual a 1,0cal/gºC e calor latente de fusão do gelo é igual a 80cal/g.
a) Qual a quantidade de calor para transformar totalmente esse bloco de gelo em água á temperatura de
30ºC?
b) Construa o gráfico temperatura x quantidade e calor durante esse processo.
20. Um corpo inicialmente sólido, de massa 80g, recebe calor e sofre variação de temperatura conforme
indica o gráfico a seguir.
t (ºC)
Determine:
300
a) a temperatura de fusão da substância;
200
b) o calor latente de fusão do corpo;
100
c) o calor específico do corpo no estado sólido;
Q (cal)
d) o calor específico do corpo no estado líquido.
0
100 300 600
21. Quanta água 25ºC é preciso verter sobre 200g de gelo a -10ºC a fim de se obter água a 8ºC? Dados: calor específico do gelo igual a 0,5cal/gºC, calor específico da água igual a 1,0cal/gºC e calor latente de
fusão do gelo é igual a 80cal/g.
22. Numa cavidade localizada em um bloco de gelo (c gelo = 0,5cal/gºC) a -10ºC é colocado um pedaço de
100g de cobre (c cobre = 0,09cal/gºC) à temperatura de 200ºC. Calcule a massa de gelo que será fundida.
Dados: calor latente de fusão do gelo igual a 80cal/g e massa total do bloco de gelo igual a 280g.
23. Um corpo de cobre com massa 600g, à temperatura de 340K, é colocado sobre um bloco de gelo a0ºC.
Desprezando as perdas de calor, determine a massa degelo que será fundida. Dados: calor específico do
cobre é igual a 0,092cal/gºC e calor latente de fusão do gelo é igual a 80cal/g.
24. Ache a quantidade de calor que devemos retirar de uma massa de 400g de água líquida a 0ºC para que
ela se transforme em gelo a 0ºC. Dado: L f = -80cal/g.
25. Certo metal tem calor específico c = 0,2cal/g.K no estado sólido, no ponto de fusão θ f = 1300k, calor
de fusão L = 50cal/g. Uma amostra desse metal tem massa m = 100g e apresenta-se, inicialmente, à temperatura θ i = 300K. È fornecido calor à amostra, até a metade dela se fundir. Determine a quantidade de
calor recebido pela amostra.
26. Um bloco de gelo de massa 200g encontra-se a 0ºC. Calcule a quantidade de calor que se deve fornecer
a esse bloco para que ele se transforme totalmente em água a 0ºC. Dado: L f = 80cal/g.
27. Um bloco de gelo de massa 60g a -10ºC é introduzido ao mesmo tempo que 20g de cobre a 80ºC em um
calorímetro contendo 300g de água a 20ºC. Sendo a capacidade térmica do calorímetro igual a 50cal/ºC
e c cu = 0,092cal/gºC, L f = 80cal/g, c gelo = 0,5cal/gºC, determine a temperatura final de equilíbrio térmico.
28. Num calorímetro foram colocados um bloco de gelo de massa m g = 0,480kg, à temperatura t = -20ºC, e
um corpo metálico de massa m = 50,00g, à temperatura θ = 600ºC. Atingido o equilíbrio térmico, observou-se o aparecimento de uma massa m a = 15,0g de água proveniente da fusão do gelo. São dados: calor
específico do gelo igual a 0,50cal/gºC e calor latente de fusão do gelo é igual a 80cal/g.
a) Determine o calor específico do metal do corpo.
b) Determine a quantidade de calor utilizada na fusão do gelo.
2
Rua Baronesa, 705 - sala 206 - Praça Seca
Telefone: 39022608 - 994306166
www.baluta.com.br
PREVEST 2014 - MATEMÁTICA - FÍSICA - FICHA 8
29. Coloca-se 50g de gelo a 0ºC em 100g de água. Após certo tempo verifica-se que existem 30g de gelo
boiando na água e em equilíbrio térmico. Admitindo-se que não ocorreu troca de calor com o ambiente e
que o calor latente de fusão do gelo é igual a 80cal/g, responda:
a) Qual a temperatura final da mistura?
b) Qual a temperatura inicial da água?
30. Uma panela de ferro de massa 2500g está a temperatura de 20ºC. Derrama-se nela 1 litro de água a
80ºC. Admitindo que só haja trocas de calor entre a água e a panela, determine a temperatura de equilíbrio térmico. Dados: calor específico do ferro igual a 0,1cal/gºC, calor específico da água igual a
1,0cal/gºC e densidade absoluta da água igual a 1kg/l.
Respostas
1. a) 83600J b) 1913,9cal
2. a) 837cal b) 18,6cal/ºC
3. 5.10 4 cal
4. 120cal
5. 0,2cal/gºC
6. a) 0,030cal/gºC b) 3cal/ºC
7. 0,75cal/gºC
8. 9,1min
9. 1,1.10 7 e ≅4,28.10 3 w
10. ≅22,18ºC
11. ≅0,23cal/gºC
12. 50ºC
13. 42cal/ºC
14.
15.
16.
17.
18.
≅0,10cal/gºC
9l e 1l
65min
72,5kcal
≅481,3kcal
t (ºC)
19. a) 960kcal
b)
30
0
-30
20. a) 200ºC
b) 2,5cal/g
c) 0,012cal/gºC
d) ≅0,037cal/gºC
21. ≅1094,1g
22. 5g
80
720 960
23.
24.
25.
26.
27.
Q (cal)
46,23g
32kcal
22,5kcal
16kcal
≅4,97ºC
28. 0,20cal/gºC
29. a) 0ºC
b) 16ºC
30. 68ºC
3
Rua Baronesa, 705 - sala 206 - Praça Seca
Telefone: 39022608 - 994306166