calor específico

PROBLEMAS ENVOLVENDO CALOR, 1a e 2a LEIS DA TERMODINÂMICA
1- Uma casa solar tem cerca de 105 kg de concreto (calor específico = 1,00 kJ/kg.K). Qual a
quantidade de calor cedida pelo concreto ao se resfriar de 25oC até 20oC? (R- 5x105 kJ)
2- Que quantidade de calor deve ser removida para que 100 g de vapor de água, a 150oC,
sejam resfriados e congelados em 100 g de gelo a 0oC? (calor específico do vapor de água
= 2,01 kJ/kg.K). (R- 402 kJ)
3- Se 500 g de chumbo fundido, a 327 oC, forem derramados numa grande cavidade aberta
bloco de gelo, a 0oC, qual a quantidade de gelo que será fundida? (R- 100 g)
4- Uma amostra de 200 g de gelo, a 0oC, é colocada em 500 g de água, incialmente a 20oC.
Desprezando a capacidade calorífica do vaso do calorímetro, a) estimar a temperatura
final de equilíbrio do sistema? b) Que quantidade do gelo é fundida? (R- a) 0oC; b) 125 g)
5- Um gás diatômico efetua 300 J de trabalho e absorve 600 cal de calor. Qual a variação de
energia interna do gás? (R- 2,2 kJ).
6- Uma bala de chumbo encrava-se na madeira deslocando-se a 200 m/s, Admitindo que toda
a variação de energia contribua para o aquecimento da bala, estimar a sua temperatura
final, sendo de 20oC a temperatura inicial. (R- 176oC)
7- Quando 20 cal de calor são absorvidas por uma gás, o sistema efetua 30 J de trabalho.
Qual a variação da energia interna do gás? (R- 54 J).
8- O gás se expande a pressão constante até o volume de 3 L. Depois é resfriado, a volume
constante, até a sua pressão cair a 2 atm. a) Mostrar este processo no diagrama PV e
calcular o trabalho efetuado pelo gás. b) Calcular o calor absorvido durante o processo.
(R- 608 J; b) 1060 J)
9- O gás se expande isotermicamente até atingir o volume de 3 L e a pressão de 1 atm.
Depois é aquecido isocoricamente até a pressão ser de 2 atm. a) Mostrar este processo no
diagrama PV e calcular o trabalho efetuado pelo gás. b) Calcular o calor absorvido
durante o processo. (R- 334 J; b) 790 J)
10- Um mol de gás ideal está no estado inicial P0 = 1 atm, V0 = 25 L. O gás é aquecido
lentamente de maneira que o processo no plano PV seja representado por um segmento de
reta que parte do ponto do estado inicial e chega ao ponto do estado final em P = 3 atm, V
= 75 L. Calcular o trabalho efetuado pelo gás. (R- 100 L.atm)
11- Uma certa máquina com 20% de rendimento efetua 100 J de trabalho em cada ciclo. a)
Que calor é absorvido por ciclo? b) Que calor é rejeitado por ciclo? (R- a)500 J; b) 400 J)
12- Uma certa máquina absorve 100 J de calor e rejeita 60 J em cada ciclo. a) Qual o seu
rendimento? b) Se cada ciclo dura 0,5 s, qual a potência da máquina em watts? (R- a)
40%; b) 80 W)
13- Calcule o rendimento de uma usina de combustível fóssil que consome 382 toneladas de
carvão por hora para produzir trabalho útil de 755 MW. O calor de combustão do carvão
é de 28,0 MJ/kg. (R- 25,4%)
14- Para fazer gelo, um congelador extrai 185 kJ de calor a -12,0oC. O congelador tem
coeficiente de desempenho de 5,70 e a temperatura ambiente é de 26,0 oC. a) Qual é o
calor cedido à cozinha? B) Qual é o trabalho necessário para fazer o congelador
funcionar? (R- a) 217 kJ; b) 32,5 kJ)
Referência:
Tipler, P. A., Física, ed. 4, vol. 1, LTC, Rio de Janeiro, 2000.
Haliday, D., Resnick, R., Krane, K. S., Física 1, ed. 4, vol. 1, Rio de Janeiro, 1996.
Young & Freedman, Física II, ed. 12, vol. 2, Adisson Wesley, São Paulo, 2008.