termologia C - Professor Marco Costa

Termologia: Parte 2
Professor Marco Costa
1. Considere um bloco
de gelo de massa 300g encontra-se a 0° C.
Para que todo gelo se derreta, obtendo água a 0° C são necessárias
24.000 cal. Determine o calor latente de fusão do gelo.
2. Considere um bloco de gelo de massa 300g á temperatura de
 20C , sob pressão normal.
cgelo  0,5cal / g C , pede-se:
Sendo
LF  80cal / g
e
a)a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura do bloco até
50° C
b) Construa um gráfico que represente a variação da temperatura (eixo das
ordenadas) em função da quantidade de calor (eixo das abscissas) recebida
pelo bloco.
3. Num recipiente de paredes impermeáveis ao calor
são colocados
200g de água à temperatura de 90°C e um pedaço de gelo de 50g à
temperatura de – 20° C. Determinar a temperatura final de
equilíbrio.
Dados:
Calor específico da água = 1 cal/g° C
Calor especifico do gelo = 0,55 cal/g° C
Calor de fusão do gelo 80 cal/g
4. Num calorímetro de Berthelot, cuja massa em água, ou equivalente
em água, era de l00 g, introduziu-se um bloco de 200g de certa
substância, cuja temperatura inicial era de 172°C. A temperatura do
sistema, de início, com 20°C, atinge no estado de equilíbrio o valor
23°C.
Pede-se:
a) o calor específico da referida substância;
b) qual seria a temperatura final adquirida pelo sistema, se, após atingir o
estado de equilíbrio já referido, fossem introduzidos no calorímetro 20g de
gelo a 0°C.
Dado: calor de fusão do gelo = 80 cal/g° C
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Dados para os problemas 5 e 6
cGELO  0,5cal / g C ;
LV  540cal / g ;
LF  80cal / g
c ÁGUA  1cal / g C
5. Determine a quantidade de calor necessária para transformar 2g de
gelo a 10C em água a 10° C.
6. Determine a quantidade de calor necessária para transformar 2g de
gelo a 10C em vapor a 100° C.
7. Dentro
de uma cavidade seca, praticada numa bar ra de gelo à
temperatura de 0°C, põe-se um corpo de 500g de massa e cuja
temperatura é de 90°C. Após algum tempo, quando se dá o
equilíbrio térmico, retira-se, de dentro da cavidade, 70g de água. O
calor de fusão do gelo é de 80 cal/g.
Determine o calor específico do corpo.
8. Um pedaço de gelo de massa 40g a 0°C é colocado com 20g de
cobre a 100°C em um calorímetro contendo 180g de água a 20°C.
O equivalente em água dos acessórios e do calorímetro é igual a
20g. Qual é a temperatura final da mistura?
Dados:
Calor específico do cobre = 0,095 cal/g°C
Calor de fusão do gelo = 80 cal/g
9. Determine a quantidade de calor que deve ser fornecida a 200g de
gelo a  40C para se obter vapor d’água a 120°C. Construa um
gráfico que represente a variação da temperatura (eixo das ordena
das) em função da quantidade de calor (eixo das abscissas)
recebida pelo gelo.
Dados:
cGELO  0,5cal / g C

cVapor  0,5cal / g C
 L  80cal / g

F
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10.O diagrama abaixo representa a variação da temperatura de uma
substância líquida de massa 20g, inicialmente a 0°C, em função do
calor por ela absorvido.
Determine:
a) a temperatura de ebulição do líquido;
b) o calor específico do líquido;
c) o calor de vaporização do líquido;
d) o calor específico na fase gasosa.
11.Num calorímetro de capacidade térmica desprezível misturamos
200g de água a 32°C e 150g de gelo a  25C . Determine a massa
de vapor de água a 140°C, que devemos introduzir no calorímetro
para que a temperatura de equilíbrio térmico seja 28°C.
Dados:
cGELO  cVAPOR  0,5cal / g C ; LF  80cal / g ; LV  540cal / g ;
12.Deseja-se esfriar 8,5 litros de água de 20°C a 5,0°C, empregandose cubos de gelo a 0°C. Admita que o sistema atinja o equilíbrio
térmico e despreze as trocas de calor com o meio ambiente.
Quantos litros de água serão obtidos no fmal?
Adote:
massa específica da água:  = 1,0 kg/litro
calor específico da água: c = 1,0 cal/g°C
calor latente de fusão do gelo: L = 80 cal/g
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13.Um
bloco de gelo de massa 60g a – 10° C é introduzido ao
mesmo tempo que 20 g de cobre a 80° C em um calorímetro
contendo 300 g de água a 20/ C. Sendo a capacidade térmica do
calorímetro iguala 50 cal/°C e cCU  0,092cal / g C ,
LF  80cal / g , cGELO  0,5cal / g C , determine a temperatura
final de equilíbrio térmico.
14.Um corpo, inicialmente sólido, de massa 80g, recebe calor e sofre
variação de temperatura conforme indica o gráfico:
Pede-se:
a) a temperatura de fusão da substância;
b o calor latente de fusão do corpo;
c) o calor específico do corpo no estado sólido;
d) o calor específico no estado líquido.
15.Num calorímetro de capacidade térmica desprezível misturamos
500g de água a 30° C e 200g de gelo a  20C . Determine a
massa de vapor d’água a 130°C que devemos introduzir no
calorímetro para que a temperatura no equilíbrio seja 40° C.
16.Um recipiente contém 20 litros de ar e suporta uma pressão de 2
atmosferas. Determine o volume ocupado pelo ar quando a pressão
passar a 0,4 atmosfera, mantendo-se constante a temperatura.
17.Certo
corpo gasoso sofre uma transformação em que sua
temperatura varia de 0°C a 91°C; simultaneamente, a pressão do
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gás se eleva ao dobro. Em que proporção se modifica o volume do
gás?
18.Num reservatório de capacidade constante há gás sob pressâo de
75cm Hg à temperatura de 27°C. Determine a nova pressão da
mesma massa gasosa, quando a temperatura passa para 170,6°F.
19.O volume de um gás é de 280cm3 à temperatura de 30°C e sob
pressão de 740mm de Hg. Qual seria ó volume a 0°C e sob 760 mm
de Hg?
20.Três litros de ar, inicialmente a 27°C e 4,2 . 105 N/m2 de pressão,
sofre compressão isotérmica atingindo o volume de 0,5 litro. Em
seguida passam por uma expansão isobárica até atingir volume de
4 litros. Sendo R  8, 4
J
,
mol .K '
Determine:
a) o número de moles do volume de ar em que tão;
b) a pressão do ar após a transformação isotérmica;
c) a temperatura absoluta no final da transformação isobárica.
21.Um litro de ar, nas CNTP, tem massa igual 1,293 grama. Qual a
massa de 1,0 litro de ar sob 770mm Hg de pressão e 0°C de
temperatura?
22.A profundidade de um certo lago é de 6,0 metros. No fundo de tal
lago a temperatura é de 10°C ao passo que na superfície é de 18°C
e a pressão atmosférica é de 760 mm Hg. A massa específica da
água é de 1 g/cm3 e a do mercúrio é 13,6 g/cm3. Certa bolha gasosa,
emanada do fundo desse lago, chega à tona do mesmo ocupando
um volume. de 8,0cm3. Determine o volume ocupado pela bolha no
fundo do lago.
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23.Nos
recipientes A e B da figura temos dois gases, X e Y, nas
pressão 3 atm. e 1 atm, respectivamente, na temperatura ambiente
(constante):
O volume do recipiente B é o triplo do de A e o volume do tubo que liga A
a B é desprezível. Determine a pressão final do conjunto, depois de se abrir
a torneira do tubo de união.
24.Considere uma massa de gás à temperatura de 0°C, pressão de 4,0
atm e volume de 6 litros. A massa de gás é comprimida
isotermicamente até que a pressão seja 2,0 atm. Em seguida, a
temperatura do gás é aumentada até 77°C, numa transformação
isobárica. Determine o volume final da massa de gás.
25.A mesma quantidade de ar ocupa primeiro urna es fera com raio
de 1cm, e depois outra esfera cujo raio é de 2cm. Determine a
pressão na segunda esfera, sabendo que, na primeira, o gás se acha
nas CNTP e, na segunda, a sua temperatura é de 20°C.
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26.Uma certa massa de gás, inicialmente no estado 1, é levada, por
transformações sucessivas, até o esta do 3, conforme indica o
diagrama:
Determine:
a) T1
b) V1
27.Um recipiente de capacidade V = 2 litros contém 0,02 mol de um
gás perfeito a 27°C. Mantendo-se o volume constante, aquece-se o
gás até 227°C. Determine as pressões inicial e final do gás.
Dado: R  0,082
atm  l
mol  k
28.Uma certa massa de gás, no estado inicial A, passa para o estado
final B, sofrendo a transformação indicada na figura:
Determine a temperatura TB.
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29.Um
cilindro, de paredes rígidas e êmbolo móvel sem atrito,
contém um certo gás em seu interior, conforme indica a figura:
Quando a temperatura é de 27°C, o volume ocupado pelo gás é de 5 litros.
Qual deve ser a temperatura para que o volume do gás seja de 8 litros,
mantendo a pressão constante?
30.Um recipiente contém 20 litros de ar e suporta uma pressão de 1,5
atmosfera. Determine o volume ocupado pelo ar quando a pressão
passar a 1 atmosfera, mantida constante a temperatura.
31.O gráfico abaixo ilustra uma isoterma de uma certa quantidade de
gás levado do estado A para o estado B
Determine a pressão do gás no estado B.
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32.O diagrama abaixo indica a transformação ABCA sofrida por um
gás perfeito:
Determine o trabalho realizado na transformação.
33.Um
gás perfeito sofre a transformação ABCD indicada no
diagrama abaixo:
Determine o trabalho realizado nas transformações:
a) AB
b) BC
c) CD
d) ABCD
34.De que altura deveria cair uma determinada massa de água para
que a sua energia final, convertida em calor, aumentasse a
temperatura dessa massa de 1°C? Admita não haver perdas.
Dados:
1 cal = 4,18J;
g = 9,8 m/s2
c = 1 cal/g°C
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35.Uma massa de gás recebe 2.000J de calor e sofre transformação
isobárica, sob pressão de 40 N/m2. como ilustra o diagrama:
Determine a variação de energia interna do gás.
36.Uma
massa de água de 20g a 100°C, sob pressão normal (105
N/m2) ocupa volume de 20cm3. Transformando-a em vapor,
isobaricamente o volume passa a 8.000cm3. Sendo o calor latente
de vaporização da água 540 cal/g, determine:
a) o trabalho realizado na transformação;
b) a quantidade de calor absorvida pelo sistema;
c) a variação da energia interna do sistema.
37.Uma
esfera de chumbo é atirada com a velocidade de 20m/s.
Choca-se com um obstáculo perfeitamente rígido. Se a energia
cinética da esfera se transforma totalmente em calor e somente
70% é absorvida pela esfera, calcular a temperatura final da esfera.
A massa da esfera é 20g e sua temperatura inicial 25°C.
Dados:
CPB (sólido) = 0,03 cal/g°C
CPB (liquido) = 0,04 cal/g°C
temperatura de fusão do chumbo 325°C
LF = 6 cal/g.
38.Certa massa gasosa, de volume 5 litros, sob pressão
5  105 N / m 2 sofre transformação isotérmica recebendo 8.000J de calor
do meio externo.
Sendo o número de moles do gás igual a 4 e a constante universal dos
gases perfeitos igual a 8,32 J/mol K, determine:
a) a temperatura da transformação,
b) a variação da energia interna do gás;
c) o trabalho realizado na transformação.
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39.Numa transformação isobárica, um gás realiza o trabalho de 400J,
quando recebe do meio externo 500J. Determine a variação de
energia interna do gás nessa transformação.
40.Uma
máquina de Carnot é operada entre duas fontes, cujas
temperaturas são, respectivamente, 100°C e 0°C. Admitindo-se que
a máquina recebe da fonte quente uma quantidade de calor igual a
1000cal por ciclo, pede-se:
a) o rendimento térmico da máquina;
b) o trabalho realizado pela máquina em cada ciclo (expresso em joules);
c) a quantidade de calor rejeitada à fonte fria.
Use: 1cal = 4,19J
41.Uma máquina térmica retira da fonte quente, 400 calorias e passa
para a fonte fria 300 calorias. Determine o seu rendimento.
42.Uma
máquina térmica de Carnot fornece ao meio exterior, em
cada ciclo, um trabalho de 600J. As temperaturas das fontes quente
e fria são respectivamente, 127°C e 27°C. Determine:
a) o rendimento da máquina;
b) a quantidade de calor que a fonte quente fornece ao sistema;
c) a quantidade de calor que o sistema fornece à fonte fria.
43.Urna
máquina de Carnot, cuja fonte fria está a 7°C, tem
rendimento de 40%. Determine em quantos graus precisamos
elevar a temperatura da fonte quente para que o rendimento passe a
ser 50%.
44.Num lugar onde g = 9,8m/s2 um corpo metálico de massa = 2Kg
cai de 200m de altura. Supondo que todo o calor produzido no
impacto permaneça no corpo, e sabendo que sua temperatura se
elevou de 10°C, qual é, aproximadamnete, o calor específico do
corpo em cal/g°C?
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45.O
gráfico da figura representa uma transformação reversível
sofrida por uma determinada massa gás perfeito.
a) Qual foi a variação da temperatura do gás entre o estado inicial A e
o estado final C?
b) Qual a quantidade de calor, em joules, recebida pelo gás na
transformação ABC?
46.(UF-PI) O gráfico representa a variação de temperatura em função
do tempo de um corpo inicialmente sólido. Os patamares AB e CD
representam, respectivamente, as seguintes mudanças de estado:
a) solidificação e fusão
b) solidificação e
vaporização
c) fusão e solidificação
d) vaporização e sublimação
e) fusão e vaporização
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Termologia: Parte 2
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Gabarito:
b)
1. LF  80cal / g
2. a) 42.000cal ou 42 Kcal
3. t  53,8C
4. a) c  0,01cal / g C
5. Q  190cal
6. Q  1.450cal
7. c  0,124cal / g C
8. t  4,1C
9.
b) t  6,1C
Q  150cal
b)
b) c  0,625cal / g C
t  80C
c) LV  100cal / g
d) c  1,25cal / g C
11. m  27,33 g
10. a)
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12. V  10 litros
13. t  4,97C
14.
a) t F  200C
b) LF  2,5cal / g
c) cSÓLIDO  0,012cal / g C
d) cLÍQUIDO  0,037cal / g C
15. 50,41g
16. V  100 litros
V 2

V0 3
18. p  87,5 cm Hg
19. V  245,6 cm 3
20. a) n  0,5 moles
17.
b) p '  2,52  10 N / M
6
c) T”=2.400K
21. m'  1,31g
22. V  4,9 cm 3
23. p  1,5 atm
24. V2  15,38 litros
25. p1  0,134 atm
500
b) V1  2 litros
K
3
p  0,246 atm p '  0,41 atm
26. a)
27.
T1 
14
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28. TB  900 K
29. T '  480 K
30. V  30 litros
31. PB  1,8 atm
32.  ABCA  30 J
33.
a)  AB  6 J
b)  BC  6 J
c)  CD  7,5 J
d)  ABCD  19,5 J
34. h  427m
35. U  1.960 J
36. a)   798 J
b) Q  10.800cal ou 2.584 J
c) U  1.786 J
37. t  26,1C
38. a) T  75,12 K
b) U  0
c)   8.000 J
39. U  100 J
40. a)   26,8%
b)   1.120,3 J c) Q2  732 cal
41.  25%
42. a)   25%
b) Q  2.400 J c) Q1  1.800 J
43. T  93K
44. c  0,046cal / g C
45. a) Nula
b)  ABC  12 J
46.E
47.50g
48.C
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49.E
50.a) coexistência de sólido e líquido
51. a) 30 cal/g b) 0,25 cal/g°C
52.
16
b) 2.500 cal