Exercícios de
calorimetria
1) (FUVEST) Um ser humano adulto e saudável consome, em média, uma potência
de 120J/s. Uma “caloria alimentar” (1kcal) corresponde,
aproximadamente, a 4,0 x 103J. Para nos mantermos
saudáveis, quantas “calorias alimentares” devemos utilizar, por
dia, a partir dos alimentos que ingerimos?
a) 33
b) 120
c) 2,6x103
d) 4,0 x103
e) 4,8 x105
Resposta
P = Q / t , onde Q está em Joules (J) e t em segundos.
Se um ser humano consome 120 J em 1 segundo, quanto ele consumirá em
86400 segundos ( 1 dia).
120J -----------1s
X-----------86400s
X-----------86400s
Multiplicando cruzado, temos:
X = 120 . 86400
X = 10368000 J
Agora temos que passar isto para kcal, ou seja, outra regra de três:
1kcal----------------- 4,0
x 103J
Y-----------------------------10368000J
Y = 10368000 / 4,0 x 103J
Y = 2592 kcal
Colocando em notação científica:
Y = 2,6x 103 kcal. Letra C
2) (MACKENZIE) Uma
fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a uma
determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20ºC para
60ºC em 4 minutos, sendo o calor especifico sensível da água 1,0 cal/gºC,
pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, é:
a) 500
b) 600
c) 700
d) 800
e) 900
Resposta
P = Q/t
A potência é dada e vale 150cal/s, o tempo também é dado e vale 240s, e
o Q é o calor sensível, ou seja Q = mc(T-T0), logo
substituindo:
P
= mc(T-T0)/t
m = P.t/
c(T-T0)
m = 150.240/1,0.(60-20)
m = 900g Letra e
3) (UFPR) Durante
o eclipse, em uma das cidades na zona de totalidade, Criciúma-SC, ocorreu
uma queda de temperatura de 8,0ºC. (Zero Horas –
04/11/1994) Sabendo que o calor específico sensível da água é 1,0 cal/gºC, a
quantidade de calor liberada por 1000g de água, ao reduzir sua
temperatura de 8,0ºC, em cal, é:
a) 8,0
b) 125
c) 4000
d) 8000
e) 64000
Resposta
Q = mc(T-T0)
A temperatura cai 8,0°C, ou seja, T - T0 = 8,0°C
Q = 1000.1.8
Q = 8000 cal
5) (UFSE) A tabela
abaixo apresenta a massa m de cinco objetos de metal, com seus
respectivos calores específicos sensíveis c.
|
METAL
|
c(cal/gºC)
|
m(g)
|
|
Alumínio
|
0,217
|
100
|
|
Ferro
|
0,113
|
200
|
|
Cobre
|
0,093
|
300
|
|
Prata
|
0,056
|
400
|
|
Chumbo
|
0,031
|
500
|
O objeto que tem maior capacidade térmica é o de:
a) alumínio
b) ferro
c) chumbo
d) prata
e) cobre
Resposta
Bem, a quantidade de calor é
calculada da seguinte forma:
Q = mc(T-T0),
porém o fator "mc" é
conhecido como capacidade calorífica do corpo, uma vez que é medido a
quantitadade de calor, por variação de temperatura. Assim a equação fica:
Q = C (T-T0), onde C
(maiúsculo é a capacidade térmica).
Assim: C = mc, logo calculando a Capacidade
térmica para todos os elementos citados à cima, podemos distinguir aquele que
tem a maior capacidade térmica:
Calumínio= 0,217 . 100 =
21,7 cal/°C
Cferro=0,113 . 200 = 22,6
cal/°C
CCobre= 0,093 . 300 =
27,9 cal/°C
CPrata= 0,056 . 400 =
22,4 cal/°C
Cchumbo = 0,031 . 500 =
15,5 cal/°C
Assim podemos ver que o maior valor
de capacidade térmica é o Cobre, letra E.
6) (MACKENZIE) Um bloco de cobre (c = 0,094 cal/gºC) de 1,2kg é colocado
num forno até atingir o equilíbrio térmico. Nessa situação, o bloco
recebeu 12 972 cal. A variação da temperatura sofrida, na escala
Fahrenheit, é de:
a) 60ºF
b)
115ºF
c)
207ºF
d) 239ºF
e) 347ºF
Resposta
Q = mc(T-T0)
12 972 = 1200.0,094.(T-T0)
(T-T0) = 12972 / 112,8
(T-T0) = 115°C
Convertendo isso em Fahrenheit:
(C/5) =
(F-32) / 9
(115 / 5) =
(F-32) / 9
F - 32 = 9.
23
F = 207 + 32
F = 239 °F
Letra d
7) (MACKENZIE) Quando misturamos
1,0kg de água (calor específico sensível = 1,0cal/g°C) a
70° com 2,0kg de água a 10°C, obtemos 3,0kg de água a:
a)
10°C
b)
20°C
c)
30°C
d)
40°C
e)
50°C
Resposta
Bem a quantidade de calor cedida pela água mais
quente (à 70°C), será a mesma quantidade de calor recebida pela água mais fria
(à 10°C), assim:
Q1 + Q2 = 0
Q1 = 1000.1,0(T - 70)
Q2 = 2000.1,0 (T - 10)
logo:
1000(T-70) + 2000(T-10) = 0
1000(T-70) =
- 2000(T-10)
T - 70 =
-2000(T-10)/1000
T - 70 = -2
(T-10)
T - 70 = -2T
+20
T + 2 T = 20
+ 70
3T = 90
T = 30°C
Letra C
Lembrar sempre em por a massa em gramas.
8 ) (PUCCAMP) Uma
barra de cobre de massa 200g é retirada do interior de um forno, onde estava
em equilíbrio térmico, e colocada dentro de um recipiente de
capacidade térmica 46cal/°C que contém 200g de água a 20°C. A temperatura
final de equilíbrio é de 25°C. A temperatura do forno, em °C,
é aproximadamente igual a: Dado: CCu = 0,03
cal/g°C
Resposta: Utilizando a mesma lógica do exercício 5,
resolveremos este, porém agora o recipiente participa da troca de calor, logo:
Q1 + Q2 + Q3 = 0
Q1 = 200.0,03 (25-T0)
Q2 = 46(25-20) =230 cal (uma
vez que 46 é a capacidade térmica e não o calor específico)
Q3 = 200.1.(25-20) = 1000cal
Assim:
6(25-T0)+230+1000=0
150 - 6T0 = -1230
- 6T0 = - 1230 - 150
- 6T0 = -1380
T0 = -1380/(-6)
T0 = 230°C
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