FIS

EXERCÍCIOS DE FÍSICA D (EXCLUSIVO PARA QUEM TEM 2ª FASE)

Calorimetria

Professor: Tiago Pereira

1) UFPR (2009/2010) Uma montanhista utiliza em suas escaladas uma caneca com massa igual a 100 g e feita de um material com calor específico de 910 J/(kg.ºC). Num certo momento, ela coloca 200 g de chá à temperatura inicial de 80 ºC em sua caneca, que se encontra à temperatura ambiente de 10 ºC. Despreze a troca de calor com o ambiente e considere que o calor específico do chá é igual ao da água, isto é, 1,0 cal/(g.ºC). Determine a temperatura do chá após o sistema ter atingido o equilíbrio térmico.

2) (Ufu – 2006) Na aula de Física, o professor entrega aos estudantes um gráfico da variação da temperatura (em °C) em função do calor fornecido (em calorias). Esse gráfico, apresentado a seguir, é referente a um experimento em que foram aquecidos 100 g de gelo, inicialmente a -20°C, sob pressão atmosférica constante.

Em seguida, o professor solicita que os alunos respondam algumas questões. Auxilie o professor na elaboração do gabarito correto, calculando, a partir das informações dadas,
a) o calor específico do gelo;
b) o calor latente de fusão do gelo;
c) a capacidade térmica da quantidade de água resultante da fusão do gelo.

3) Uma "bala perdida" disparada com velocidade de 200,0 m/s penetrou na parede ficando nela incrustada. Considere que 50% da energia cinética da bala foi transformada em calor, ficando nela retida. A variação de temperatura da bala, em °C, imediatamente ao parar, é:
(Considere: Calor específico da bala: 250 J / kg °C)
a) 10
b) 20
c) 40
d) 80
e)160

4) (Unesp – 2008) Um cubo de gelo com massa 67 g e a -15 °C é colocado em um recipiente contendo água a 0 °C. Depois de um certo tempo, estando a água e gelo a 0 °C, verifica-se que uma pequena quantidade de gelo se formou e se agregou ao cubo. Considere o calor específico do gelo 2 090 J/(kg × °C) e o calor de fusão 33,5 × 104 J/kg.
Calcule a massa total de gelo no recipiente, supondo que não houve troca de calor com o meio exterior.

5) (UFJF – 2006) Um bloco de chumbo de 6,68 kg é retirado de um forno a 300°C e colocado sobre um grande bloco de gelo a 0°C. Supondo que não haja perda de calor para o meio externo, qual é a quantidade de gelo que deve ser fundida?
Dados: calor específico do gelo a 0°C = 2100 J/(kg.K)

6) (Ita – 2007) Um corpo indeformável em repouso é atingido por um projétil metálico com a velocidade de 300 m/s e a temperatura de 0°C. Sabe-se que, devido ao impacto, 1/3 da energia cinética é absorvida pelo corpo e o restante transforma-se em calor, fundindo parcialmente o projétil. O metal tem ponto de fusão tf = 300°C, calor específico c = 0,02 cal/g°c e calor latente de fusão Lf = 6 cal/g. Considerando 1 cal ¸ 4 J, a fração x da massa total do projétil metálico que se funde é tal que

a) x < 0,25.
b) x = 0,25.
c) 0,25 < x < 0,5.
d) x = 0,5.
e) x > 0,5.

Gabarito:
1) 73,1 ºC
2) a) c = 0,5 cal/goC b) L = 80 cal/g c) C = 100 cal/oC
3) C
4) 73,3 g
5) 1,38 kg
6) B