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FÍSICA – PROFº JAISON MATTEI

1) Observe na tabela os valores das temperaturas dos pontos críticos de fusão e de ebulição, respectivamente, do gelo e da água, à pressão de 1 atm, nas escalas Celsius e Kelvin.

Pontos críticos Temperatura

°C K

Fusão 0 273

Ebulição 100 373

Considere que, no intervalo de temperatura entre os pontos críticos do gelo e da água, o mercúrio em um termômetro apresenta uma dilatação linear.

Nesse termômetro, o valor na escala Celsius correspondente à temperatura de 313 K é igual a a) 20 b) 30 c) 40 d) 60

1. Uma lâmina bimetálica de bronze e ferro, na temperatura ambiente, é fixada por uma de suas extremidades, como visto na figura abaixo.

Nessa situação, a lâmina está plana e horizontal. A seguir, ela é aquecida por uma chama de gás. Após algum tempo de aquecimento, a forma assumida pela lâmina será mais adequadamente representada pela figura:

Note e adote:

O coeficiente de dilatação térmica linear do ferro é 1,2 105 C1.

O coeficiente de dilatação térmica linear do bronze é 1,8 105 C1.

Após o aquecimento, a temperatura da lâmina é uniforme.

a)

b)

c)

d)

e)

2. Um sistema é constituído por uma pequena esfera metálica e pela água contida em um reservatório. Na tabela, estão apresentados dados das partes do sistema, antes de a esfera ser inteiramente submersa na água.

Partes do sistema Temperatura

inicial (°C)

Capacidade térmica (cal/°C)

esfera metálica

50 2

água do reservatório

30 2000

A temperatura final da esfera, em graus Celsius, após o equilíbrio térmico com a água do reservatório, é cerca de: a) 20 b) 30 c) 40 d) 50

3. Em uma casa moram quatro pessoas que utilizam um sistema de placas coletoras de um aquecedor solar para aquecimento da água. O sistema eleva a temperatura da água de 20°C para 60°C todos os dias. Considere que cada pessoa da casa consome 80 litros de água quente do aquecedor por dia. A situação geográfica

em que a casa se encontra faz com que a placa do aquecedor receba por cada metro quadrado a quantidade de

2,016 108 J de calor do sol em um mês.

Sabendo que a eficiência do sistema é de 50%, a área da superfície das placas coletoras para atender à demanda diária de água quente da casa é de:

Dados:

Considere um mês igual a 30 dias Calor específico da água: c=4,2 J/g °C Densidade da água: d=1 kg/L a) 2,0 m

2

b) 4,0 m2

c) 6,0 m2

d) 14,0 m2

e) 16,0 m2

4. A figura a seguir ilustra um termômetro clínico de mercúrio. A leitura da temperatura é dada pela posição da extremidade da coluna de mercúrio sobre uma escala.

Considerando os fenômenos envolvidos no processo de determinação da temperatura corporal de um paciente, analise as afirmativas:

I. A variação de volume da coluna de mercúrio é diretamente proporcional ao volume inicial dessa coluna. II. O volume da coluna de mercúrio varia até que seja atingido o equilíbrio térmico entre o termômetro e o corpo do

paciente. III. Se o mercúrio for substituído por álcool, a escala termométrica não precisa ser alterada.

Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas I e II. d) apenas III. e) I, II e III.

5. Um termômetro digital, localizado em uma praça da Inglaterra, marca a temperatura de

10,4 F. Essa temperatura, na escala Celsius, corresponde a

a) –5 °C b) –10 °C c) –12 °C d) –27 °C e) –39 °C

6. A boa ventilação em ambientes fechados é um fator importante para o conforto térmico em regiões de clima quente. Uma chaminé solar pode ser usada para aumentar a ventilação de um edifício. Ela faz uso da energia solar para aquecer o ar de sua parte superior, tornando-o menos denso e fazendo com que ele suba, aspirando assim o ar dos ambientes e substituindo-o por ar vindo do exterior.

a) A intensidade da radiação solar absorvida por uma placa usada para aquecer o ar é igual a 400 W/m2. A energia

absorvida durante 1,0 min por uma placa de 2 m2

é usada para aquecer 6,0 kg de ar. O calor específico do ar é

c 1000 J

kg C . Qual é a variação de temperatura do ar nesse período?

b) A densidade do ar a 290 K é ρ 1,2 kg/m3. Adotando-se um número fixo de moles de ar mantido a pressão

constante, calcule a sua densidade para a temperatura de 300 K. Considere o ar como um gás ideal.

7. No gráfico a seguir, está representado o comprimento L de duas barras A e B em função da temperatura θ.

Sabendo-se que as retas que representam os comprimentos da barra A e da barra B são paralelas, pode-se afirmar que a razão entre o coeficiente de dilatação linear da barra A e o da barra B é a) 0,25. b) 0,50. c) 1,00. d) 2,00.

8. Determinada substância pura encontra-se inicialmente, quando t = 0 s, no estado sólido, a 20 °C, e recebe calor a uma taxa constante. O gráfico representa apenas parte da curva de aquecimento dessa substância, pois, devido a um defeito de impressão, ele foi interrompido no instante 40 s, durante a fusão da substância, e voltou a ser desenhado a partir de certo instante posterior ao término da fusão, quando a substância encontrava-se totalmente no estado líquido.

Sabendo-se que a massa da substância é de 100 g e que seu calor específico na fase sólida é igual a 0,03 cal/(g.°C), calcule a quantidade de calor necessária para aquecê-la desde 20 °C até a temperatura em que se inicia sua fusão, e determine o instante em que se encerra a fusão da substância.

9. Em um laboratório, as amostras X e Y, compostas do mesmo material, foram aquecidas a partir da mesma temperatura inicial até determinada temperatura final. Durante o processo de aquecimento, a amostra X absorveu uma quantidade de calor maior que a amostra Y. Considerando essas amostras, as relações entre os calores específicos cXe cY, as capacidades térmicas CXe CYe as massas mXe mYsão descritas por:

a) cX= cY CX>CYmX>mY

b) cX>cY CX= CYmX= mY

c) cX= cY CX>CYmX= mY

d) cX>cY CX= CYmX>mY

10. Um líquido é aquecido através de uma fonte térmica que provê 50,0 cal por minuto. Observa-se que 200 g deste líquido se aquecem de 20,0 °C em 20,0 min. Qual é o calor específico do líquido, medido em cal/(g °C)?

a) 0,0125 b) 0,25 c) 5,0 d) 2,5 e) 4,0

11. Uma bomba calorimétrica, usada para determinar o poder calorífico de combustíveis, é composta de uma câmara de combustão imersa em um tanque de paredes adiabáticas contendo 800 litros de água, conforme ilustrado na figura a seguir.

No experimento de combustão de 4,6 kg de etanol (C2H6O) são produzidos dióxido de carbono e água. Sabendo-se que a entalpia de combustão do etanol é de –1376 kJ/mol e que a água do tanque permanece líquida, a variação de temperatura da água do tanque em graus Celsius e a massa total dos produtos da combustão em kg são, respectivamente,

Dados: cágua = 1,0 cal/g.°C; 1cal 4,0 J.

a) 6,9 e 19,0. b) 43 e 14,2. c) 43 e 4,6. d) 172 e 4,6. e) 172 e 14,2.

12. Considere duas amostras, X e Y, de materiais distintos, sendo a massa de X igual a quatro vezes a massa de Y. As amostras foram colocadas em um calorímetro e, após o sistema atingir o equilíbrio térmico, determinou-se que a capacidade térmica de X corresponde ao dobro da capacidade térmica de Y.

Admita que c X e cY sejam os calores específicos, respectivamente, de X e Y.

A razão

a)

1

4

b) 1

2 c) 1 d) 2

c X é dada por:

c Y

13. Aquecedores solares usados em residências têm o objetivo de elevar a temperatura da água até 70°C. No entanto, a temperatura ideal da água para um banho é de 30°C. Por isso, deve-se misturar a água aquecida com a água à temperatura ambiente de um outro reservatório, que se encontra a 25°C. Qual a razão entre a massa de água quente e a massa de água fria na mistura para um banho à temperatura ideal? a) 0,111. b) 0,125. c) 0,357. d) 0,428. e) 0,833.

14. É cada vez mais frequente encontrar residências equipadas com painéis coletores de energia solar. Em uma

residência foram instalados 10 m2

de painéis com eficiência de 50%. Supondo que em determinado dia a temperatura inicial da água seja de 18°C, que se queira aquecê-la até a temperatura de 58°C e que nesse local a

energia solar média incidente seja de 120 W/m2, calcule o volume de água que pode ser aquecido em uma hora.

15. Três cubos de gelo de 10,0 g, todos eles a 0,0 °C, são colocados dentro de um copo vazio e expostos ao sol até derreterem completamente, ainda a 0,0 °C. Calcule a quantidade total de calor requerida para isto ocorrer, em calorias.

Considere o calor latente de fusão do gelo LF = 80 cal/g a) 3,7 10

–1

b) 2,7 101

c) 1,1 102

d) 8,0 102

e) 2,4 103

16. O gráfico representa o processo de aquecimento e mudança de fase de um corpo inicialmente na fase sólida, de massa igual a 100g.

Sendo Q a quantidade de calor absorvida pelo corpo, em calorias, e T a temperatura do corpo, em graus Celsius, determine: a) o calor específico do corpo, em cal/(g°C), na fase sólida e na fase líquida. b) a temperatura de fusão, em °C, e o calor latente de fusão, em calorias, do corpo.

17. O gráfico abaixo mostra a evolução da temperatura de um corpo de massa m, constituído por uma substância

pura, em função da quantidade de calor que lhe é fornecida. Com base nas informações desse gráfico, assinale o que for correto.

01)Em T 20 C e T 80 C o corpo sofre mudanças de fases.

02)A quantidade de calor cedido ao corpo enquanto a sua temperatura variou entre 20 C e 80 C é denominado

calor sensível.

04)Em T 0 C o corpo se encontra na fase sólida.

08)O calor cedido ao corpo durante as mudanças de fase é denominado calor latente.

18. Em um recipiente termicamente isolado e mantido a pressão constante, são colocados 138 g de etanol líquido. A seguir, o etanol é aquecido e sua temperatura T é medida como função da quantidade de calor Q a ele transferida. A partir do gráfico de TxQ, apresentado na figura abaixo, pode-se determinar o calor específico molar para o estado

líquido e o calor latente molar de vaporização do etanol como sendo, respectivamente, próximos de

Dados: Fórmula do etanol = C2H5OH; Massas molares = C(12g/mol), H(1g/mol), O(16g/mol). a) 0,12 kJ/(mol°C) e 36 kJ/mol. b) 0,12 kJ/(mol°C) e 48 kJ/mol. c) 0,21 kJ/(mol°C) e 36 kJ/mol. d) 0,21 kJ/(mol°C) e 48 kJ/mol. e) 0,35 kJ/(mol°C) e 110 kJ/mol.

19. A presença de vapor d’água num ambiente tem um papel preponderante na definição do clima local. Uma vez que uma quantidade de água vira vapor, absorvendo uma grande quantidade de energia, quando esta água se condensa libera esta energia para o meio ambiente. Para se ter uma ideia desta quantidade de energia, considere que o calor liberado por 100 g de água no processo de condensação seja usado para aquecer uma certa massa m de água líquida de 0°C até 100°C. Com base nas informações apresentadas, calcula-se que a massa m, de água aquecida, é: (Dados: Calor latente de fusão do gelo LF = 80 cal/g; Calor latente de vaporização LV = 540 cal/g; Calor específico da água, c = 1 cal/g°C.) a) 540 g b) 300 g c) 100 g d) 80 g e) 6,7 g

20. O cooler, encontrado em computadores e em aparelhos eletroeletrônicos, é responsável pelo resfriamento do microprocessador e de outros componentes. Ele contém um ventilador que faz circular ar entre placas difusoras de calor. No caso de computadores, as placas difusoras ficam em contato direto com o processador, conforme a figura a seguir.

Sobre o processo de resfriamento desse processador, assinale a alternativa correta. a) O calor é transmitido das placas difusoras para o processador e para o ar através do fenômeno de radiação. b) O calor é transmitido do ar para as placas difusoras e das placas para o processador através do fenômeno de

convecção. c) O calor é transmitido do processador para as placas difusoras através do fenômeno de condução. d) O frio é transmitido do processador para as placas difusoras e das placas para o ar através do fenômeno de

radiação. e) O frio é transmitido das placas difusoras para o ar através do fenômeno de radiação.

21. Em um experimento existem três recipientes E1, E2 e E3. Um termômetro graduado numa escala X assinala 10°X quando imerso no recipiente E1, contendo uma massa M1 de água a 41°F. O termômetro, quando imerso no recipiente E2 contendo uma massa M2 de água a 293 K, assinala 19°X. No recipiente E3 existe inicialmente

3

3

3

1

uma massa de água M3 a 10°C. As massas de água M1 e M2, dos recipientes E1 e E2, são transferidas para o recipiente E3 e, no equilíbrio, a temperatura assinalada pelo termômetro é de 13°X. Considerando que existe somente

M troca de calor entre as massas de água, a razão é:

M2

M a) 2 0,2

M2

b) 2 M

c) 1M2

d) 0,5 M

e) 0,5 2 M2

22. Em um experimento foram utilizadas duas garrafas PET, uma pintada de branco e a outra de preto, acopladas cada uma a um termômetro. No ponto médio da distância entre as garrafas, foi mantida acesa, durante alguns minutos, uma lâmpada incandescente. Em seguida a lâmpada foi desligada. Durante o experimento, foram monitoradas as temperaturas das garrafas: a) enquanto a lâmpada permaneceu acesa e b) após a lâmpada ser desligada e atingirem equilíbrio térmico com o ambiente.

A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em comparação à da branca, durante todo experimento, foi a) igual no aquecimento e igual no resfriamento. b) maior no aquecimento e igual no resfriamento. c) menor no aquecimento e igual no resfriamento. d) maior no aquecimento e menor no resfriamento. e) maior no aquecimento e maior no resfriamento.

23. Por que o deserto do Atacama é tão seco?

A região situada no norte do Chile, onde se localiza o deserto do Atacama, é seca por natureza. Ela sofre a influência do Anticiclone Subtropical do Pacífico Sul (ASPS) e da cordilheira dos Andes. O ASPS, região de alta pressão na atmosfera, atua como uma “tampa”, que inibe os mecanismos de levantamento do ar necessários para a formação de nuvens e/ou chuva. Nessa área, há umidade perto da costa, mas não há mecanismo de levantamento. Por isso não chove. A falta de nuvens na região torna mais intensa a incidência de ondas eletromagnéticas vindas do Sol, aquecendo a superfície e elevando a temperatura máxima. De noite, a Terra perde calor mais rapidamente, devido à falta de nuvens e à pouca umidade da atmosfera, o que torna mais baixas as temperaturas mínimas. Essa grande amplitude térmica é uma característica dos desertos.

(Ciência Hoje, novembro de 2012. Adaptado.) Baseando-se na leitura do texto e dos seus conhecimentos de processos de condução de calor, é correto afirmar que o ASPS e a escassez de nuvens na região do Atacama .

As lacunas são, correta e respectivamente, preenchidas por a) favorece a convecção – favorece a irradiação de calor b) favorece a convecção – dificulta a irradiação de calor c) dificulta a convecção – favorece a irradiação de calor d) permite a propagação de calor por condução – intensifica o efeito estufa e) dificulta a convecção – dificulta a irradiação de calor

24.

Para ilustrar a dilatação dos corpos, um grupo de estudantes apresenta, em uma feira de ciências, o instrumento esquematizado na figura acima. Nessa montagem, uma barra de alumínio com 30cm de comprimento está apoiada sobre dois suportes, tendo uma extremidade presa ao ponto inferior do ponteiro indicador e a outra encostada num anteparo fixo. O ponteiro pode girar livremente em torno do ponto O, sendo que o comprimento de sua parte superior é 10cm e, o da inferior, 2cm. Se a barra de alumínio, inicialmente à temperatura de 25 ºC, for aquecida a 225 ºC, o deslocamento da extremidade superior do ponteiro será, aproximadamente, de

Note e adote: Coeficiente de dilatação linear do alumínio: 2 105 º C1

a) 1 mm. b) 3 mm. c) 6 mm. d) 12 mm. e) 30 mm.

25. Uma barra metálica, que está sendo trabalhada por um ferreiro, tem uma massa M = 2,0 kg e está a uma temperatura Ti. O calor específico do metal é cM = 0,10 cal/g °C. Suponha que o ferreiro mergulhe a barra em um balde contendo 10 litros de água a 20 °C. A temperatura da água do balde sobe 10 °C com relação à sua temperatura inicial ao chegar ao equilíbrio.

Calcule a temperatura inicial Ti da barra metálica.

3

Dado: cágua = 1,0 cal/g °C e dágua = 1,0 g/cm a) 500 °C b) 220 °C c) 200 °C d) 730 °C e) 530 °C

26. (Considere X e Y dois corpos homogêneos, constituídos por substâncias distintas, cujas massas correspondem, respectivamente, a 20 g e 10 g. O gráfico abaixo mostra as variações da temperatura desses corpos em função do calor absorvido por eles durante um processo de aquecimento.

Determine as capacidades térmicas de X e Y e, também, os calores específicos das substâncias que os constituem.

27. Clarice colocou em uma xícara 50 mL de café a 80 °C, 100 mL de leite a 50 °C e, para cuidar de sua forma física, adoçou com 2 mL de adoçante líquido a 20 °C. Sabe-se que o calor específico do café vale 1 cal/(g.°C), do leite vale 0,9 cal/(g.°C), do adoçante vale 2 cal/(g.°C) e que a capacidade térmica da xícara é desprezível.

τ

Considerando que as densidades do leite, do café e do adoçante sejam iguais e que a perda de calor para a atmosfera é desprezível, depois de atingido o equilíbrio térmico, a temperatura final da bebida de Clarice, em °C, estava entre a) 75,0 e 85,0. b) 65,0 e 74,9. c) 55,0 e 64,9. d) 45,0 e 54,9. e) 35,0 e 44,9.

28. Um calorímetro de capacidade térmica 10 cal/ºC, contendo 500 g de água a 20 ºC, é utilizado para determinação do calor específico de uma barra de liga metálica de 200 g, a ser utilizada como fundo de panelas para cozimento. A barra é inicialmente aquecida a 80 ºC e imediatamente colocada dentro do calorímetro, isolado termicamente. Considerando o calor específico da água 1,0 cal/(g · ºC) e que a temperatura de equilíbrio térmico atingida no calorímetro foi 30 ºC, determine:

a) a quantidade de calor absorvido pelo calorímetro e a quantidade de calor absorvido pela água. b) a temperatura final e o calor específico da barra.

29. Em 2015, estima-se que o câncer será responsável por uma dezena de milhões de mortes em todo o mundo, sendo o tabagismo a principal causa evitável da doença. Além das inúmeras substâncias tóxicas e cancerígenas contidas no cigarro, a cada tragada, o fumante aspira fumaça a altas temperaturas, o que leva à morte células da boca e da garganta, aumentando ainda mais o risco de câncer.

a) Para avaliar o efeito nocivo da fumaça, N0 9,0 104 células humanas foram expostas, em laboratório, à fumaça

de cigarro à temperatura de 72ºC, valor típico para a fumaça tragada pelos fumantes. Nos primeiros instantes, o 2t

número de células que permanecem vivas em função do tempo t é dado por N(t) N0 1 , onde τ é o tempo

necessário para que 90% das células morram. O gráfico abaixo mostra como varia com a temperatura θ . Quantas

células morrem por segundo nos instantes iniciais? b) A cada tragada, o fumante aspira aproximadamente 35 mililitros de fumaça. A fumaça possui uma capacidade

calorífica molar C 32 J

K mol e um volume molar de 28 litros/mol. Assumindo que a fumaça entra no corpo

humano a 72ºC e sai a 37ºC, calcule o calor transferido ao fumante numa tragada

.

r

GABARITO e RESOLUÇÃO

Resposta da questão 1:

[C] Da relação entre essas duas escalas:

TC TK 273 313 273 TC 40 C.

Resposta da questão 2: [D]

Coeficiente de dilatação linear do bronze é maior que o do ferro, portanto a lâmina de bronze fica com comprimento maior, vergando como mostrado na alternativa [D].


[B]

A análise dos dados dispensa cálculos. A capacidade térmica da esfera metálica é desprezível em relação à da água contida no reservatório, portanto, a temperatura da água praticamente não se altera, permanecendo em cerca de 30 °C. Mas, comprovemos com os cálculos. Considerando o sistema água-esfera termicamente isolado:

Qesf Qágua 0 Cesf Tesf Cágua Tágua 0

2T 50 2.000 T 30 0 2 T 100 2.000 T 60.000 0

2.002 T 60.100 0 T 60.100 2.002

30,0998 C

T 30 C.


[E] Dados:

Vág 4 80 320 L mág 320 kg 3,2 105

g; c 4,2 J / g C; 60 – 20 40C;

50% 0,5; I r 2,016 108

J / m2 mês.

Calculando a quantidade de calor que deve ser absorvida diariamente: 5 6

Q mág c 3,2 10 4,2 40 Q 53,76 10 J.

A intensidade de radiação absorvida diariamente é: 8

Iabs

I 0,5 2,016 10

t 30 Iabs 3,36 106

J

m2 dia

Calculando a área total das placas: 3,36 106 J / dia 1 m2

53,76 106

A

53,76 106 J / dia A m2

3,36 106

A 16 m2.


[C]

[I]. Correta.

Da equação da dilatação: ΔV V0γΔθ. Quanto maior o volume inicial (V0), tanto maior a dilatação.

[II]. Correta.

F

3

Atingido o equilíbrio térmico, cessa a transferência de calor do paciente para o termômetro, cessa o aquecimento do termômetro e não há mais variação de volume.

[III]. Incorreta.

ΔV V0γΔθ. O coeficiente de dilatação ( γ ) depende da substância termométrica, portanto, se o mercúrio for

substituído por álcool, a dilatação será diferente, necessitando alterar a graduação da escala.


[C] Usando a equação de conversão entre as escalas Celsius e Fahrenheit:

θC θF 32 θ 32

θ 5 θ 5

10,4 32 5 21,6

5 9

θC 12 C.

C 9

C 9 9


a) Dados: I = 400 W/m2; A = 2 m

2; Δt = 1 min = 60 s.

Calculando a quantidade de calor absorvida e aplicando na equação do calor sensível:

Q I A Δt Q 400 2 60 48.000 J.

Q m c Δθ Δθ Q

48000

m c 6 1000

Δθ 8 C.

b) Dados: T1 = 290 K; T2= 300 K; ρ1 = 1,2 kg/m .

Sendo a pressão constante, da equação geral dos gases:

V1 V2

m

m ρ2

ρ1 T1 1,2 290

T1 T2 ρ1 T1 ρ2 T2 T2 300

ρ2 1,16 kg / m3.


[D] O coeficiente de dilatação linear é dado por:

ΔL L0 α Δθ

α ΔL

L0 Δθ

Logo:

αA ΔLA

L0A ΔθA

e αB ΔLB

L0B ΔθB

Sabendo-se que as retas que representam os comprimentos da barra A e da barra B são paralelas podemos concluir

que a relação ΔLA

ΔθA

ΔLB . Logo,

ΔθB

α A é dado por:

αB

ΔLA

αA L0A ΔθA

αB ΔLB

L0B ΔθB

L0B

L0A

2

αA 2

αB


Aplicando a expressão do calor sensível para a fase sólida:

QS m cs Δθ QS 100 0,03 320 20 3 300

QS 900 cal.

Como a potência da fonte é constante e a substância é pura, o gráfico completo (também fora de escala) é o apresentado abaixo.

Usando semelhança de triângulos:

ΔABC ΔBDE AC

BE

128 t

148 128

BC DE 480 320 800 480

128 t

20 128 t 10 160 320

t 118 s.

Resposta da questão 10: [A]

Como as duas amostras são do mesmo material, elas apresentam o mesmo calor específico:

cX cY c.

Sendo QXe QYas quantidades de calor absorvidas pelas amostras X e Y, respectivamente:

QX CX Δθ

Q Q C C .

QY CY Δθ X Y X Y

CX mX c

C C m m .

CY mY c X Y X Y


[B]

P Q

mcΔθ c

P.Δt

50x20

0,25cal / (gC)

Δt Δt m.Δθ 200x20


[B]

Dados:C = 12 g/mol; H = 1 g/mol; O = 16 g/mol, met= 4,6 kg = 4600 g; mágua= 800 kg; cágua = 4 kJ/kg. Q = 1376 kJ/mol

A massa molar do etanol (C2H6O) é:

Met 12 2 1 6 16 46 g.

O número de mols (n) de etanol é:

et

Quente

m 4600 n

n 100 mol.

Met 46

Aplicando a equação do calor sensível: Q mágua cágua água

100mol1376 kJ

800kg 4 kJ

137.600

molkg.C

3200

43 C.

Calculando a massa total dos produtos (mP): A reação completa do etanol é:

C2H6O 3 O2 2 CO2 3 H2O.

Como se trata de 100 mols: m 100 m m 100 212 16 2 3 2 16 14.200 g

P CO2 H20

mP 14,2 kg.

Resposta da questão 13: [B]

Dados apresentados no enunciado:

mx 4my

Cx 2Cy

A relação entre a capacidade térmica de um corpo e sua massa é dada por:

C mc , em que “c” corresponde ao calor específico sensível. Assim sendo, temos:

mx cx 2 my cy 4my cx 2 my cy

2 cx cy


[B] Considerando o sistema termicamente isolado, temos:

Qágua1 Qágua2 0 mquente cágua 30 70 mfria cágua 30 25

mQuente 5

1

m 0,125.

mfria 40 8 mfria


Dados: A= 10 m2; I = 120 W/m

2; 58 18 40C; t 1h 3.600s; 50% 0,5.

Considerando o calor específico da água, c 4.000J / kgC, a quantidade de calor (Q) absorvida em 1 hora é:

Q I A t 0,5 120 10 3.600 Q 2,16 106 J.

Mas:

Q m c m

Q 2,16 106

m

m 13,5 kg.

c 4 103 40

cx 1

cy 2

c


[E]

O calor em questão é latente.

Q mL 10x80 800cal 8,0x!02cal

Resposta da questão 17: a) Dado: m = 100 g. Do gráfico:

Qsól = (400 – 0) = 400 cal; Qlíq = (1200 – 800) = 400 cal.

Q csól

400 100 40 csól 0,1 cal /gC.

Q m c Δθ c m Δθ

líq

400 100 20

clíq 0,2 cal /gC.

b) Do gráfico, a temperatura de fusão é 40 °C. OBS.:a questão pede o calor latente de fusão, que é: Qfusão = (800 – 400) = 400 cal. Mas vamos entender calor latente de fusão como calor específico latente de fusão(Lfusão). Assim:

Q m L L Q fusão 400

fusão fusão fusão

L fusão 4 cal/g °C.

m 100


01 + 02 + 04 + 08 = 15. Analisando cada uma das afirmativas: [01] Correta.Em T = 20° C, ocorre fusão e em T = 80° ocorre vaporização. [02] Correta. O calor que provoca variação de temperatura é denominado calor sensível.

[04] Correta. Como há dois patamares, há duas mudanças de fases: sólido líquido a 20 °C e líquido gasoso a

80 °C. Portanto, em T = 0 °C o corpo está na fase sólida.

[08] Correta. Calor que provoca mudança de fase é denominado calor latente.


[A]

Dados: Fórmula do etanol = C2H5OH; Massas molares = C(12g/mol), H(1g/mol), O(16g/mol); m = 138 g

Calculando a massa molar do etanol: M = 2(12) + 5(1) + 16 + 1 = 46 g. O número de mols contido nessa amostra é:

n m

148

M 36 n 3.

Analisando o gráfico, notamos que durante o aquecimento a energia absorvida na forma de calor sensível (QS) e a

correspondente variação de temperatura () são, respectivamente:

QS 35 kcal; 78 (18) 96 C.

Aplicando a equação do calor sensível na forma molar:

Q n c c Q

35

c 0,12 kJ / mol C. S L L

n 396 L

Ainda do gráfico, a quantidade de calor absorvida durante a vaporização (QV) é:

Q 145 35 110 kJ. V

Aplicando a equação do calor latente, também na forma molar:

Q 110 Q n L L v L 36,7 kJ / mol.

V V V n 3 V


[A]

Qágua Qcond

m c Δθ mV LV

m mV LV

c Δθ

100 540

1100

m 540 g.

Resposta da questão 21: [C]

O processador e as placas difusoras estão em contato, portanto a transmissão do calor se dá por condução.


[B]

Lembrando-se da equação termométrica que relaciona as escalas Celsius (C), Fahrenheit (F) e Kelvin (K), teremos:

C

F 32

K 273 5 9 5

Para E1 a 41°F:

Para E2 a 293K:

C

F 32

C

41 32 C 5C10X 41F 5C

5 9 5 9

C

K 273 C K 273 C 293 273 C 20º C19X 293K 20C

5 5

Determinando a equação termométrica entre °X e °C:

C 5

X 10

C 5

X 10 20 5 19 10 15 9

Como a temperatura de equilíbrio se dá a 13ºX:

C 5

X 10

C 5

13 10 C 10C13X 10C

15 9 15 9

Analisando a troca de energia entre os recipientes:

Q1 Q2 Q3 0 M1 c ΔT1 M2 c ΔT2 M3 c ΔT3 0 M1 ΔT1 M2 ΔT2 M3 ΔT3

0 M1 (10 5) M2 (10 20) M3 (10 10) 0 5M1 10M2 0

M1 2 M2


[E] Em relação à garrafa pintada de branco, a garrafa pintada de preto comportou-se como um corpomelhor absorsor durante o aquecimento e melhor emissor durante o resfriamento, apresentando, portanto, maior taxa de variação de temperatura durante todo o experimento.


[C] Como o ASPS funciona como “tampa”, ele dificulta a convecção e a não formação de nuvens facilita a irradiação.

Resposta da questão 25: [C]

–6 -1

5

Q

Dados: L0= 30 cm; = 210 °C ; 0 = 25 °C; q = 225 °C; R = 10 cm; r = 2 cm.

Calculando a dilatação (d) da barra:

d L0 30 210 225 25 d 0,12 cm d 1,2 mm.

Pela figura abaixo, vemos que o deslocamento da extremidade superior (D) é diretamente proporcional ao da extremidade inferior (d).

D

R D

10 D

12

d r 1,2 2 2

D 6 mm.


[E] Dados:

M 2 kg 2.000 g; Vágua 10 L; dágua 1,0 g / cm3 1.000 g / L; cágua 1,0 cal / g °C;

cM 0,10 cal / g C; Tf 30 °C; água 10 °C.

Considerando que o sistema seja termicamente isolado, temos:

Qágua Qbarra 0 d V c água M cM M 0

1.000 10 110 2.000 0,130 Tf 0

Tf 530 C.

500 30 Tf


CAPACIDADES TÉRMICAS:

Cx x 80cal

80cal

Δθx (281 273)K 8K

Qy 40cal 40cal

Cy Δθ

(283 273)K

10K

CALORES ESPECÌFICOS SENSÌVEIS:

Cx mx.cx 10 20.cx

Cy my.cy 4 10.cy


[C]

VCafé = 50 mL; VLeita = 100 mL; VAdoçante = 2 mL;cCafé = 1 cal/gºC; cLeita = 0,9 cal/gºC; cAdoçante = 2 cal/gºC.

Considerando o sistema termicamente isolado, vem:

cy 0,4cal / gK

Cx 4cal / K

Cx 10cal / K

cx 0,5cal / gK

y

4

QCafé QLeite QAdoçante 0 mc mc mc 0 Café Leite Adoçante

Como as densidades ( ) dos três líquidos são iguais, e a massa é o produto da densidade pelo volume (m = V),

temos:

Vc Vc Vc 0 Café Leite Adoçante

50 1 80 100 0,9 50 2 2 20 0

50 4.000 90 4.500 4 80 0

144 8.580

59,6 C.

8.580

144

Portanto, a temperatura de equilíbrio está sempre 55 °C e 64,9 °C.

Resposta da questão 29: Dados: CC = 10 cal/C°; mA= 500 g;mB = 200 g; T0C = T0A = 20 °C; T0B = 80 °C; Teq = 30 °C.

a) Quantidade de calor (QC) absorvido pelo calorímetro:

QC CCTC 1030 20 QC 100 cal.

Quantidade de calor (QA) absorvido pela água:

QA mcATA 500130 20 QC 5.000 cal.

b) A temperatura final da barra é igual à temperatura de equilíbrio térmico do sistema. final

TB 30 C.

O sistema é termicamente isolado. Então:

QC QA QB 0 100 5.000 mBcBTB 0 5.100 200 cB 30 80 0

cB 5.100

10.000 cB 0,51 cal / g C.


a) Dado: N0 = 910 .

Do gráfico, para θ 72 C τ 5 s; t 1 s.

Aplicando a expressão fornecida no enunciado, calculamos o número de células que permanecem vivas nos primeiros instantes.

N(t) N

1

2t 9 10

1

2(1) 9 10 0,6 N(t) 5,4 10 .

4 0 4 4

τ 5

O número de células que morrem (N’(t)) é: 4 4 4

N'(t) N0 N(t) 9,0 10 5,4 10 N'(t) 3,6 10 .

b) Dados: V 35 mL 35 103L; V 28 L / mol; Δθ 72 – 37 35C; C 32 J

.

molar K mol

Calculando o número de mols: 28 L 1 mol 35 103

3

35 10

n mol n

28 n 1,25 10 3 mol.

A quantidade de calor transferido ao fumante é dada pela equação do calor sensível na forma molar.

Q nC Δθ 1,25 103

32 35 Q 1,4 J.

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