Problemas de Calor e Fase

Prévia do material em texto

CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias  225



 V
O
LU
M
E 
1
E.O. dissErtAtivO
1. Com a Finalidade de se Fazer CaFé, um reCipiente Com 0,5 l de 
água é aqueCido em um Fogão.
a temperatura da água aumenta desde 25 °C até 100° C. Con-
sidere para a água: densidade r = 1,0 kg/l; Calor latente de 
vaporização ly = 540 Cal/g; Calor espeCíFiCo C = 1,0 Cal /g°C.
a) Calcule a quantidade de calor cedida à água, para 
que sua temperatura aumente desde 25 °C até 100 °C.
b) Supondo que a quantidade de calor total cedida à 
água, até o momento em que se apaga a chama do 
fogão, foi de 145.500 cal, calcule o volume de água, 
em litros, que ficou no recipiente para ser utilizada no 
preparo do café.
2. em uma experiênCia de termologia, analisou-se a variação da 
temperatura, medida em graus Celsius, de 100 g de uma substân-
Cia, em Função da quantidade de Calor ForneCido, medida em Calo-
rias. durante o experimento, observou-se que, em uma determinada 
etapa do proCesso, a substânCia analisada apresentou mudança de 
Fase sólida para líquida. para visualizar o experimento, os dados 
obtidos Foram apresentados em um gráFiCo da temperatura da sub-
stânCia Como Função da quantidade de Calor ForneCido.
determine:
a) O calor específico da substância na fase líquida e 
seu calor latente específico de fusão.
b) Após a substância atingir a temperatura de 80 °C, 
cessou-se o fornecimento de calor e adicionou-se a 
ela 50 g de gelo a 0 °C. Supondo que a troca de calor 
ocorra apenas entre o gelo e a substância, determine 
a massa de água, fase líquida, em equilíbrio térmico.
dados:
Calor latente de Fusão do gelo: l = 80 Cal/g
Calor espeCíFiCo da água: C = 1,0 Cal/(g·°C)
3. em um aCampamento, um grupo de estudantes ColoCa 0,50 l de 
água, à temperatura ambiente de 20 °C, para Ferver, em um lugar 
onde a pressão atmosFériCa é normal. depois de 5,0 min, observam 
que a água Começa a Ferver, mas distraem-se, e só tiram a panela 
do Fogão depois de mais 10 min, durante os quais a água Continuou 
Fervendo. qual a potênCia CaloríFiCa do Fogão e o volume de água 
Contido na panela ao Final desses 15 min de aqueCimento?
despreze o Calor perdido para o ambiente e o Calor absorvido pelo 
material de que é Feita a panela; suponha que o Fogão Forneça 
Calor Com potênCia Constante durante todo tempo.
dados:
Calor espeCíFiCo da água: C
água
 = 4,2 · 10³ j/(kg · °C);
Calor latente de vaporização da água: l
água
 = 2,3 · 106 j/kg.
adote para a densidade da água: d
água
 = 1,0 kg/l
dê a resposta Com dois algarismos signiFiCativos.
4. (UFG) o Corpo humano Consegue adaptar-se a diFerentes tem-
peraturas externas, mantendo sua temperatura aproximadamente 
Constante em 37 ºC por meio da produção de energia por proCes-
sos metabóliCos e troCas de Calor Com o ambiente. em uma situa-
ção típiCa, em que um indivíduo esteja em repouso em um ambiente 
a 25 ºC ele libera Calor para o ambiente por Condução térmiCa a 
uma taxa de 15 j/s e por evaporação de água por meio da pele a 
uma taxa de 60 kj/hora.
Considerando o exposto, CalCule:
a) a quantidade de água, em mℓ, que o indivíduo 
deve ingerir para compensar a perda por evaporação 
em duas horas.
b) a espessura média da pele do indivíduo, consid-
erando a área total da superfície da sua pele igual a 
1,5 m2 e a condutibilidade térmica (k) da mesma igual 
a 2 x 10-3 W.m-1 . ºC-1.
dados: 
Calor latente de evaporação da água à 37 ºC: 2400 kj/kg
densidade da água: d = 1 kg/litro
5. em um Calorímetro ideal, dotado de um termômetro, Colo-
Cam-se 0,5 kg de água, iniCialmente a 28 °C, e uma Certa massa 
de gelo, iniCialmente a 0 °C.
o gráFiCo a seguir ilustra a temperatura da água em Função 
do tempo.
T (°C)
t
10
CalCule:
a) o calor (medido em calorias) cedido pela água ao gelo.
b) a massa de gelo inicialmente presente no calorímetro.
dados:
Calor espeCíFiCo da água, Ca = 1,0 Cal/g°C
Calor latente de Fusão do gelo, l = 80 Cal/g
6. um bloCo de gelo Com 5 kg de massa enContra-se a –20 °C.
dados:
Calor espeCíFiCo:
gelo – C
g
 = 0,50 Cal g–1 (°C)–1
Chumbo – C
C
 = 0,031 Cal g–1 (°C)–1
Calor latente de Fusão:
gelo – l
g
 = 80 Cal g–1
Chumbo – l
C
 = 5,9 Cal g–1
temperatura de Fusão:
gelo – tg = 0 °C
Chumbo – tC = 327,3 °C
a) Calcule a quantidade de calor necessário para der-
reter completamente o bloco de gelo.
b) Com o calor necessário para derreter o bloco de 
gelo calculado no item acima, qual seria a massa de 
um bloco de chumbo que poderia ser derretido, se