1. DOMUS_Apostila 01 - FÍSICA II - Módulo 35 (Exercício 03)
Em seu livro didático, encontrou as seguintes
informações (Figura 2):
Exercício 03
Questão 01
Um recipiente de capacidade térmica desprezível e
isolado termicamente contém 25 kg de água à
temperatura de 30°C.
a) Determine a massa de água a 65°C que se deve
despejar no recipiente para se obter uma mistura em
equilíbrio térmico à temperatura de 40°C.
b) Se, em vez de 40°C, quiséssemos uma temperatura
a) Determine a capacidade térmica desse calorímetro,
final de 20°C, qual seria a massa de gelo a 0°C que
sabendo que a massa da latinha após o recorte realizado
deveríamos juntar aos 25 kg de água a 30°C? era de 15 . 10-3 kg.
Considere o calor específico da água igual a 4,0 J/g.°C b) Como a capacidade térmica do calorímetro era muito
e o calor latente de fusão do gelo igual a 320 J/g. pequena, decidiu ignorar esse valor e então realizou
uma previsão experimental para o seguinte problema:
Determinar a temperatura que deve ter atingido um
Questão 02
parafuso de ferro de 0,1 kg aquecido na chama de um
fogão.
Um recipiente de capacidade térmica desprezível e Dentro do calorímetro, despejou 0,2 L de água. Após
isolado termicamente contém 25 kg de água à alguns minutos, constatou que a temperatura da água
temperatura de 30°C. era de 19 °C. Aqueceu então o parafuso, colocando-o em
a) Determine a massa de água a 65°C que se deve seguida no interior do calorímetro. Atingido o equilíbrio
despejar no recipiente para se obter uma mistura em térmico, mediu a temperatura do interior do calorímetro,
equilíbrio térmico à temperatura de 40°C. obtendo 40 °C. Nessas condições, supondo que
b) Se, em vez de 40°C, quiséssemos uma temperatura houvesse troca de calor apenas entre a água e o
final de 20°C, qual seria a massa de gelo a 0°C que parafuso, determine aproximadamente a temperatura
que este deve ter atingido sob o calor da chama do
deveríamos juntar aos 25 kg de água a 30°C?
fogão.
Considere o calor específico da água igual a 4,0 J/g.°C
e o calor latente de fusão do gelo igual a 320 J/g.
Questão 05
Questão 03 Um calorímetro de capacidade térmica 6 cal/°C
contém 80 g de água (calor específico = 1 cal/g°C) a
20°C. Ao se colocar um bloco metálico de capacidade
Um calorímetro isolado termicamente possui, térmica 60 cal/°C, a 100°C, no interior desse
inicialmente, 1,0 kg de água a uma temperatura de 55 calorímetro, verificou-se que a temperatura final de
equilíbrio térmico é 50°C. A quantidade de calor perdida
°C. Adicionamos, então, 500 g de água a 25 °C. Dado para o ambiente, nesse processo, foi de:
que o calor especifico da água é 1,0 cal/(g.°C), que o a) 420 cal
b) 370 cal
calor latente de fusão é 80 cal/g e que sua densidade é c) 320 cal
3
1,0 g/cm , calcule: d) 270 cal
a) a temperatura de equilíbrio da água; e) 220 cal
b) a energia (em calorias - cal) que deve ser fornecida à
água na situação do item a) para que esta atinja a Questão 06
temperatura de ebulição de 100 °C
c) quanto calor deve ser retirado do calorímetro, no item O gráfico mostra as curvas de quantidade de calor
b), para que toda a água fique congelada. absorvido em função da temperatura para dois corpos
distintos: um bloco de metal e certa quantidade de
Questão 04 líquido.
Após ter estudado calorimetria, um aluno decide
construir um calorímetro usando uma lata de
refrigerante e isopor. Da latinha de alumínio removeu
parte da tampa superior. Em seguida, recortou anéis de
isopor, de forma que estes se encaixassem na latinha
recortada, envolvendo-a perfeitamente (Figura 1).
Aprovação em tudo que você faz. 1 www.colegiocursointellectus.com.br

2. DOMUS_Apostila 01 - FÍSICA II - Módulo 35 (Exercício 03)
O bloco de metal, a 115°C, foi colocado em contato Determine:
com o líquido, a 10°C, em um recipiente ideal e isolado a) O calor específico da substância na fase líquida e seu
termicamente. Considerando que ocorreu troca de calor calor latente específico de fusão.
somente entre o bloco e o líquido, e que este não se b) Após a substância atingir a temperatura de 80 ºC,
evaporou, o equilíbrio térmico ocorrerá a cessou-se o fornecimento de calor e adicionou-se à ela
a) 70°C. 50 g de gelo a 0 ºC. Supondo que a troca de calor ocorra
b) 60°C. apenas entre o gelo e a substância, determine a massa
c) 55°C. de água, fase líquida, em equilíbrio térmico.
d) 50°C. Dados:
e) 40°C. Calor latente de fusão do gelo: L = 80 cal/g
Calor específico da água: c = 1,0 cal/(g.ºC)
Questão 07 COM BASE NO TEXTO A SEGUIR, RESPONDA À
QUESTÃO 10.
Um corpo de alumínio e outro de ferro possuem
massas mAl e mFer respectivamente. Considere que o Em abril de 2010, erupções vulcânicas na Islândia
calor específico do alumínio é o dobro do calor específico paralisaram aeroportos em vários países da Europa.
do ferro. Além do risco da falta de visibilidade, as cinzas dos
vulcões podem afetar os motores dos aviões, pois
Se os dois corpos, ao receberem a mesma
contêm materiais que se fixam nas pás de saída,
quantidade de calor Q, sofrem a mesma variação de
causando problemas no funcionamento do motor a jato.
temperatura ΔT, as massas dos corpos são tais que
a) mAl = 4mFe.
Questão 10
b) mAl = 2mFe.
c) mAl = mFe.
Considere que o calor específico de um material
d) mAl = mFe/2. 0
presente nas cinzas seja c = 0,8 J/g C . Supondo que
e) mAl = mFe/4. 0
esse material entra na turbina a –20 C, a energia cedida
a uma massa m = 5g do material para que ele atinja
0
Questão 08 uma temperatura de 880 C é igual a
a) 220 J.
Uma montanhista utiliza em suas escaladas uma b) 1000 J.
caneca com massa igual a 100 g e feita de um material c) 4600 J.
com calor específico de 910 J/(kg.ºC). Num certo d) 3600 J.
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 GABARITO
ambiente e considere que o calor específico do chá é
igual ao da água, isto é, 1,0 cal/(g.ºC). Determine a Questão 01
temperatura do chá após o sistema ter atingido o
equilíbrio térmico.
a) 10 kg
b) 2,5 kg
Questão 09
Questão 02
Em uma experiência de Termologia, analisou-se a
variação da temperatura, medida em graus Celsius, de a) 3
100 g de uma substância, em função da quantidade de b) 640 g
calor fornecido, medida em calorias. Durante o
experimento, observou-se que, em uma determinada
Questão 03
etapa do processo, a substância analisada apresentou
mudança de fase sólida para líquida. Para visualizar o
experimento, os dados obtidos foram apresentados em a) 1000 × 1,0 × (T - 55) + 500 × 1 × (T - 25 ) = 0 →
um gráfico da temperatura da substância como função 1500 T = 67500 → T = 45 °C.
da quantidade de calor fornecido. b) Q = 1500 × 1,0 × (100 - 45) = 1.500 × 55 = 82500
cal = 82,5 kcal.
c) Para resfriar a água: Q1 = - 1500 × 1 × 100 = - 150
000 cal. Para congelar a água: Q2 = - 80 × 1500 cal = -
120 000 cal. Portanto o calor total a ser RETIRADO da
água será QT = Q1 + Q2 = - 270 000 cal = - 270 kcal.
Questão 04
a) A capacidade térmica de um corpo é a razão entre o
calor recebido e a variação da temperatura:
Aprovação em tudo que você faz. 2 www.colegiocursointellectus.com.br

3. DOMUS_Apostila 01 - FÍSICA II - Módulo 35 (Exercício 03)
Q O sistema é termicamente isolado. Então:
C= → Q = C.Ä. Qcaneca + Qchá = 0 ⇒ m1 c1 (T – T1) + m2 c2 (T – T2)
Äè =0 ⇒
Por outro lado o calor específico de uma substância é
a quantidade de calor que uma unidade de massa deve 0,1(910)(T – 10) + 0,2(4.200) (T – 80) ⇒
receber para que a sua temperatura eleve-se em uma 91 T – 910 + 840 T – 67.200 ⇒ 931 T = 68.110 ⇒
unidade de temperatura.
T ≅ 73,16 °C.
Q C.Äθ
c= = → C = m.c
mÄθ m.Äθ Questão 09
−3
C = m.c = 15x10 x900 = 13,5J/ °C
a) Dado: m = 100 g.
b) Em uma mistura feita em um recipiente adiabático a Pela leitura do gráfico, conclui-se que:
soma do calor trocado é nula. – de 0°C até 40 °C a substância esteve na fase sólida;
∑ Q = 0 → (mc Äθ )
água
(
+ mc Äθ )
ferro
=0 – a fusão ocorreu na temperatura de 40 °C com absorção
0,2x 4200 x(40 − 19) + 0,1x 450(40 − è ) = 0 → 17640 + 1800 − 45è = 0 → è = 432°C
de 400 cal
– após a fusão, iniciou-se novo aquecimento, de 40 °C a
80 °C.
Questão 05 Na fase líquida a quantidade de calor absorvida foi:
QS = 1.000 – 600 = 400 cal.
Letra A. Q Q 400
QS = m c ΔT ⇒ C = ⇒c= = ⇒ = c = 0,1
Resolução m ΔT m ΔT 100x40
O calorímetro absorveu calor.
Q = C.ΔT = 6.(50-20) = 180 cal cal/g.°C.
A porção de água absorveu calor. Durante a fusão, a temperatura se manteve
Q = m.c.ΔT = 80.1.(50-20) = 2400 cal constante, absorvendo nesse processo:
O bloco metálico cedeu calor QL = 600 – 200 = 400 cal.
Q = C.ΔT = 60.(100-50) = - 3000 cal
Note que os corpos que absorveram calor o fizeram Q 400
L
em um total de 180 + 2400 = 2580 cal QL = m L ⇒ L = = ⇒ L = 4 cal/g.
Como o corpo que cedeu calor o fez em 3000 cal m 100
ocorreu uma perda de 3000 – 2580 = 420 cal b) Dados: mg = 50 g; Lg = 80 cal/g; cag = 1 cal/g.°C.
Calculemos a quantidade calor necessária para fundir
Questão 06 totalmente o gelo:
Qg = m Lg = 50 (80) = 4.000 cal.
Letra E. Ora, se a substância recebeu 1.000 cal para aquecer
Resolução de 0 °C até 80 °C, para retornar a 0°C, fazendo o
Na leitura do gráfico: processo inverso, ela liberou, também, 1.000 cal, que
foram absorvidas pelo gelo. Mas essa quantidade é
Para o líquido → Q = C.ΔT → 100 = Clíquido.40 → insuficiente para fundir totalmente o gelo.
Clíquido = 2,5 kJ/°C A massa (m’) de gelo fundida é, então, a que recebeu
Para o metal → Q = C.ΔT → 100 = Cmetal.100 → Q’g= 1.000 cal.
Cmetal = 1 kJ/°C Q’g = m’ Lg ⇒ 1.000 = m’ (80) ⇒
Na troca de calor: m’ = 12,5 g.
Qlíquido + Qmetal = 0
2,5.(T – 10) + 1.(T – 115) = 0 Questão 10
2,5.T – 25 + T – 115 = 0
3,5.T – 140 = 0
T = 140/3,5 = 40°C Letra D.
Dados: m = 5 g; c = 0,8 J/g•°C; Δ θ = [880 – (-20)] = 900 °C.
Questão 07 Da equação fundamental da calorimetria:
Q = m c Δ θ = (5) (0,8) (900) ⇒ Q = 3.600 J.
Letra D.
Dados: QAl = QFe; cAl = 2 cFe; ΔTAl = ΔTFe = ΔT.
QAl = QFe ⇒ mAl cAl ΔT = mFe cFe ΔT ⇒ mAl 2 cFe =
mFe
mFe cFe ⇒ mAl =
2
Questão 08
Dados: m1 = 100 g = 0,1 kg ; c1 = 910 J/kg.°C; T1 = 10 °C;
T2 = 80 °C; m2 = 200 g = 0,2 kg; c2 = 1 cal/g.°C = 4.200
J/kg.°C.
Aprovação em tudo que você faz. 3 www.colegiocursointellectus.com.br