1) O documento apresenta uma série de exercícios sobre mudança de fase, calor latente e trocas de calor envolvendo mudança de fase. Os exercícios envolvem cálculos de quantidades de calor necessárias para fundir, solidificar ou vaporizar substâncias, assim como cálculos de temperaturas finais de sistemas após trocas térmicas.

1. Mudança de fase, Calor Latente e Trocas de calor com mudança de fase
1) (Exemplo 18.3, pág 631, Tipler 5a
ed) Qual a quantidade de calor necessária para transformar 1,5
kg de gelo de -20 o
C e 1 atm em vapor?
2) (Exemplo 18.4, pág 632, Tipler 5a
ed) Um jarro de 2 litros, com limonada, foi colocado sobre uma
mesa de piquenique, ao sol o dia inteiro, a 33 o
C. Uma amostra de 0,24 kg de limonada é derramada
em uma xícara com 2 cubos de gelo (cada um com 0,025 kg, a 0 o
C). Considere que a xícara é feita
com o isolante térmico isopor.
a) admitindo que não haja perda de calor para o ambiente, qual é a temperatura final da limonada?
b) Qual seria a temperatura fina se fossem colocados 6 cubos de gelo?
3) (Ex. 27, pág 659, Tipler 5a
ed) Quantas calorias precisam ser fornecidas a 60 g de gelo a – 10 o
C
para que este se funda e se transforme em água líquida na temperatura de 40 o
C?
4) (Ex. 29, pág 659, Tipler 5a
ed) Um pedaço de 50 g de alumínio a 20 o
C é resfriado a – 196 o
C pela
imersão num grande banho de nitrogênio líquido a essa temperatura. Qual a quantidade de nitrogênio
evaporada? Considere que o calor específico do alumínio é constante e igual a 0,90 kJ/kg.K)
5) (Ex. 36, pág 660, Tipler 5a
ed) Um copo de vidro, com 25 g de massa, contém 200 mL de água a
24 o
C. Se dois cubos de gelo, de 15 g cada e a uma temperatura de – 3 o
C, forem colocados no copo,
qual será a temperatura final da água? Despreze a condução térmica entre o copo e o ambiente.
6) (Ex. 35 E, pág 161, Halliday 6a
ed) Um pequeno aquecedor elétrico de imersão é usado para
aquecer 100 g de água com uma xícara de café instantâneo. O aquecedor está rotulado com “200
watts”, o que significa que ele converte energia elétrica em energia térmica nesta taxa. Calcule o
tempo necessário para levar toda esta água de 23 o
C para 100 o
C, ignorando quaisquer perdas de
calor.
7) (Ex. 39 P, pág 161, Halliday 6a
ed) O álcool etílico possui um ponto de ebulição de 78 o
C, um
ponto de congelamento de – 114 o
C, um calor de vaporização de 879 kJ/kg, um calor de fusão de 109
kJ/kg e um calor específico de 2,43 kJ/kg.K. Quanta energia deve ser removida de 0,510 kg de álcool
etílico, que é inicialmente um gás a 78 o
C, de modo que ele se torne sólido à – 114 o
C?
8) (Ex. 42 P, pág 162, Halliday 6a
ed) Em um aquecedor solar de água, a energia do Sol é captada
pela água que circula pelos tubos em um coletor de telhado. A radiação solar entra no coletor através
de uma cobertura transparente e aquece a água nos tubos; esta água é bombeada par dentro de um

2. tanque de armazenamento. Supondo que a eficiência do sistema como um todo seja de 20 % (ou seja,
80 % da energia solar incidente são perdidos pelo sistema). Qual a área do coletor necessária para
elevar a temperatura de 200 l de água no tanque de 20 o
C para 40 o
C em 1 h quando a intensidade da
luz do Sol incidente for de 700 W/m2
?
9) (Ex. 43 P, pág 162, Halliday 6a
ed) Que massa de vapor d’ água a 100 o
C deve ser misturada com
150 g de gelo no seu ponto de fusão, em uma recipiente isolado termicamente para produzir água
líquida a 50 o
C?
10) (Ex. 15.38, pág. 135, Sears 10a
ed) Antes de ir fazer seu exame médico anual, um homem de 70
kg cuja temperatura é igual a 37 o
C consomem uma lata inteira de 0,335 L de bebida leve (quase toda
composta de água) a 12 o
C.
a) qual deve ser a temperatura do seu corpo quando for atingido o equilíbrio? Despreze
qualquer efeito de aquecimento provocado pelo metabolismo do homem. O calor específico do corpo
do homem é igual a 3480 J/kg.K.
b) a variação de temperatura do seu corpo é suficiente para que ela possa ser lida por um
termômetro médico comum?
11) (Ex. 15.40, pág. 135, Sears 10a
ed) Uma fôrma de cubos de gelo com massa desprezível contém
0,350 kg de água a 18 o
C. Qual é a quantidade de calor necessária para esfriar a água até 0 o
C e
solidificá-la? Dê a resposta em joule e em calorias.
12) (Ex. 15.41, pág. 135, Sears 10a
ed) Qual é o calor total necessário para converter 12 g de gelo a
– 10 o
C até se transformar em vapor d’água a 100 o
C. Dê a resposta em Joules e em calorias.
13) (Ex. 15.49, pág. 135, Sears 10a
ed) Uma panela de cobre com massa igual a 0,5 kg contém 0,170
kg de água a uma temperatura de 20 o
C. Um bloco de ferro de 0,250 kg a 85 o
C é colocado na panela.
Calcule a temperatura final, supondo que não ocorra perda de calor para o ambiente.
14) (Ex. 15.51, pág. 135, Sears 10a
ed) Um recipiente com massa desprezível contém 0,25 kg de água
a uma temperatura de 75 o
C. Quantos quilogramas de gelo a uma temperatura de – 20 o
C devem ser
colocados na água para que a temperatura final do sistema seja igual a 30 o
C?