Termologia
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Carl Sagan
Termologia
LISTA 44 – CALOR SENSÍVEL E LATENTE
01. (FUVEST) No início do século XX, Pierre Curie e colaboradores, em uma experiência para determinar características do recém descoberto elemento químico rádio, colocaram uma pequena quantidade desse material em um calorímetro e verificaram que 1,30 grama de água líquida ia do ponto de congelamento ao ponto de ebulição em uma hora. A potência média liberada pelo rádio nesse período de tempo foi, aproximadamente,
a) 0,06 W
b) 0,10 W
c) 0,14 W
d) 0,18 W
e) 0,22 W
Note e adote:
Calor específico da água: 1 cal/(gºC)
1 cal = 4 J
Temperatura de congelamento da água: 0ºC
Temperatura de ebulição da água: 100ºC
Considere que toda a energia emitida pelo rádio foi absorvida pela água e empregada exclusivamente para elevar sua temperatura.
02. (UNESP) Considere o diagrama para uma determinada substância.
Sabendo-se que a transformação ocorre no sentido de A para D, pode-se afirmar que no trecho
(A) AB a substância está na fase líquida.
(B) BC está ocorrendo fusão ou vaporização.
(C) CD há apenas vapor.
(D) BC há uma mistura de líquido e vapor.
(E) CD está ocorrendo transição de fase.
03. (FUVEST) Um forno solar simples foi construído com uma caixa de isopor, forrada internamente com papel alumínio e fechada com uma tampa de vidro de 40 cm x 50 cm. Dentro desse forno, foi colocada uma pequena panela contendo 1 xícara de arroz e 300 ml de água à temperatura ambiente de 25oC. Suponha que os raios solares incidam perpendicularmente à tampa de vidro e que toda a energia incidente na tampa do forno a atravesse e seja absorvida pela água. Para essas condições, calcule:
a) A potência solar total P absorvida pela água.
b) A energia E necessária para aquecer o conteúdo da panela até 100oC.
c) O tempo total T necessário para aquecer o conteúdo da panela até 100oC e evaporar 1/3 da água nessa temperatura (cozer o arroz).
NOTE E ADOTE
Potência solar incidente na superfície da Terra:
1 kW/m2
Densidade da água: 1 g/cm3
Calor específico da água: 4 J/(goC)
Calor latente de evaporação da água: 2200 J/g
Desconsidere as capacidades caloríficas do arroz e da panela.
04. (UNESP) Determinada peça de platina de 200 g, sensível à temperatura, é mantida dentro de um recipiente protegido por um sistema automático de refrigeração que tem seu acionamento controlado por um sensor térmico. Toda vez que a temperatura da peça atinge 80 ºC, um alarme sonoro soa e o sistema de refrigeração é acionado. Essa peça está dentro do recipiente em equilíbrio térmico com ele a 20ºC, quando, no instante t = 0, energia térmica começa a fluir para dentro do recipiente e é absorvida pela peça segundo o gráfico a seguir.
Sabendo que o calor específico da platina é 0,03 cal/(g · ºC) e adotando 1 cal = 4 J, o alarme sonoro disparará, pela primeira vez, no instante
(A) t = 8 min.
(B) t = 6 min.
(C) t = 10 min.
(D) t = 3 min.
(E) t = 12 min.
05. (UNESP) Três esferas, x, y e z, feitas com materiais diferentes e de massas iguais estavam, inicialmente, à mesma temperatura ambiente (qamb) e foram mergulhadas, simultaneamente, em água pura em ebulição, até entrarem em equilíbrio térmico com a água. Em seguida, foram retiradas da água e deixadas sobre uma superfície isolante, até voltarem à mesma temperatura ambiente. Os calores específicos dos materiais das esferas são cx, cy e cz, de modo que cx < cy < cz. Com os resultados desse experimento, foram construídos o gráfico 1, relativo ao aquecimento das esferas até a temperatura de ebulição da água, e o gráfico 2, relativo ao resfriamento das esferas, até retornarem à temperatura ambiente. Considerando que as trocas de calor tenham ocorrido a uma taxa constante, a representação dos gráficos 1 e 2 é:
06. (UNICAMP) A figura a seguir mostra a temperatura da tigela de uma panela de arroz elétrica em função do tempo de cozimento. Ligando-se a panela, uma resistência elétrica aumenta a temperatura da tigela contendo arroz e água até que a água entre em ebulição. Depois que toda a água é consumida ─ por evaporação e por absorção pelo arroz ─, a temperatura da tigela volta a subir, o que é detectado por um sensor, e a panela é então desligada. A potência elétrica dissipada pela resistência elétrica, na forma de calor, é P = 400 W, constante durante todo o cozimento. Quanto vale a energia elétrica dissipada desde o início do processo até que toda a água seja consumida?
a) 13,3 kJ.
b) 240 kJ.
c) 720 kJ.
d) 2000 kJ.
07. (FAMERP 2023) Na internet, encontra-se a informação que para gelar 20 garrafas de refrigerante são necessários 10 kg de gelo. Considere que as temperaturas iniciais do gelo e das garrafas sejam, respectivamente, 0 ºC e 25 ºC, que todo o gelo se funda e que a temperatura final de equilíbrio seja 0 ºC. Sabendo que todo o calor cedido pelo gelo foi absorvido pelas garrafas e que o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g, a capacidade térmica de cada garrafa de refrigerante é
(A) 1200 cal/ºC.
(B) 3200 cal/ºC.
(C) 32000 cal/ºC.
(D) 1600 cal/ºC.
(E) 40000 cal/ºC
08. (SANTA CASA 2023) O sistema de controle de temperatura da água de um aquário está regulado para, quando necessário, elevá-la em 2,0 ºC, com um aquecedor de 42 W. Nesse aquário, há 36 litros de água, cuja densidade é 1,0 kg/L e cujo calor específico é 4,2 × 103 J/(kg ⋅ ºC). Considerando que todo calor gerado pelo aquecedor é transferido para a água e desprezando as perdas de calor, o intervalo de tempo que esse aquecedor deve permanecer ligado para aquecer, em 2,0 ºC, a água desse aquário é de
(A) 30 min.
(B) 90 min.
(C) 60 min.
(D) 75 min.
(E) 120 min.
09. (ENEM 2023) A variação da incidência de radiação solar sobre a superfície da Terra resulta em uma variação de temperatura ao longo de um dia denominada amplitude térmica. Edificações e pavimentações realizadas nas áreas urbanas contribuem para alterar as amplitudes térmicas dessas regiões, em comparação com regiões que mantêm suas características naturais, com presença de vegetação e água, já que o calor específico do concreto é inferior ao da água. Assim, parte da avaliação do impacto ambiental que a presença de concreto proporciona às áreas urbanas consiste em considerar a substituição da área concretada por um mesmo volume de água e comparar as variações de temperatura devido à absorção da radiação solar nas duas situações (concretada e alagada). Desprezando os efeitos da evaporação e considerando que toda a radiação é absorvida, essa avaliação pode ser realizada com os seguintes dados:
A razão entre as variações de temperatura nas áreas concretada e alagada é mais próxima de
A) 1,0.
B) 2,1.
C) 2,5.
D) 5,3.
E) 13,1.
10. (UNESP 2023) Os gráficos 1 e 2 mostram, respectivamente, a variação da temperatura de ebulição da água pura em função da pressão atmosférica e a variação da pressão atmosférica em função da altitude em relação ao nível do mar.
A tabela apresenta cinco cidades e suas respectivas altitudes aproximadas.
Considere que 1000 g de água pura no estado líquido estavam, inicialmente, a 15 ºC em uma das cidades indicadas na tabela. Sabendo que, para iniciar a ebulição dessa massa de água em uma panela aberta, foi necessário fornecer à água 65000 cal e que o calor específico da água líquida é 1 cal/(g ·ºC), essa massa de água se encontrava na cidade de
(A) Mek’ele.
(B) Huaraz.
(C) Wenquan.
(D) Franca.
(E) Potosí.
Respostas
1- C
2- B
3-
a) 2,0 x 102 W
b) 9,0 x 104 J
c) 1,55 x 103 s
4- E
5- A
6- C
7- D
9- E
10- B
