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Exercícios sobre equação fundamental da calorimetria

Para resolver estes exercícios sobre equação fundamental da calorimetria, você precisa saber a relação entre a quantidade de calor trocada por um corpo, sua massa e sua temperatura.

Questão 1

(Enem 2013) 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.

Questão 2

(MACKENZIE) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a uma determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20ºC para 60ºC em 4 minutos, sendo o calor especifico sensível da água 1,0 cal/gºC, pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, é:

a) 500

b) 600

c) 700

d) 800

e) 900

Questão 3

Sobre a equação fundamental da calorimetria, é incorreto afirmar que:

a) é definida a partir do calor específico e da capacidade térmica de um material;

b) é utilizada para calcular a quantidade de calor trocada por um corpo, quando essa troca causa variação em sua temperatura;

c) Relaciona a quantidade de calor trocada por um corpo com a sua massa, calor específico e variação de temperatura;

d) Calcula o calor latente de um corpo;

e) Também é utilizada para a obtenção do calor sensível de um corpo.

Questão 4

Uma barra de ferro de massa de 4kg é exposta a uma fonte de calor e tem sua temperatura aumentada de 30 ºC para 150 ºC. Sendo o calor específico do ferro c = 0,119 c/g.ºC, a quantidade de calor recebida pela barra é aproximadamente:

a) 45 kcal

b) 57,1 kcal

c) 100 kcal

d) 12,2 kcal

e) 250,5 kcal

Respostas

Resposta Questão 1

O equilíbrio térmico é atingido quando as temperaturas dos dois corpos ficam iguais. Quando isso ocorre, a quantidade de calor cedida pela água quente é igual ao calor recebido pela água fria. Assim, podemos utilizar a equação:

Q1= - Q2

m1.c. ΔT1= - m2.c. ΔT2

O índice 2 é atribuído à água quente, e o índice 1, à água fria. O sinal negativo é dado a Q2 porque a água quente cede calor para a água fria, ou seja, perde parte de sua energia.

Como c é um valor constante, já que se trata da mesma substância, ele pode ser simplificado na equação, e o ΔT deve ser substituído pela diferença entre as temperaturas final e inicial da água:

m1.(Tf - Ti)1= - m2.(T- Ti)2

Substituindo os dados do problema, temos:

m1.(30 - 70) = - m2.(30 – 25)

m1.(- 40) = - m2.(5)

m1= 5_
m2   40

m1= 0,125
m2

Alternativa B

Resposta Questão 2

 Dados:

Q = 150 cal/s
Δt

T0 = 20ºC

T = 60ºC

Δt = 4 min

c = 1,0 cal/g.ºC

Primeiramente precisamos calcular a quantidade de calor total recebida pela água. O enunciado diz que, a cada segundo, uma fonte de calor fornece 150 cal e que a água ficou exposta a essa fonte por um período de 4 min.

  • O tempo deve ser convertido para segundos para utilizarmos a mesma unidade de medida:

    Δt = 4 min

    Δt = 4 . 60s

    Δt = 240 s

  • Devemos calcular a quantidade de calor total. Para isso, multiplicamos a quantidade de calor recebida a cada segundo pelo tempo total:

    Q = 150 . 240

    Q = 36.000 cal

  • Agora utilizamos a equação fundamental da calorimetria:

    Q = m.c. ΔT

    Substituindo os dados, temos:

    36.000 = m . 1 . (60 – 20)

    36.000 = 40 m

    m = 36.000 = 900g
             40

Assim, a alternativa correta é a letra E.

Resposta Questão 3

A afirmação incorreta é a alternativa D, pois o calor latente corresponde à quantidade de calor fornecida ou recebida por um corpo quando não há variação em sua temperatura. É o que ocorre durante as mudanças de fase, em que a variação da quantidade de calor não significa a variação da temperatura de um corpo.

Resposta Questão 4

Dados:

m =4 kg =  4000g

T0 = 30ºC

T = 150ºC

c = 0,119 c/g.ºC,

Utilizamos a equação fundamental da calorimetria

Q = m.c.ΔT

Q = m.c. (T - T0)

e substituímos os dados

Q = 4000 . 0,119. (150 – 30)

Q = 0,476 . 120

Q = 57120 cal

Q = 57,12 kcal

A alternativa mais próxima do resultado é a letra b.


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