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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.

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  • 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

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  • 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.

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  • 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

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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

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  • 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.

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  • 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.

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  • 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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