CALOR SENSÍVEL & TRANSFERÊNCIA DE CALOR

Conceito básico de calor e temperatura link para a aula  https://youtu.be/kJAbfK-J8YE

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

1. FUVEST Um bom café deve ser preparado a uma temperatura pouco acima de 80°C. Para evitar queimaduras na boca, deve ser consumido a uma temperatura mais baixa. Uma xícara contém 60 mL de café a uma temperatura de 80°C. Qual a quantidade de leite gelado (a uma temperatura de 5°C) deve ser misturada ao café para que a temperatura final do café com leite seja de 65°C? Note e adote: Considere que o calor específico e a densidade do café e do leite sejam idênticos.

(A) 5 mL 

(B) 10 mL 

(C) 15 mL 

(D) 20 mL 

(E) 25 mL 

link para resolução  https://youtu.be/BphMLnJpc_M

2.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 = 4J, 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.

link para resolução  https://youtu.be/v12HMiheN7g

3.UFU A queima de lenha produz cerca de 14,3 Mega Joules de energia por quilo. Considerando-se o calor específico da água em torno de 4200 J/Kg°C, em uma caldeira com eficiência de 70%, quantos quilogramas de lenha seriam necessários, aproximadamente, para elevar em 10°C a temperatura de 10.000 litros de água, se esse sistema estivesse isolado? 

A) 42 Kg 

B) 60 Kg 

C) 100 Kg 

D) 24 Kg

Link para resolução https://youtu.be/RO3FHhSwQDY

4. CEFET Um aquecedor possui uma potência útil constante de 500 W. O tempo gasto para esse aquecedor elevar a 50ºC a temperatura de uma panela de ferro de 1,0 kg e calor específico c = 460 J/kg.K, admitindo-se que ela absorva todo o calor transmitido é de 

a) 12 s. 

b) 23 s. 

c) 46 s. 

d) 54 s

 link para resolução https://youtu.be/azzCzHL9peg

5. UEA Um serralheiro corta segmentos de uma barra metálica e os imerge em água para resfriar após o corte. Suponha que esse serralheiro tenha imergido uma dezena de segmentos metálicos idênticos, a 50 ºC cada, em um balde contendo água a 25 ºC. Desconsiderando perdas de calor para o ambiente e para o material do qual é feito o balde, dentre os valores apresentados, a temperatura de equilíbrio dos segmentos metálicos após o resfriamento poderá ser de 

A.        15 ºC. 

B.        20 ºC. 

C.        10 ºC. 

D.        30 ºC. 

E.        25 ºC.

Link para resolução  https://youtu.be/RMNClgNMBVA

6. BAHIANA  Considerando-se a densidade do ferro igual a 8,0g/cm³ e a do alumínio igual a 3,0g/cm³ , o calor específico do ferro igual a 0,12 cal/g °C e o do alumínio igual a 0,24 cal/ g°C, e supondo-se que as panelas de ferro e de alumínio têm o mesmo volume e que sofrem as mesmas variações de temperatura, pode-se afirmar que a razão entre a quantidade de calor liberada pela panela de ferro e a quantidade de calor liberada pela panela de alumínio é de, aproximadamente, 

a) 1,0 

b) 1,3 

c) 2,0 

d) 2,5 

e) 3,6

Link para a resolução  https://youtu.be/1_J5Jeh7X6E

7. PISM Um sistema de aquecimento solar de água é um equipamento composto por duas partes principais. A primeira parte, chamada de coletor, é formada por uma ou mais placas de vidro e por tubos metálicos. A segunda parte do sistema é formada pelo reservatório térmico de água. As duas partes são conectadas e funcionam da seguinte maneira: as placas captam o calor do sol e transferem essa energia para a água que passa pelos tubos do sistema e chegam até o reservatório. Esse reservatório serve para entregar água quente onde haja demanda. Esses equipamentos têm se popularizado e podem ser vistos em telhados de residências, no comércio e na indústria. Considere que um equipamento desses instalado em uma região do Brasil com alta incidência solar consiga entregar uma potência de 25000 calorias por minuto ao sistema. Considerando que toda energia é absorvida pela água, determine o tempo necessário para aquecer 200 litros de água de 25 °C a 75 °C: 

a.         500 min 

b.         200 min 

c.         40 min 

d.         50 min 

e.         400 min

 link para resolução  https://youtu.be/XeASa4Iq16M  

8. 7.PISM Um sistema de aquecimento solar de água é um equipamento composto por duas partes principais. A primeira parte, chamada de coletor, é formada por uma ou mais placas de vidro e por tubos metálicos. A segunda parte do sistema é formada pelo reservatório térmico de água. As duas partes são conectadas e funcionam da seguinte maneira: as placas captam o calor do sol e transferem essa energia para a água que passa pelos tubos do sistema e chegam até o reservatório. Esse reservatório serve para entregar água quente onde haja demanda. Esses equipamentos têm se popularizado e podem ser vistos em telhados de residências, no comércio e na indústria. Considere que um equipamento desses instalado em uma região do Brasil com alta incidência solar consiga entregar uma potência de 25000 calorias por minuto ao sistema. Considerando que toda energia é absorvida pela água, determine o tempo necessário para aquecer 200 litros de água de 25 °C a 75 °C: 

Considere os valores a seguir para as quantidades físicas.  Calor específico da água: 1 cal/g°C, 1 cal = 4,2 J, 1 W = 1 J/s e densidade da água: 1 g/cm³ . 

a.    500 min 

b.    200 min 

c.    40 min 

d.    50 min 

e.    400 min

Link para a resolução  https://youtu.be/eI3kpgb9L14

9.FUVEST Para esfriar um copo contendo 250 mL de água fervente (100°C), é comum utilizar o seguinte método:

Passo 1. Colocar esse copo dentro de uma vasilha em contato com 1 litro de água à temperatura ambiente (25°C), como mostrado na figura.

Passo 2. Esperar que entrem em equilíbrio térmico.

Passo 3. Tirar o copo e trocar a água da vasilha por outro litro de água à temperatura ambiente.

Passo 4. Colocar o copo em contato com a água “nova” e esperar que entrem em equilíbrio térmico.

Após o passo (4) desse método, a temperatura da água no copo será aproximadamente:

Note e adote:Considere apenas trocas de calor entre a água no copo e a água na vasilha. Despreze quaisquer trocas de calor do sistema com o ambiente.

A.        14°C 

B.        28°C 

C.        40°C 

D.        60°C 

E.        84°C

Link para  resolução https://youtu.be/hbYjhpRsnYM

10, CEFET A figura abaixo representa, esquematicamente, uma garrafa térmica e suas várias camadas internas. 

Sobre o funcionamento de uma garrafa térmica, analise se as afirmações a seguir são verdadeiras (V) ou falsas (F).

( ) A região de vácuo entre as superfícies espelhadas funciona para impedir a transmissão de calor por radiação.

( ) As paredes espelhadas funcionam para impedir a transmissão de calor por radiação.

( ) O apoio isolante na base serve para impedir a transmissão de calor por convecção.

( ) O vácuo entre as camadas interna e externa das superfícies espelhadas serve para impedir a transmissão de calor por condução.

 A sequência correta de cima para baixo é

A) V, F, V, F.

B) V, V, F, F.

C) F, F, V, V.

D) F, V, F, V.

 link para resolução  https://youtu.be/CoBM6zEzZas

11. UFSC Na aula de Física, Tobias e Esmeralda participaram de uma atividade na qual cada aluno da turma deveria escolher um tipo de material para separar dois ambientes com temperaturas diferentes. Os irmãos escolheram materiais diferentes e espessuras diferentes (L_A > L_B), como mostra a figura. 

Considerando o exposto, é correto afirmar que: 

01. se L_A for o dobro de L_B, então o fluxo de calor através do material B será o dobro do fluxo de calor através do material A. 

02. se o fluxo de calor através dos dois materiais for o mesmo, então a condutividade térmica do material A é maior que a do material B. 

04. se 6.000 calorias atravessam o material B em 2 minutos, então o fluxo de calor através desse material é 50 W. 

08. se a condutividade térmica de B for maior que a de A, o fluxo de calor através de B será maior que o fluxo de calor através de A. 

16. o fluxo de calor terá o sentido de propagação do ambiente com a temperatura T₁ para o ambiente com a temperatura T₂.

12. ENEM Em uma indústria alimentícia, para produção de doce de leite, utiliza-se um tacho de parede oca com uma entrada para vapor de água a 120 °C e uma saída para água líquida em equilíbrio com o vapor a 100 °C. Ao passar pela parte oca do tacho, o vapor de água transforma-se em líquido, liberando energia. A parede transfere essa energia para o interior do tacho, resultando na evaporação de água e consequente concentração do produto. No processo de concentração do produto, é utilizada energia proveniente 

A somente do calor latente de vaporização. 

B somente do calor latente de condensação. 

C do calor sensível e do calor latente de vaporização. 

D do calor sensível e do calor latente de condensação. 

E do calor latente de condensação e do calor latente de vaporização.

link para resolução https://youtu.be/e8jIOcScBtY

13. Mackenzie Uma fonte térmica fornece 55 cal/s com potência constante. Um corpo de massa 100 g absorve totalmente a energia proveniente da fonte e tem temperatura variando em função do tempo, conforme o gráfico abaixo.

A capacidade térmica desse corpo e o calor específico da substância de que é constituído são, respectivamente, iguais a: 

a) 2,2 cal/°C e 0,022 cal/g °C.

b) 2,2 cal/°C e 0,22 cal /g °C.

c) 2,2 cal/°C e 2,2 cal/g °C.

d) 22 cal /°C e 0,22 cal/g °C.

e) 22 cal/°C e 0,022 cal/g °C.

link para resolução   https://youtu.be/1ZlipzZLadw

14.UERJ Após o processo de usinagem, uma peça de alumínio com massa de 500 g atinge a temperatura de 80 ºC. Para ser manuseada, essa peça é imediatamente imersa em um recipiente que contém 1000 g de água a 22,2 °C. Sabe-se que o calor específico da água é igual a 1,00 cal/g °C e o do alumínio, a 0,22 cal/g °C. Admita que só ocorra troca de calor entre a peça e a água. Nessas condições, a temperatura de equilíbrio térmico, em ºC, é aproximadamente igual a: 

A.   25 

B.   28 

C.   31 

D.        34

 link para resolução   https://youtu.be/XZZ7yC6hkis

15.FCMSCSP Em um dia frio, uma pessoa esfrega suas mãos, uma na outra, para aquecê-las, como mostra a figura. Considere que, nesse movimento, a taxa com a qual a energia mecânica é dissipada pelo atrito seja de 20 J/s.

Admitindo que a massa de cada uma das mãos seja 200 g e que o calor específico das mãos seja 4000 J/(kg °C), se toda a toda a energia mecânica dissipada pelo atrito for utilizada para aquecer suas mãos, essa pessoa deverá esfregá-las, para aumentar sua temperatura em 1,5 °C, durante um intervalo de tempo de

A.           3,0 min.

B.           4,5 min.

C.           2,0 min.

D.           2,5 min.

E.           1,0 min.

link para resolução https://youtu.be/Ijd4K4nH0Mg

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

UNIFESP Para a preparação de um café, 1 L de água é aquecido de 25 ºC até 85 ºC em uma panela sobre a chama de um fogão que fornece calor a uma taxa constante. O gráfico representa a temperatura (θ) da água em função do tempo, considerando que todo o calor fornecido pela chama tenha sido absorvido pela água. 

Após um certo período de tempo, foram misturados 200 mL de leite a 20 ºC a 100 mL do café preparado, agora a 80 ºC, em uma caneca de porcelana de capacidade térmica 100 cal/ºC, inicialmente a 20 ºC. Considerando os calores específicos da água, do café e do leite iguais a 1 cal/(g · ºC), as densidades da água, do café e do leite iguais a 1 kg/L, que 1 cal/s = 4 W e desprezando todas as perdas de calor para o ambiente, calcule:

a) a potência, em W, da chama utilizada para aquecer a água para fazer o café.

b) a temperatura, em ºC, em que o café com leite foi ingerido, supondo que o consumidor tenha aguardado que a caneca e seu conteúdo entrassem em equilíbrio térmico.

link para resolução  https://youtu.be/OJNwhW4Zt3A

2.UNIFEI Uma pesquisadora pretende analisar as características de um determinado material a partir de seu comportamento quando aquecido. O gráfico a seguir descreve a variação da temperatura de 1,0 grama desse material com o passar do tempo e a tabela apresenta valores de referência para várias substâncias.

Ao avaliar as informações contidas no gráfico e com o auxílio tabela, a pesquisadora elabora quatro afirmações. São elas:

I. O material é o ferro.

II. O calor específico do material vale 0,038 cal/g.ºC.

III. Se a massa de material que está sendo aquecida fosse duplicada, o calor específico também seria duplicado.

IV. Se a massa de material que está sendo aquecida fosse duplicada, a quantidade de calor para fazê-lo mudar de estado também seria duplicada.

Estão corretas a(s) afirmação(ões):

a) I apenas.

b) II apenas.

c) III apenas.

d) IV apenas.

e) II e III, apenas.

 link para resolução  https://youtu.be/gQVi66ZuJq0

3.FUVEST O último relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas da ONU (IPCC) mostra que uma parcela significativa do aumento dos níveis dos oceanos vem da expansão térmica da água. Essa expansão ocorre principalmente nas camadas superiores dos oceanos, até cerca de 700 m de profundidade. O gráfico a seguir mostra a variação da razão v(T) / v(T=6°C) onde v(T) é o volume de 1 g de água (em cm³) à pressão ambiente (também chamado de volume específico) em função da temperatura T expressa em graus Celsius.

a) Se uma coluna de água inicialmente a uma temperatura de 1°C for aquecida até 3°C, sua altura aumenta ou diminui? Justifique com base nos dados do gráfico.

b) Considere uma coluna de água cuja altura a 6°C é de 700 m. Assumindo que toda a expansão volumétrica ocorra na direção vertical e que sua massa não varie, estime, com base nos dados do gráfico, a variação de altura da coluna quando esta é aquecida de 6°C até 9°C. Expresse seu resultado em centímetros.

c) Considere uma coluna de água de 700 m de altura que sofre um aumento de temperatura de 2°C. Assumindo que a massa dessa coluna de água não varie, desprezando a variação da massa específica da água com a temperatura e admitindo que esta seja constante e igual a 1 g/cm³, calcule o calor absorvido pela coluna por unidade de área de superfície. Expresse seu resultado em J/m². Note e adote: Considere que o volume específico da água (definida pelo inverso da massa específica) não varie com a profundidade. Calor específico da água: 4,2 J/(g °C).

link para resolução  https://youtu.be/rzbjZ2QdrDQ

4. ENEM 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 

1. 1,0. 
2. 2,1. 
3. 2,5. 
4. 5,3. 
5. 13,1.

link para resolução  https://youtu.be/8ShZCi0GUaQ  

5.UFU  Um bloco de gelo escorrega sobre uma rampa cuja inclinação é tal que a velocidade do bloco é constante e igual a 4m/s. O coeficiente de atrito entre a rampa e o gelo é de 0,5. Considerando a aceleração da gravidade como 10m/s² e o calor específico do gelo como 2000 J/Kg ^oC, assinale a alternativa que apresenta o tempo aproximado pelo qual o bloco deve escorregar para que sua temperatura aumente em 6 ^oC.

A) 60 minutos

B) 100 minutos

C) 10 minutos

D) 1 minuto

Link para a resolução  https://youtu.be/0BM-vAzlhjA

6. PISM  Considere um aquecedor elétrico para água como uma fonte de potência elétrica constante igual a 560W. Suponha que esse aquecedor foi utilizado para variar a temperatura de 72 °C em um litro de água. Sendo o calor específico da água igual a 1cal/g °C , e sua densidade 1g /cm³, RESPONDA:

a) Quanto calor foi transferido para a água?

b) Quanto tempo a fonte demorou para realizar este aquecimento?

 

link para resolução   https://youtu.be/89fNm8CG_FQ

7. EFOMM Um bloco de 2,0 kg de massa é solto de uma altura de 10 m do solo. Na iminência de tocar o chão, sua velocidade era de 11 m/s e um termômetro sensível ligado ao corpo acusou uma variação de temperatura de 0,1 ºC originada pela ação da resistência do ar sobre o bloco. Supondo que todo o calor produzido durante o processo tenha sido absorvido pelo bloco, determine o calor específico médio do corpo em J/kgºC. Dado: g = 10 m/s²

A.        13

B.        200

C.        295

D.        300

E.        395

 

link para resolução https://youtu.be/j4ghCyfcU44

RESPOSTAS

EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO

1.B    2.E    3.A    4.C    5.D    6.B    7.E    8.E    9.B    10.D    11.10    12.D    13.D    14.B    15.C

EXERCÍCIOS PROPOSTOS

1.A.800W  B.35°C      2.E    3.A. diminui.    B.11,2 cm      C. 58,8.10⁸ J/m²       4.B    5.C

6.A. 72 kCal   B.  8 min 34 s    7.E