UFC DE 1974 A 2009 - CALORIMETRIA

01. (UFC 74.2) Uma cozinheira põe uma chaleira d’água no fogo. Considere as seguintes afirmativas:

I.    A cozinheira sente calor em virtude da radiação, e a chaleira aquece por causa da condução.

II.   A chaleira aquece por causa da condução, e a água por radiação.

III.  A cozinheira sente calor em virtude da radiação, e a água aquece devido a convecção.

IV.  A chaleira aquece por causa da radiação, e a água por convecção.

Assinale a opção que só contém afirmativas corretas:

a) I e III      b) I e II      c) II e III      d) III e IV

02. (UFC 76.1) Quando um operário esmerilha um pedaço de ferro, uma limalha o atinge e, embora ao rubro, não o queima severamente porque:

a) sua temperatura é baixa.

b) o ferro tem calor específico maior que um.

c) a quantidade de calor é pequena.

d) o ferro tem baixa condutividade térmica.

03. (UFC 76.2) Uma pedra de gelo a 0⁰C, é atirada sobre uma parede com velocidade V₀. Desprezando o atrito com o ar, suponha que todo calor produzido no impacto é destinado ao gelo e ainda que este calor seja o suficiente para transformar todo o gelo em água a 0⁰C. Nestas condições, a velocidade V₀ em m/s, deve ser, aproximadamente: Dados adicionais: 1 cal = 4,18 J; calor de fusão do gelo = 80 cal/g.

a) 4       b) 8       c) 400      d) 800

04. (UFC 77.1) Duas barras metálicas, 1 e 2, feitas de um mesmo material e tendo mesma secção transversal são tais que, em uma determinada temperatura, seus comprimentos L₁ e L₂ são relacionados por L₁ = 2.L₂. Quantidades de calor ∆Q₁ e ∆Q₂ são fornecidas respectivamente as barras 1 e 2. Se ∆Q₂ = 3.∆Q₁ , a relação entre as variações ∆L₁ e ∆L₂ nos comprimentos das barras é dada por:

a) ∆L₁ = 2/3 .∆L₂      b) ∆L₁ = 3/2 .∆L₂       c) ∆L₁ = 3.∆L₂      d) ∆L₁ = 1/3 .∆L₂

05. (UFC 78.2) Um corpo de cobre de massa m e a 70⁰C é introduzido em um calorímetro contendo 40 g de água a 25⁰C. A temperatura final do sistema (água + corpo) é igual a 30⁰C. Desprezando-se absorção de calor pelo calorímetro, determine m em gramas. Dados: calor específico da água = 1 cal/g.⁰C; calor específico do cobre = 0,1 cal/g⁰C.

06. (UFC 80.2) O quociente entre a quantidade de vapor de água realmente contida no ar e a quantidade máxima que ele poderá suportar para atingir o ponto de saturação representa a:

a) evaporação

b) umidade absoluta

c) nebulosidade atmosférica

d) umidade relativa

07. (UFC 82.1) São fornecidas 700 kcal de calor a um bloco de gelo inicialmente a 0⁰C. O calor fornecido é tal que transforma todo o gelo em água a 20⁰C. Se o processo se realiza a pressão constante de 1 atm, qual a massa, em kg, do bloco do gelo ?

Dados:calor de fusão do gelo = 80 cal/g; calor específico da água = 1 cal/g.⁰C.

08. (UFC 83.2) Um corpo de 100 g de massa, calor específico 0,25 cal/g.⁰C e temperatura 120⁰C é mergulhado em 200 g d’água à temperatura de 0⁰C. Determine a temperatura de equilíbrio das duas substâncias, desprezando quaisquer outras influências.

09. (UFC 85.2) Em um recipiente R, isolado termicamente, existem 50 g de gelo a 0⁰C. Colocam-se em R 200 g de água a 80⁰C. O calor de fusão do gelo é de 80 cal/g. Admitindo-se que não haja nenhuma troca térmica com o recipiente, determinar, em graus centígrados, a temperatura final da água:

10. (UFC 86.1) O calor específico do gelo é 0,5 cal/g.⁰C. O calor de fusão do gelo é 80 cal/g. Para passarmos 34 kg de gelo a – 20⁰C para a água a 50⁰C, necessitamos da seguinte quantidade de calor:

a) 4,7.10⁶ cal     b) 1,8.10⁶ cal     c) 1,6.10⁶ cal     d) 1,2.10⁶ cal     e) 2,8.10⁶ cal

11. (UFC 87.1) Uma determinada substância absorve calor a uma taxa constante e sua temperatura varia com o tempo, de acordo com o gráfico mostrado. Sendo α > θ, podemos afirmar que:

01. A capacidade térmica no trecho AB é menor que no trecho CD.

02. A capacidade térmica no trecho AB é maior que no trecho CD.

04. No trecho BC a substância sofre uma transição de fase e não absorve calor.

08. No trecho BC a substância sofre uma transição de fase e absorve calor.

16. A capacidade térmica no trecho AB é igual a capacidade térmica no trecho CD.

32. O calor específico no trecho AB é menor que no trecho CD.

SOMA:

12. (UFC 88.1) O calor específico de um material é constituído e igual a c. Uma quantidade deste material, de massa igual a 1 kg e à temperatura de 10⁰C, é posta em contato com outra quantidade do mesmo material, a uma temperatura de 40⁰C e possuindo massa de 2 kg. Encontre a temperatura final de equilíbrio dos corpos.

13. (UFC 88.2) Um cristal experimenta uma transição de fase estrutural. O diagrama de fase (temperatura em graus Celsius versus calor cedido em Joule) é mostrado na figura. Calcule a razão c₁/c₂ entre os calores específicos das fases 1 e 2 do cristal.

14. (UFC 89.1) Uma massa de água (m_A = 100g) a uma temperatura t⁰C e uma massa de gelo (m_G = 180g) a uma temperatura de 0⁰C, são misturadas em um calorímetro ideal. Determine o valor da temperatura t da água de modo que, no equilíbrio térmico a 0⁰C, se tenha massas iguais de água e de gelo: Dados: calor específico da água = 1 cal/g⁰.C; calor de fusão do gelo = 80 cal/g.

15. (UFC 89.2) Quanto tempo (em s) é necessário para o aquecimento de 100 kg de água de 0⁰C a 25⁰C, por uma fonte de calor com potência P = 2.10⁵ W ? Sabe-se que o calor especifico da água é 4000 J/kg.⁰C.

16. (UFC 90.1) Um certo tipo de carvão pode produzir 8000 cal/g, quando queimado. Para aquecer de 0⁰C a 550⁰C uma peça de metal de 2 kg e calor específico c = 1 cal/g.⁰C, devemos queimar uma massa de carvão igual a:

a) 8,25 g      b) 16,50 g      c) 24,75 g      d) 33,00 g      e) 41,25 g

17. (UFC 90.1) Determine a massa, em gramas de gelo a 0⁰C que deve ser misturada com 272 g de água que encontra-se a uma temperatura de 20⁰C, para que no final se tenha somente água a uma temperatura de 5⁰C: O calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g e o calor específico da água é de 1 cal/g.⁰C.

18. (UFC 90.2) O gráfico representa a variação de temperatura de uma amostra de 20 g de um líquido, a partir de 0⁰C, em função do calor por ela absorvido. O calor específico c_L do líquido e o seu calor específico c_G na fase gasosa guardam a seguinte relação:

a) c_L = c_G      b) c_L = c_G /2       c) c_L = 2.c_G       d) c_L = 2.c_G /3       e) N.D.A.

19. (UFC 91.1.F2) Uma certa substância líquida sob pressão atmosférica entra em ebulição a uma temperatura de 80⁰C. Uma massa m dessa substância, inicialmente a 30⁰C e sob pressão atmosférica, recebe calor de uma certa fonte, à uma razão constante e entra em ebulição em 1 min. Continuando por mais de 3 minutos a receber calor da mesma fonte, verifica-se que toda a massa m do líquido se vaporiza. Sendo o calor específico da substância na fase líquida 0,5 cal/g.⁰C, determine o calor latente de vaporização da substância, em cal/g:

20. (UFC 92.1.F2) Considere uma certa massa M de gelo a 0⁰C, que deve ser misturada com igual massa M de água a uma certa temperatura inicial T. Qual deve ser essa temperatura, em ⁰C, de modo que no final se tenha unicamente água a 0⁰C. Para os cálculos, considere o calor específico da água c = 1 cal/g.⁰C e o calor latente de fusão do gelo L = 80 cal/g:

21. (UFC 92.2.F1) Dois corpos A e B de massas m_A e m_B e calores específicos c_A e c_B, respectivamente, são aquecidos. A quantidade de calor absorvida por esses dois corpos como função da temperatura é mostrada no gráfico abaixo. Se a razão entre os calores específicos c_A/c_B = 4, determine a razão entre as massas m_B/m_A :

22. (UFC 92.2) Dois corpos A e B, idênticos e de mesma massa m = 500 g, absorvem calor de uma fonte à razão constante de 150 cal/min. O gráfico da temperatura dos corpos em função do tempo está indicado na figura abaixo. Durante todo o processo a pressão se mantém constante e os dois corpos não sofrem mudança de estado.

Considerando a situação apresentada neste problema, podemos afirmar que:

01. A capacidade térmica do corpo A é 30 cal/⁰C.

02. O calor específico do corpo B é igual ao calor específico do corpo A.

04. A capacidade térmica do corpo B é 60 cal/⁰C.

08. Ao final de 5 min, a temperatura do corpo A é de 15⁰C.

16. O calor específico do corpo B é 0.09 cal/g.⁰C.

32. A reta de maior inclinação corresponde ao corpo de maior calor específico.

64. O calor específico do corpo A é 0,12 cal/g.⁰C.

SOMA:

23. (UFC 93.1.F1) Dois corpos A e B estão inicialmente a uma mesma temperatura. Ambos recebem iguais quantidades de calor. Das alternativas apresentadas abaixo, escolha a(s) correta(s).

01. Se a variação de temperatura for a mesma para os dois corpos, podemos dizer que as capacidades térmicas dos dois são iguais.

02. Se a variação de temperatura for a mesma para os dois corpos, podemos dizer que suas massas são diretamente proporcionais aos seus calores específicos.

04. Se a variação de temperatura for a mesma para os dois corpos, podemos dizer que as suas massas são inversamente proporcionais aos seus calores específicos.

08. Se os calores específicos forem iguais, o corpo de menor massa sofrerá a maior variação de temperatura.

SOMA:

24. (UFC 95.1.F1) Um corpo A de massa m e calor específico c_A cede calor a um corpo B de mesma massa e calor específico c_B = c_A/3. O equilíbrio térmico é estabelecido sem que haja mudança de fase. Dentre as opções abaixo, escolha aquela(s) verdadeira(s):

01. A variação de temperatura do corpo A é o triplo da variação de temperatura do corpo B.

02. A variação de temperatura do corpo A é a metade da variação de temperatura do corpo B.

04. A variação de temperatura do corpo A é a terça parte da variação de temperatura do corpo B.

08. Se a temperatura de equilíbrio T é a metade da temperatura inicial do corpo A, T_A, a temperatura inicial do corpo B é T_B = T_A/3.

SOMA:

25. (UFC 96.1.F2) Duas chapas de alumínio, a uma temperatura inicial de 0°C, foram aquecidas. A figura abaixo mostra o calor absorvido, Q, como função da temperatura, para cada uma das duas chapas, A e B. Sejam: m_{A ,} a massa da chapa A e m_B, a massa da chapa B.

A) Calcule a razão m_A/m_B

B) Calcule as massas m_A e m_B

c = 900J /(kg⁰C) é o calor específico do alumínio.

                                    

26. (UFC 96.1.F2) Qual deve ser a área do painel coletar de uma bateria solar (cuja eficiência é de 12 %), de modo a produzir 8,4kW de potência elétrica a partir da radiação solar? O valor médio da energia radiante, proveniente do Sol, que atinge a superfície do painel, por unidade de tempo e par unidade de área é, aproximadamente, 7 x 10² W/m².

27. (UFC 96.1) Um fogão a gás natural é utilizado para ferver 2ℓ de água que estão a uma temperatura inicial de 19⁰C. Determine, em gramas a quantidade mínima de gás consumido nesse processo, considerando-se que o calor de combustão do gás é de 12 000 cal/g (1,2.10⁴ cal/g) e que 25% desse calor é perdido para o ambiente: O calor específico da água é 1 cal/g.⁰C e sua densidade é de 1 g/cm³.

28. (UFC 97) Um aquecedor elétrico que fornece calor a uma razão constante de 1000 calorias por minuto, foi usado em uma experiência para fundir uma amostra de 75 gramas de uma substância pura. O gráfico ao lado indica a mudança na temperatura da amostra, como função do tempo, durante o período de funcionamento do aquecedor. A experiência foi realizada à pressão atmosférica

                                               

O calor latente de fusão da substância é, em cal/grama:

a) 40      b) 80      c) 120      d) 160      e) 200

29. (UFC 97) A figura mostra um espelho parabólico, perfeitamente refletor, de área efetiva A = 1,0 m². O eixo do espelho aponta diretamente para o Sol. A radiação solar atingindo o espelho tem intensidade I = 700 W/m².

                              

Desprezando quaisquer influências dispersivas por parte da atmosfera, calcule a energia que chega ao foco, F, do espelho em um intervalo de tempo .Δt = 4 s.

30. (UFC 98) Uma quantidade, m, do material A, de calor específico desconhecido, foi posta em contato térmico com igual quantidade, m, do material B, cujo calor específico é c_B = 0,22 cal/(grama ⁰C). Os materiais em contato foram isolados termicamente da vizinhança, e a temperatura de cada um foi medida ao longo do tempo até o equilíbrio térmico, entre eles, ser atingido. A figura abaixo mostra os gráficos de temperatura versus tempo, resultantes dessas medidas.

                               

O calor específico, c_A, do material A, vale:

a) 0,44 cal/(grama ^oC);

b) 0,33 cal/(grama ^oC);

c) 0,22 cal/(grama ^oC);

d) 0,11 cal/(grama ^oC);

e) 0,06 cal/(grama ^oC).

31. (UFC 98) Uma bala de chumbo, deslocando-se com velocidade v, colide com uma placa de aço e pára. Se a colisão é totalmente inelástica, e a placa de aço permanece à temperatura inicial,calcule o valor mínimo da velocidade v para que a bala seja totalmente liquefeita.

Considere os dados:

T_o = 30^oC é a temperatura da bala e da placa, imediatamente antes da colisão;

T = 330^oC é a temperatura de fusão do chumbo;

C = 120 J/(kg·^oC) é o calor específico do chumbo;

Q = 28.800 J/kg é o calor de fusão do chumbo.

32. (UFC 2002) Suponha que você mora em uma casa que precisa de uma potência elétrica igual a 3,0 kW. Você tem um conversor que transforma energia solar em energia elétrica com uma eficiência de 10%. A energia solar que incide sobre sua casa, por unidade de tempo e por unidade de área, é 200 W/m². Qual deve ser  a menor área da superfície do coletor solar necessário para atender sua casa?

33. (UFC 2003) Uma pessoa em repouso libera calor a uma taxa aproximada de 200 W. Suponha que seis pessoas fiquem presas em um elevador durante um minuto.

a) Qual o calor total Q liberado pelas pessoas nesse intervalo de tempo?

b) Se todo esse calor fosse absorvido pelos 3,0 m³ de ar contidos no elevador, qual seria o aumento de temperatura, ΔT, do ar?

Dados: o calor específico do ar é C = 1.000 J/(kg· ^oC) e sua densidade é ρ = 1,2 kg/m³.

34. (UFC 2004) Adiciona-se 20 g de açúcar a 25^oC a uma xícara que contém 150 g de água a 80^oC. Calcule a temperatura final da mistura quando atingir o equilíbrio térmico, supondo que o conjunto está termicamente isolado.                           

Dados: Calor específico da água = 1 cal/g.^oC.

Calor específico do açúcar = 0,12 cal/g.^oC.

35. (UFC 2005) Um recipiente contém 3,8 kg de água e uma massa desconhecida de gelo, a 0ºC, no instante t igual a zero. Esse recipiente é colocado em contato com uma  fonte  térmica que  transfere calor a uma taxa constante. A temperatura da mistura é medida várias vezes e os dados obtidos são mostrados no gráfico da temperatura  T ^oC  versus tempo t (minutos), abaixo.

                                      

Desprezando-se a capacidade térmica do recipiente, calcule:

a) a massa de gelo no instante inicial e

b) a taxa de transferência de calor para o sistema.

Dados: Calor latente do gelo, L = 80 cal/g

Calor específico da água,  c_A = 1,0 cal/g ^oC

36. (UFC 2008.EXTRA) Uma moeda de aço de R$0,50, pesando 8g a 25°C, cai de uma altura de 50m. Considere que a moeda não sofre variação no volume e que metade de sua energia potencial inicial é gasta em aumentar sua energia interna. Assim, sua temperatura final em °C será de aproximadamente: (assuma que o calor específico do aço c = 0,107 cal/g°C ; 1cal = 4,2J e g =10m/s².)

a) 25,5      b) 26,0      c) 26,5      d) 27,0     e) 27,5

37. (UFC 2008.EXTRA) Considere uma porção de água em forma de vapor, de sólido e de líquido, em equilíbrio a uma determinada temperatura. Aumentando-se essa temperatura e conservando-se a mesma pressão, qual composição terá o novo estado? Justifique.

38. (UFC 2009) Três recipientes A, B e C contêm, respectivamente, massas m , m/2 e m/4 de um mesmo líquido. No recipiente A, o líquido encontra-se a uma temperatura T; no recipiente B, a uma temperatura T/2; no recipiente C, a uma temperatura T/4 . Os três líquidos são misturados, sem que haja perda de calor, atingindo uma temperatura final de equilíbrio Tf . Assinale a alternativa que contém o valor correto de Tf .

a) T/2 .    b) 3T/4.    c) 3T/8.    d) 5T/16.    e) 2T/3.

39. (UFC 2009) Uma barra cilíndrica reta metálica, homogênea, de comprimento L , com seção transversal A , isolada lateralmente a fim de evitar perda de calor para o ambiente, tem suas duas extremidades mantidas a temperaturas  T₁ e  T₂ , T₁ >T₂ . Considere que o regime estacionário tenha sido atingido.

a) Escreva a expressão do fluxo de calor por condução, sabendo-se que esse fluxo é proporcional à área da seção transversal e à diferença de temperatura entre os extremos da região de interesse ao longo da direção do fluxo e inversamente proporcional à distância entre tais extremos.

b) Determine a temperatura de um ponto da barra localizado a uma distância L/3 da extremidade de maior temperatura em função de T₁ e T₂ .

40. (UFC 2009) N recipientes,  n₁ ,  n₂ ,  n₃ ..., n_N , contêm, respectivamente, massas m a uma temperatura T , m/2 a uma temperatura T/2 , m/4 a uma temperatura T/4 , ..., m/ 2^N-1 a uma temperatura T/2^N-1 , de um mesmo líquido. Os líquidos dos N recipientes são misturados, sem que haja perda de calor, atingindo uma temperatura final de equilíbrio T_f .

a) Determine T_f , em função do número de recipientes N .

b) Determine T_f , se o número de recipientes for infinito.