Termologia, Óptica e Ondas - Aula 8 (continuação)

Exercícios de revisão

Revisão/Ex 1:
(UPE)
Qual massa de gelo a 0 ºC deve ser misturada com 100 g de água a 80 ºC, para que a temperatura de equilíbrio seja de 20 ºC, sabendo-se que o calor específico da água vale 1 cal/g.ºC e que o calor latente de fusão da água vale 80 cal/g.

A) 30 g
B) 60 g
C) 72 g
D) 120 g
E) 180 g

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Revisão/Ex 2:
(MACKENZIE)
Sob pressão normal, 100 g de gelo a -20 ºC recebem 10000 calorias.
Qual a temperatura da água obtida?
Dados: calor específico sensível do gelo = 0,50 cal/g.ºC 
Dados: calor específico latente de fusão do gelo = 80 cal/g 
Dados: calor específico sensível da água = 1,0 cal/g.ºC

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Revisão/Ex 3:
(UFRJ)
Considere uma certa massa de gelo a ºC. Para fazer com que esta massa atinja a temperatura de 100 ºC no estado líquido, é necessário fornecer-lhe Q₁ calorias. Para transformar essa mesma massa de água a 100 ºC em vapor d'água a 100 ºC, é necessária uma quantidade de calor igual a Q₂. Sabendo que o calor específico latente de fusão do gelo é 80 cal/g, que o valor do calor específico sensível da água é 1,0 cal/g.ºC e que o valor do calor específico de vaporização da água é 540 cal/g, calcule o valor da razão Q₂/Q₁.

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Revisão/Ex 4:
(Fuvest)
Dispõe-se de água a 80 ºC e gelo a 0 ºC. Deseja-se obter 100 g de água a uma temperatura de 40 ºC (após o equilíbrio), misturando água e gelo em um recipiente isolante e com capacidade térmica desprezível. Sabe-se que o calor específico latente de fusão do gelo é 80 cal/g e o calor específico sensível da água é 1,0 cal/g.ºC.
A massa de gelo a ser utilizada é

a) 5,0 g
b) 12,5 g
c) 25 g
d) 33 g
e) 50 g

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Revisão/Ex 5:
(PUC-Campinas)
Um bloco de gelo, de massa 10 g, é retirado de um congelador a -16 ºC e colocado num calorímetro ideal, contendo 50 g de água a 26 ºC. A temperatura final de equilíbrio térmico é, em ºC,

a) zero       b) 3          c) 5          d) 7          e) 11

Dados: calor específico sensível do gelo = 0,50 cal/g.ºC 
Dados: calor específico latente de fusão do gelo = 80 cal/g 
Dados: calor específico sensível da água = 1,0 cal/g.ºC

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g
Desafio:

Num calorímetro de capacidade térmica desprezível, misturam-se 60 g de gelo a -40 °C com 80 g de água a uma temperatura θ. Qual deve ser o valor de θ para que no final tenhamos massas iguais de gelo e água?

Dados:
Calor específico do gelo: 0,50 cal/g °C
Calor específico da água: 1,0 cal/g °C
Calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g
Calor latente de solidificação da água: -80 cal/g

A resolução será publicada na próxima sexta-feira.

Resolução do desafio anterior 

Num experimento, coloca-se uma esfera metálica a 80 °C no interior de um calorímetro, no interior de um calorímetro, de capacidade térmica desprezível e que contém 100 g de água a 20 °C. A temperatura final de equilíbrio térmico é de 30 °C. Repete-se o experimento, colocando-se no lugar da água, 60 g de álcool a 20 °C.
Dados: calor específico da água 1,0 cal/g.°C e calor específico do álcool 0,50 cal/g.°C.

Determine:

a) a capacidade térmica da esfera metálica;
b) a temperatura de equilíbrio térmico no caso de se utilizar álcool.

a) C.(30-80)+100.1,0.(30-20) = 0 => C = 20 cal/°C

b) 20.(θ_f-80)+60.0,50.(θ_f-20) = 0 => θ_f = 44 °C

Respostas: a) 20 cal/°C; b) 44°C