Calorimetria e Termometria

Questão 01

(UFMG) O coeficiente de dilatação térmica do alumínio (Al) é, aproximadamente, duas vezes o coeficiente de dilatação térmica do ferro (Fe). A figura mostra duas peças onde um anel feito de um desses metais envolve um disco feito do outro. À temperatura ambiente, os discos estão presos aos anéis.

Se as duas peças forem aquecidas uniformemente, é correto afirmar que

A) apenas o disco de Al se soltará d o anel de Fe.

B) apenas o disco de Fe se soltará do anel de Al.

C) os dois discos se soltarão dos respectivos anéis.

D) os discos não se soltarão dos anéis.

Questão 02

(UFMG) Uma batata recém-cozida, ao ser retirada da água quente, demora para se esfriar.Uma justificativa possível para esse fato pode ser dada afirmando-se que a batata tem

A) alta condutividade térmica.

B) alto calor específico.

C) baixa capacidade térmica.

D) baixa quantidade de energia interna.

Questão 03

(UFMG) No verão, Tia Maria dorme coberta somente com um lençol de algodão, enquanto, no inverno, ela se cobre com um cobertor de lã. No inverno a escolha de lã justifica-se, principalmente, porque este

a)    É mais quente que o lençol de algodão.

b)    É pior transmissor de calor que o lençol de algodão.

c)    Se aquece mais rápido que o lençol de algodão.

d)    Tem mais calor acumulado que o lençol de algodão.

Questão 04 

(UFMG) Numa aula de Física, o Professor Carlos Heitor apresenta a seus alunos esta experiência: dois blocos – um de alumínio e outro de ferro –, de mesma massa e,inicialmente, à temperatura ambiente, recebem a mesma quantidade de calor, em determinado processo de aquecimento. O calor específico do alumínio e o do ferro são, respectivamente, 0,90 J/(g ºC) e 0,46 J/(g ºC). Questionados quanto ao que ocorreria em seguida, dois dos alunos, Alexandre e Lorena, fazem, cada um deles, um comentário:

• Alexandre: “Ao final desse processo de aquecimento, os blocos estarão à mesma temperatura.”

• Lorena: “Após esse processo de aquecimento, ao se colocarem os dois blocos em contato, fluirá calor do bloco de ferro para o bloco de alumínio.”

Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que

A) apenas o comentário de Alexandre está certo.

B) apenas o comentário de Lorena está certo.

C) ambos os comentários estão certos.

D) nenhum dos dois comentários está certo.

Questão 05 

Calcule a quantidade de calor para aquecer 200 g de água a temperatura de

20ºF até que ela atinja a temperatura de 140ºF. (calor específico da água 1,0cal/g.°C).

Questão 06

Responda:

1. Ao colocar um fio de cobre entre dois postes, num dia de verão, um eletricista deve: a) deixá-lo muito esticado; b) deixá-lo pouco esticado; c) é indiferente se pouco ou muito esticado. Justifique sua resposta.

    ii.        Um pino deve se ajustar ao orifício de uma placa que está na temperatura de 20^o C. No entanto, verifica-se que o orifício é pequeno para receber o pino. Que procedimentos podem permitir que o pino se ajuste ao orifício? Justifique sua resposta.

Questão 07

(UFMG - Adaptada) Uma lâmina bimetálica é constituída de duas placas de materiais diferentes, M₁ e M₂, presas uma à outra. Essa lâmina pode ser utilizada como interruptor térmico para ligar ou desligar um circuito elétrico, como representado, esquematicamente, na figura I:

Quando a temperatura das placas aumenta, elas dilatam-se e a lâmina curva-se, fechando o circuito elétrico, como mostrado na figura II.

Esta tabela mostra o coeficiente de dilatação linear  de diferentes materiais:

Considere que o material M₁ é cobre e o outro, M₂, deve ser escolhido entre os listados nessa tabela. Para que o circuito seja ligado com o menor aumento de temperatura, determine:

a) qual deve ser o material da lâmina M₂.

b) sendo o comprimento inicial das lâminas 4,0cm e que ambas sofreram uma variação de 60ºC, calcule a valor do ΔL das lâminas M₁ e M_2.

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 Questão 08 

O gráfico abaixo representa a quantidade de calor fornecida a duas substâncias A e B e suas variações de temperatura. Determine os calores específicos para as substâncias A e B, sendo a massa das mesmas de 50g.

Questão 09

Um ebulidor dissipa uma potência de 600 W, coloca-se então o ebulidor em um copo contendo 20g de água a temperatura ambiente de 25ºC. Admita que toda a energia do ebulidor é utilizada para aquecer a água. (Dado: 1,0cal=4,0J)

a)Determine em joules – J a energia necessária para elevar a temperatura da água a 100ºC?

b)Calcule o tempo para a água atingir essa temperatura.

Calor e Termodinâmica

01-Duas esferas são feitas do mesmo material e têm o mesmo raio, mas uma é oca e a outra é maciça. As esferas são submetidas ao mesmo aumento de temperatura. Qual esfera expande mais?

02- Numa estrada ferroviária, trilhos de 20m de comprimento, à temperatura ambiente de 20°C, são espaçados um do outro(juntas de dilatação) por um vão igual a 0,02m. considere o coeficiente de dilatação dos trilhos igual a 1,0x10^-5°C^-1. Devido a um incêndio, a temperatura dos trilhos elevou-se para 170°C.

a)Calcule a dilatação linear sofrida pelos trilhos.

b)Os vãos entre os trilhos foram suficientes para evitar os possíveis danos causados pela dilatação.Justifique sua resposta.

03- Um corpo metálico está inicialmente a uma temperatura de 30ºC. Recebendo uma quantidade de calor igual a 100 cal, sua temperatura se eleva para 40ºC. Calcule a capacidade térmica do corpo e diga qual o valor deste resultado.

04- Uma lâmina bimetálica de Lo = 1,0m é constituída por duas folhas de metais diferentes (aço e zinco), unidas firmemente, como ilustra a figura abaixo. Suponha que esta seja aquecida e que ambas sofram a mesma variação de temperatura de 60°C. (Adote: αAço=12x10^-6 °C^-1 e αZinco=26x10^-6°C^-1 )

a)Determine a dilatação sofrida pelas duas lâminas.

b) Faça um desenho mostrando o aspecto da lâmina após o aquecimento.

05- De acordo com o que estudamos em sala de aula explique corretamente os fenômenos Físicos naturais Brisa Marítima (figura I) e Brisa Terrestre (ou Noturna)(figura II).

                   Figura I

                   Figura II

06- Quando fornecemos 900 cal a dois corpos, verificamos que as respectivas variações de temperatura foram: corpo 1: ∆T = 90°C, corpo 2: ∆T = 50°C. Calcule as respectivas capacidades térmicas.

07- Dois corpos A e B de massas iguais 200g, recebem 60cal e sofrem variações de temperatura de 30°C e 60°C. Determine seus respectivos calores específicos.

08-a)Você está dentro de uma sauna e queima sua pele se encostar na cabeça de um prego mal cravado na madeira.No entanto, o ar da sauna está na mesma temperatura e não lhe queima tanto.Explique.

  b)Os congeladores das geladeiras estão sempre localizados na parte superior. Por sua vez as prateleiras não inteiriças, e sim armadas. Justifique essas características das geladeiras.

 c)Se você andar pela praia numa noite de verão, observará que a areia está mais fria do que a água do mar. Explique.

  d)Explique porque os lagos se congelam a partir da superfície, preservando a    vida durante o inverno.

09- Uma barra de cobre de 2 metros de comprimento a 20°C dilatou-se numa só dimensão. Supondo que a barra foi aquecida até 120°C, responda:

Dado: a cobre = 17 x 10^-6 °C^-1

a) Qual o nome dessa dilatação?

b) Calcule o quanto a barra dilatou.

10- Calcule a quantidade de calor para aquecer 150 g de água a temperatura de

20 graus até que ela atinja a temperatura de 80 graus. (calor específico da água 1,0cal/g.°C).

Calor e Termodiâmica

01-Suponha, na figura abaixo, que o gás se expandiu sob pressão constante p= 3,0x 10⁵N/m². Considerando a área do pistom A=5,0x 10^-2 m² e que ele tenha se deslocado de uma distancia d=10cm, responda:

a)    Qual o valor da força F que o gás exerce sobre o pistom?

b)    Calcule o trabalho realizado pelo gás usando a expressão T=Fxd.

02-Considere um gás dentro de um cilindro provido de um pistom. O gás é aquecido, mas seu volume permanece constante.

a)    O gás está exercendo força sobre o pistom?

b)    O que ocorre com o valor desta força durante o aquecimento?

c)    Há deslocamento do pistom?

d)    Então, qual o valor do trabalho realizado nesta transformação?

03-Um gás, contido em um cilindro provido de um pistom, expande-se ao ser colocado em contato com uma fonte de calor. Verifica-se que a energia interna do gás não varia. O trabalho que o gás realizou é maior, menor ou igual ao calor que ele absorveu?

04- Um gás é comprimido sob uma pressão constante p=5,0x10⁴ N/m², desde um volume inicial Vi=3,0x10^-3 m³, até um volume final Vf=1,5x10^-3m³.

a)Houve trabalho realizado pelo gás ou sobre o gás?

b)Calcule este trabalho.

c)Se o gás liberou 100J de calor, determine a variação de sua energia interna.

05-Suponha que um gás, mantido a volume constante, liberasse 170cal de calor para sua vizinhança.

a)Qual o trabalho realizado pelo gás?

b)Qual foi, em calorias, a variação da energia interna do gás?

c)A energia interna do gás aumentou, diminuiu ou não variou?

06-Suponha que um gás, ao se expandir, absorva uma quantidade de calor Q=150cal e realize um trabalho T=630J.

a)Expresse o valor de Q em joules.

b)Qual foi a variação da energia interna do gás?

c)Então, a energia interna do gás aumentou, diminuiu ou não variou? E sua temperatura?

d)Logo, como se denomina esta transformação?

Calor e Termodiâmica

01- Qual a quantidade de calor necessária para transformar 2000 g de gelo a 0°C em vapor a 100°C?
calor específico latente de fusão do gelo = 80 cal/g
calor específico latente de ebulição da água = 540 cal/g

02-Um gás perfeito ocupa 7,0 L a 27ºC com pressão de 6,0 atm. Qual é o valor da nova pressão se reduzirmos o volume a 2,0 L e elevarmos a temperatura a 127ºC?

03-Um gás perfeito sofre transformação isotérmica, sendo que sua pressão final vale 4,0 atm. Encontre o valor da pressão inicial sabendo que o seu volume variou de 30 L a 35 L.

04-Em uma transformação isovolumétrica, um gás ideal de pressão 1,0 atm passa a ter uma pressão de 3,0 atm, e sua temperatura que era de 250 K passa a ser de _________.

05-(UFRN) A temperatura de uma certa quantidade de gás ideal, à pressão de 1,0 atm, cai de 400 K para 320 K. Se o volume permaneceu constante, determine a nova pressão.

06-Certa massa gasosa sob pressão de 3atm ocupa o volume de 20L à temperatura  de 27°C(300K). Determine:

a)o volume ocupado pelo gás a 127°C, sob a mesma pressão;

b)a pressão que o gás a 127°C quando ocupa o volume de 40 litros;

c)em que temperatura o volume de 20L do gás exerce a pressão de 5atm.

07-Sob pressão de 5 atm e à temperatura de 0°C, um gás ocupa volume de 45L.Determine sob que pressão o gás ocupará o volume de 30L, se for mantida constante a temperatura.

08-Calcule a variação de volume sofrida por um gás, que ocupa inicialmente o volume de 10L a 127°C,quando sua temperatura se eleva isobaricamente para 327°C.

09-Um recipiente que resiste até a pressão de 3,0x10⁵ N/m² contém gás perfeito sob pressão 1,0x10⁵ N/m² e temperatura 27°C. Desprezando a dilatação térmica do recipiente, calcule a máxima temperatura que o gás pode atingir.

Calor e Termodiâmica

01-Qual é a escala adotada no Brasil, nos países de língua inglesa e em laboratório?

02- Converta:

a)  40ºC em ºF;

     

b)  25ºC em ºF;

c)  100ºC em K;

d)  27ºC em K;

e)  77ºF em ºC;

f)   400K em ºC.

03- Ao medir a temperatura de um corpo em um laboratório nos Estados Unidos, foi registrada uma temperatura de -40°F.

04-Por que as panelas, em geral, têm seus cabos metálicos revestidos com madeira ou plástico?

05-No nosso cotidiano, usamos alguns conceitos de forma errônea do ponto de vista da Física, como por exemplo: "Hoje está calor". Defina, corretamente, calor e temperatura.

06-Quais são as formas de transmissão de calor?Explique com suas palavras cada uma delas e dê um exemplo.