17 exercícios resolvidos de Calorimetria

Verificação do selo de qualidade a ser colocado numa garrafa térmica baseado nas temperaturas final e inicial

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Uma garrafa térmica tem como função evitar a troca de calor entre o líquido nela contido e o ambiente, mantendo a temperatura de seu conteúdo constante. Uma forma de orientar os consumidores na compra de uma garrafa térmica seria criar um selo de qualidade, como se faz atualmente para informar o consumo de energia de eletrodomésticos. O selo identificaria cinco categorias e informaria a variação de temperatura do conteúdo da garrafa, depois de decorridas seis horas de seu fechamento, por meio de uma porcentagem do valor inicial da temperatura de equilíbrio do líquido na garrafa. O quadro na Figura do Enunciado apresenta as categorias e os intervalos de variação percentual da temperatura.
Para atribuir uma categoria a um modelo de garrafa térmica, são preparadas e misturadas, em uma garrafa, duas amostras de água, uma a e outra a , na proporção de um terço de água fria para dois terços de água quente. A garrafa é fechada. Seis horas depois, abre-se a garrafa e mede-se a temperatura da água, obtendo-se .
Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica?
A) A.
B) B.
C) C.
D) D.
E) E.

Verificação da diferença de capacidade calorífica entre dois gases

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Um sistema de pistão contendo um gás é mostrado na Figura do Enunciado. Sobre a extremidade superior do êmbolo, que pode movimentar-se livremente sem atrito, encontra-se um objeto. Através de uma chapa de aquecimento é possível fornecer calor ao gás e, com auxílio de um manômetro, medir sua pressão. A partir de diferentes valores de calor fornecido, considerando o sistema como hermético, o objeto elevou-se em valores , como mostrado no gráfico na Figura do Enunciado. Foram estudadas, separadamente, quantidades equimolares de dois diferentes gases, denominados M e V.

A diferença no comportamento dos gases no experimento decorre do fato de o gás M, em relação ao V, apresentar:
A) maior pressão de vapor.
B) menor massa molecular.
C) maior compressibilidade.
D) menor energia de ativação.
E) menor capacidade calorífica.

Verificação de como o calor específico influi no aquecimento e resfriamento de uma garrafa preta em comparação a uma garrafa branca

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Em um experimento foram utilizadas duas garrafas PET, uma pintada de branco e a outra de preto, acopladas cada uma a um termômetro. No ponto médio da distância entre as garrafas, foi mantida acesa, durante alguns minutos, uma lâmpada incandescente. Em seguida a lâmpada foi desligada, conforme a Figura do Enunciado.

Durante o experimento, foram monitoradas as temperaturas das garrafas:
1) enquanto a lâmpada permaneceu acesa e
2) após a lâmpada ser desligada e atingirem equilíbrio térmico com o ambiente.
A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em
comparação à da branca, durante todo experimento, foi:
A) igual no aquecimento e igual no resfriamento.
B) maior no aquecimento e igual no resfriamento.
C) menor no aquecimento e igual no resfriamento.
D) maior no aquecimento e menor no resfriamento.
E) maior no aquecimento e maior no resfriamento.

Verificação do motivo de desapareciemnto de nuves do planeta Júpiter

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Júpiter, conhecido como o gigante gasoso, perdeu uma das
suas listras mais proeminentes, deixando o seu hemisfério
sul estranhamente vazio. Observe a região em que a faixa
sumiu, destacada pela seta na Figura do Enunciado.
A aparência de Júpiter é tipicamente marcada por duas
faixas escuras em sua atmosfera - uma no hemisfério norte
e outra no hemisfério sul. Como o gás está constantemente
em movimento, o desaparecimento da faixa no planeta
relaciona-se ao movimento das diversas camadas de nuvens
em sua atmosfera. A luz do Sol, refletida nessas nuvens,
gera a imagem que é captada pelos telescópios, no espaço ou
na Terra.
O desaparecimento da faixa sul pode ter sido determinado
por uma alteração:
A) na temperatura da superfície do planeta.
B) no formato da camada gasosa do planeta.
C) no campo gravitacional gerado pelo planeta.
D) na composição química das nuvens do planeta.
E) na densidade das nuvens que compõem o planeta.

Verificaçãodos conceitos cotidianos de temperatura e calor e os científicos

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Em nosso cotidiano, utilizamos as palavras ''calor'' e
''temperatura'' de forma diferente de como elas são usadas
no meio científico. Na linguagem corrente, calor é
identificado como ''algo quente'' e temperatura mede a
''quantidade de calor de um corpo''. Esses significados, no
entanto, não conseguem explicar diversas situações que
podem ser verificadas na prática.
Do ponto de vista científico, que situação prática mostra a
limitação dos conceitos corriqueiros de calor e temperatura?
A) A temperatura da água pode ficar constante durante o
tempo em que estiver fervendo.
B) Uma mãe coloca a mão na água da banheira do bebê para
verificar a temperatura da água.
C) A chama de um fogão pode ser usada para aumentar a
temperatura da água em uma panela.
D) A água quente que está em uma caneca é passada para
outra caneca a fim de diminuir sua temperatura.
E) Um forno pode fornecer calor para uma vasilha de água
que está em seu interior com menor temperatura do que a
dele.

Cálculo do lucro gerado pela venda de álcool que teve seu volume expandido pelo calor

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Durante uma ação de fiscalização em postos de
combustíveis, foi encontrado um mecanismo inusitado para
enganar o consumidor. Durante o inverno, o responsável
por um posto de combustível compra álcool por
, a uma temperatura de . Para revender o
líquido aos motoristas, instalou um mecanismo na bomba
de combustível para aquecê-lo, para que atinja a
temperatura de , sendo o litro de álcool revendido a
. Diariamente o posto compra mil litros de álcool
a e os revende.
Com relação à situação hipotética descrita no texto e dado
que o coeficiente de dilatação volumétrica do álcool é de
, desprezando-se o custo da energia gasta no
aquecimento do combustível, o ganho financeiro que o
dono do posto teria obtido devido ao aquecimento do
álcool após uma semana de vendas estaria entre:
A) e .
B) e .
C) e .
D) e .
E) e .

Cálculo da largura de uma placa solar dada uma potência estabelecida

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O Sol representa uma fonte limpa e inesgotável de
energia para o nosso planeta. Essa energia pode ser
captada por aquecedores solares, armazenada e
convertida posteriormente em trabalho útil. Considere
determinada região cuja insolação - potência solar
incidente na superfície da Terra - seja de .
Uma usina termossolar utiliza concentradores solares
parabólicos que chegam a dezenas de quilômetros de
extensão. Nesses coletores solares parabólicos, a luz
refletida pela superfície parabólica espelhada é focalizada
em um receptor em forma de cano e aquece o óleo contido
em seu interior a . O calor desse óleo é transferido
para a água, vaporizando-a em uma caldeira. O vapor em
alta pressão movimenta uma turbina acoplada a um
gerador de energia elétrica.
Considerando que a distância entre a borda inferior e a
borda superior da superfície refletora tenha de largura, conforme a Figura do Enunciado, e que focaliza no receptor os de radiação
provenientes do Sol, e que o calor específico da água é
, então o comprimento linear do refletor parabólico necessário para elevar a temperatura
de (equivalente a ) de água de para ,
em uma hora, estará entre:
A) e .
B) e .
C) e .
D) e .
E) e .

Cálculo da quantidade de gasolina consumida por um gerador de energia

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É possível, com 1 litro de gasolina, usando todo o
calor produzido por sua combustão direta, aquecer
litros de água de a . Pode-se efetuar esse
mesmo aquecimento por um gerador de eletricidade, que
consome litro de gasolina por hora e fornece a um
resistor de , imerso na água, durante um certo
intervalo de tempo. Todo o calor liberado pelo resistor é
transferido à água.
Considerando que o calor específico da água é
igual a , aproximadamente qual a quantidade
de gasolina consumida para o aquecimento de água obtido
pelo gerador, quando comparado ao obtido a partir da
combustão?
A) A quantidade de gasolina consumida é igual para os
dois casos.
B) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é
duas vezes maior que a consumida na combustão.
C) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é
duas vezes menor que a consumida na combustão.
D) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é
sete vezes maior que a consumida na combustão.
E) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é
sete vezes menor que a consumida na combustão.

Dilatação Térmica Superficial

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Há um orifício de de raio numa chapa de zinco (), que experimenta um acréscimo de temperatura na ordem de . Qual a área do furo após o aquecimento?

Escalas Termométricas - Problema Básico

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Pedro montou uma escala termométrica atribuindo os valores e para os pontos de fusão e ebulição da água, respectivamente. Determine, na escala de Pedro, a temperatura correspondente a .

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