Logo do Site - Banco de Questões

Questões Sobre Calorimetria - Física - 2º ano do ensino médio

Continua após a publicidade..

1) Da energia utilizada pelo ferro de passar roupas, uma parte é empregada na transformação constante de água líquida em vapor de água. A potência dissipada pelo ferro para essa finalidade é, em watts,   Adote: temperatura inicial da água: 25°C; temperatura de mudança da fase líquida para o vapor: 100°C; temperatura do vapor de água obtido: 100°C; calor específico da água: 1 cal/(g.°C); calor latente de vaporização da água: 540cal/g; 1 cal = 4,2J.

Adote:
temperatura inicial da água: 25°C;
temperatura de mudança da fase líquida para o vapor: 100°C;
temperatura do vapor de água obtido: 100°C;
calor específico da água: 1 cal/(g.°C);
calor latente de vaporização da água: 540cal/g;
1 cal = 4,2J.
  • A) 861.
  • B) 463.
  • C) 205.
  • D) 180.
  • E) 105.
FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra A

O ferro de passar roupa ao aquecer faz com que a água evapore, sendo assim, temos duas partes neste processo, o aquecimento em si da água, ou seja, o momento em que sua temperatura varia de 25 °C à 100 °C e em seguida a evaporação.

Logo, vamos calcular a quantidade de energia empregada em cada parte do processo, e por fim, descobrir qual é a potência associada a este evento.

Aquecimento:
Nesta parte do processo, a temperatura da água varia de 25 °C à 100 °C, e para calcular a energia envolvida vamos utilizar a seguinte expressão:

ΔQ = mcΔT
ΔQ é a variação do calor, m é a massa, c é o calor específico e ΔT é a variação da temperatura.


Então:
ΔQ = mcΔT = (20 g)(1 cal/g°C)(100 °C - 25 °C) = 1500 cal

Evaporação:
A outra parte do processo consiste na evaporação da água, para calcular a energia correspondente vamos utilizar:

Q = mLv
Donde Q é o calor, m é a massa e Lv é o calor latente.


Q = mLv = (20 g)(540 cal/g) = 10800 cal

A soma dessas energias é a energia total envolvida no processo:

QT = Q + ΔQ
Donde QT é  o calor total no processo, Q é o calor envolvido na vaporização e ΔQ é a variação de calor referente a temperatura.


QT = Q + ΔQ = 1500 cal + 10800 cal = 12300 cal

Agora, vamos converter essa energia em Joules.
Para isso, veja que 1 cal = 4,2 J. Logo:

1 cal = 4,2 J

12300 cal = x 
Fazendo uma regra de três temos:
x(1 cal) = (4,2 J)(12300 cal) => x = 51660 J

O enunciado nos diz que este processo ocorre a cada 1 minuto (60 segundos). Logo, temos que a potência relacionada a tal evento é:

P = ΔE/Δt
Donde P é a potência, ΔE é a variação de energia e Δt é o tempo decorrido.

P = ΔE/Δt = (51660 J)/(60 s) = 861 J/s


Alternativa A)

 
Continua após a publicidade..

2) Atualmente, muitas residências estão fazendo o uso de energia solar, através de coletores instalados no telhado, para aquecer a água e, assim, contribuir para um menor gasto em energia elétrica em relação aos chuveiros elétricos convencionais. Sobre esses coletores solares são feitas as seguintes afirmativas: I. As chapas de alumínio e as tubulações de água devem ser pintadas de preto, pois a cor preta aumenta a absorção da energia radiante do sol incidente, aquecendo mais rapidamente a água. II. O processo de transmissão de calor, que ocorre das placas quentes para a água, é chamado de convecção, ocorrendo devido ao deslocamento de matéria. III. As placas de vidro colocadas sobre as tubulações são transparentes à luz, mas boas refletoras de radiação infravermelha e por isso ajudam no aquecimento da água no interior da tubulação. É correto o que se afirma em

  • A) I, apenas.
  • B) II, apenas.
  • C) I e III, apenas.
  • D) II e III, apenas.
  • E) I, II e III.
FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra C

I- Verdadeiro. A cor preta por ser menos reflexiva tem como propriedade termodinâmica maior absortividade de calor.
II -Falso. O processo para esse fênomeno é o de condução.
III- Verdadeiro. As placas de vidro acumulam energia solar para o aquecimento da água, portanto, são transparentes à luz. No caso de serem refletivas para a radiação do infravermelho é de característica do próprio material.
Alternativa correta é a letra C.

3) Um termômetro é encerrado dentro de um bulbo de vidro onde se faz vácuo. Suponha que o vácuo seja perfeito e que o termômetro esteja marcando a temperatura ambiente, 25°C. Depois de algum tempo, a temperatura ambiente se eleva a 30°C. Observa-se, então, que a marcação do termômetro

  • A) eleva-se também, e tende a atingir o equilíbrio térmico com o ambiente.
  • B) mantém-se a 25°C, qualquer que seja a temperatura ambiente.
  • C) tende a reduzir-se continuamente, independente da temperatura ambiente.
  • D) vai se elevar, mas nunca atinge o equilíbrio térmico com o ambiente.
  • E) tende a atingir o valor mínimo da escala do  termômetro.
FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra A

 Conceito: Ondas eletromagnéticas, como radiação solar, propagam-se no vácuo.
 A partir disto  concluímos que mesmo na ausência de trocas de calor com o ar ao redor, o termômetro continua recebendo o calor proveniente da radiação solar, ou seja, sua temperatura sobe junto com a do ambiente.
Continua após a publicidade..

4) Leia o texto e analise a figura a seguir: Planck iniciou seus trabalhos por volta de 1895 em Berlin, quando os físicos teóricos estavam trabalhando na solução do problema da teoria da luz e radiação de calor emitido por fornos que operavam a altas temperaturas, conhecidos no meio acadêmico por corpos negros. Em 1905, Planck encontrou a solução para este problema clássico, introduziu uma nova constante física fundamental h e estabeleceu um marco para o surgimento da mecânica quântica. Os resultados de Planck mostram que numa descrição estatística da termodinâmica a radiação de corpo negro também pode ser tratada como um gás de fótons, que são partículas de massa de repouso nula, com spin inteiro. A descrição termodinâmica do gás de fótons fornece a Lei de Planck para a irradiação de corpo negro, bem como todos os potenciais termodinâmicos do gás, por exemplo a entropia, que é dada pela equação

begin mathsize 16px style straight S space equals space 16 over 3 σVT cubed over straight c end style
com σ= 5.670400×10−8Js−1m−2K−4, V o volume ocupado pelo gás, c a velocidade da luz e T a temperatura expressa em Kelvin. A figura a seguir ilustra um esboço da distribuição espectral da densidade de energia irradiada pelo sol e que atinge o nosso planeta Terra.
Distribuição espectral da densidade de energia irradiada pelo sol.
 
Nota-se perfeitamente que as áreas representando a intensidade da radiação no topo da atmosfera e no nível do mar possuem a forma da curva de irradiação de um corpo negro, também mostrada na figura como uma linha contínua. Por causa desse comportamento o espectro de radiação solar pode ser considerado como o espectro de radiação de um corpo negro. Com base no texto, na figura e nos conhecimentos sobre o assunto, considere as afirmativas.
I. A curva de irradiação de energia do sol não pode ser comparada à curva de irradiação de energia de um
corpo negro já que o sol é uma estrela.
II. A radiação solar que atinge a terra também é composta de fótons.
III. A luz solar que atinge a terra é composta somente de partículas sem massa e spin semi-inteiro denominadas neutrinos.
IV. Devido à forma da curva de irradiação de energia do sol ajustar-se aproximadamente bem à curva de irradiação de um corpo negro, podemos estimar que a correspondente entropia do sol é da ordem de 1023J/K.
Assinale a alternativa correta.
  • A) Somente as afirmativas I e II são corretas.
  • B) Somente as afirmativas II e IV são corretas.
  • C) Somente as afirmativas III e IV são corretas.
  • D) Somente as afirmativas I, II e III são corretas.
  • E) Somente as afirmativas I, III e IV são corretas.
FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra B

Vamos analisar cada uma das afirmações e verificar a sua veracidade.

Afirmação 1:
Note que apesar do Sol não ser um corpo negro, em muitas partes do gráfico podemos ver uma certa correspondência entre os valores. Sendo assim podemos comparar a curva de irradiação de energia do Sol e do corpo negro.
AFIRMAÇÃO FALSA.

Afirmação 2:
Os fótons nada mais são que pacotes de energia, representando a forma de partículas da radiação. Logo, como o Sol é um grande emissor de radiação, em particular também é um emissor de fótons. 
AFIRMAÇÃO VERDADEIRA.

Afirmação 3:
Esta afirmação contradiz a anterior, logo é FALSA.

Afirmação 4:
Para verificar se o valor é correto necessitamos aplicar a fórmula dada. Para isso, vamos precisar saber o volume do Sol, onde aproximando por uma esfera temos:

V = 4πR³/3
Donde V é o volume e R é o raio, que será usado o valor de 695.700.000 m = 6,957*108 m.

V = 
4π( 6,957*108 m)³/3 ≈ 1410,44*1024 m³ ≈ 1,4*1027 m³

S equals 16 asterisk times left parenthesis 5 comma 7 asterisk times 10 to the power of negative 8 end exponent right parenthesis left parenthesis 1 comma 4 asterisk times 10 to the power of 27 right parenthesis asterisk times left parenthesis 5 comma 9 asterisk times 10 ³ right parenthesis ³ divided by left parenthesis 3 asterisk times 3 asterisk times 10 to the power of 8 right parenthesis almost equal to 10 to the power of 23 space J divided by K space space
AFIRMAÇÃO VERDADEIRA.

Logo, temos que as afirmações 2 e 4 são verdadeiras.

Alternativa B)

 

5) O cooler, encontrado em computadores e em aparelhos eletroeletrônicos, é responsável pelo resfriamento do microprocessador e de outros componentes. Ele contém um ventilador que faz circular ar entre placas difusoras de calor. No caso de computadores, as placas difusoras ficam em contato direto com o processador, conforme a figura 10, a seguir.

 
Sobre o processo de resfriamento desse processador, assinale a alternativa correta.
 
  • A) O calor é transmitido das placas difusoras para o processador e para o ar através do fenômeno de radiação.
  • B) O calor é transmitido do ar para as placas difusoras e das placas para o processador através do fenômeno de convecção.
  • C) O calor é transmitido do processador para as placas difusoras através do fenômeno de condução.
  • D) O frio é transmitido do processador para as placas difusoras e das placas para o ar através do fenômeno de radiação.
  • E) O frio é transmitido das placas difusoras para o ar através do fenômeno de radiação.
FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra C

Como o processador está em contato direto com as placas difusoras, o calor, proveniente do processador, é transmitido para as placas através do fenômeno da condução. O ventilador, por sua vez, permite a circulação do ar nas placas, levando ao resfriamento do sistema.

Resposta: Alternativa C.

Continua após a publicidade..

6) (Ercília T. Steinke. Climatologia fácil, 2012. Adaptado).

(Ercília T. Steinke. Climatologia fácil, 2012. Adaptado).
 
A imagem ilustra o trajeto mais comum dos pilotos de asa-delta entre o Vale do Paranã e a Esplanada dos Ministérios em Brasília, distantes cerca de 90 quilômetros. Constituem fatores que permitem a longa duração deste voo:
  • A) o ângulo de incidência do sol (a intensidade de energia solar que atinge a Terr
FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra E

No momento em que o vento sobe pela encosta, pelo fato de ser quente atinge o topo do planalto (processo de condução), impulsiona a asa-delta, a qual, então, alça voo. A seguir, tal como ocorre com vários pássaros, a asa-delta recebe, ao longo do percurso, lufadas de ar ascendente (o processo de convecção) que lhe permitem manter-se em voo até atingir o destino (no caso, a Esplanada dos Ministérios).

7) A sonda Phoenix, lançada pela NASA, detectou em 2008 uma camada de gelo no fundo de uma cratera na superfície de Marte. Nesse planeta, o gelo desaparece nas estações quentes e reaparece nas estações frias, mas a água nunca foi observada na fase líquida. Com auxílio do diagrama de fase da água, analise as três afirmações seguintes.

 
 
I. O desaparecimento e o reaparecimento do gelo, sem a presença da fase líquida, sugerem a ocorrência de sublimação.
II. Se o gelo sofre sublimação, a pressão atmosférica local deve ser muito pequena, inferior à pressão do ponto triplo da água.
III. O gelo não sofre fusão porque a temperatura no interior da cratera não ultrapassa a temperatura do ponto triplo da água.
 
De acordo com o texto e com o diagrama de fases, pode-se afirmar que está correto o contido em
  • A) I, II e III.
  • B) II e III, apenas.
  • C) I e III, apenas.
  • D) I e II, apenas.
  • E) I, apenas.
FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra D

Analisando o diagrama de fases percebemos que na atmosfera do planeta Marte a pressão deve estar abaixo de 4,579 mmHg e a temperatura pode variar livremente. Isto porque, pelas condições especificadas no enunciado, só podem existir os estados sólido e vapor.
I. CORRETA. A transição direta entre os estados sólido e vapor (e vice-versa) é chamada de sublimação. Apenas essa transição é possível em Marte.
II. CORRETA. A faixa de pressão em que é possível a sublimação está abaixo dos 4,579 mmHg, que é a pressão do ponto triplo da água.
III. ERRADA. O que interfere na impossibilidade da fusão é a baixa pressão. A temperatura pode variar livremente acima e abaixo da temperatura do ponto triplo
Continua após a publicidade..

8) O gráfico abaixo é a curva de aquecimento de 10g de uma substância, à pressão de 1 atm. 

Analise as seguintes afirmações:
I. a substância em questão é a água.
II. o ponto de ebulição desta substância é 80°C.
III. o calor latente de fusão desta substância é 20cal/g.
Das afirmações acima,
  • A) todas estão corretas.
  • B) todas estão erradas.
  • C) somente I e II estão corretas.
  • D) somente II e III estão corretas.
  • E) somente I está correta.
FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra D

I- Incorreta, pois a substância não é a água. A substância do gráfico entra em fusão e ebulição a -20ºC e 80º C respectivamente e a água possui ponto de ebuliçao de 100ºC e um  ponto de fusão de 0ºC.
II - Correta, observando o gráfico vemos que a substância muda de fase em 80ºC.
III - Calor latente é L=Q/m. (300-100)/10 = 20 cal/g. Verdadeira.
Alternativa correta : D.

9) Supondo que o fogão forneça uma chama, com fluxo de calor constante, e tendo em conta o diálogo da tirinha apresentada, o gráfico que representa a temperatura da água, em função do tempo, durante o processo de aquecimento, desde o início do mesmo até a sua completa evaporação, é

Supondo que o fogão forneça uma chama, com fluxo de calor constante, e tendo em conta o diálogo da tirinha apresentada, o gráfico que representa a temperatura da água, em função do tempo, durante o processo de aquecimento, desde o início do mesmo até a sua completa evaporação, é
  • A)
  • B)
  • C)
  • D)
  • E)
FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra B

Supondo que a água esteja na temperatura ambiente, sabemos que a variação da temperatura (tf-to) será positiva, portanto, a reta é crescente. A água tem a propriedade na mudança de estado manter-se com uma temperatura constante. Logo, da temperatura ambiente até o ponto de ebulição teremos uma reta crescente, e a partir daí uma reta constante ao passar do tempo. O gráfico que melhor representa essas afirmações é o de letra B.
Continua após a publicidade..

10) Clarice colocou em uma xícara 50 mL de café a 80 °C, 100 mL de leite a 50 °C e, para cuidar de sua forma física, adoçou com 2 mL de adoçante líquido a 20 °C. Sabe-se que o calor específico do café vale 1 cal/(g.°C), do leite vale 0,9 cal/(g.°C), do adoçante vale 2 cal/(g.°C) e que a capacidade térmica da xícara é desprezível.

Clarice colocou em uma xícara 50 mL de café a 80 °C, 100 mL de leite a 50 °C e, para cuidar de sua forma física, adoçou com 2 mL de adoçante líquido a 20 °C. Sabe-se que o calor específico do café vale 1 cal/(g.°C), do leite vale 0,9 cal/(g.°C), do adoçante vale 2 cal/(g.°C) e que a capacidade térmica da xícara é desprezível.
Considerando que as densidades do leite, do café e do adoçante sejam iguais e que a perda de calor para a atmosfera é desprezível, depois de atingido o equilíbrio térmico, a temperatura final da bebida de Clarice, em °C, estava entre
  • A) 75,0 e 85,0.
  • B) 65,0 e 74,9.
  • C) 55,0 e 64,9.
  • D) 45,0 e 54,9.
  • E) 35,0 e 44,9.
FAZER COMENTÁRIO

A alternativa correta é letra C

Sabemos que a soma das trocas de calor é igual a zero. Logo : Ql + Qc + Qa= 0 (1) . A massa de café é igual a densidade multiplicada pelo seu volume, mcafé=50dcafé , e o mesmo procedimento é tido para as outras massas : mleite=100dleite , madoçante=2dadoçante. O enunciado considera que todas as densidades envolvidas são iguais. Assim, aplicando a equação (1), temos :

100d.0,9.(Tf-20)+50d.1(Tf-80)+2d.2(Tf-20) =0.
Cancelando as densidades e isolando Tf, encontramos Tf=60º C. A resposta correta é a letra C.
1 2 3 14