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

Consideremos c o calor específico do ferro. Utilizando a fórmula fundamental da calorimetria aplicada a uma mesma quantidade de calor Q relacionada a uma variação de temperatura ΔT que ocorre em ambos os corpos, obtemos:

Então, encontramos que m_Al = m_Fe/2. Portanto, a resposta correta é a alternativa D.

Para a resolução da questão, é necessário o conhecimento da área de calorimetria e trocas de calor. Sabe-se que a quantidade de calor transferida é $\mathrm{Q}=\mathrm{m}\times \mathrm{c}\times \mathrm{\Delta T}$, sendo Q (quantidade de calor), m (massa), c (calor específico) e ΔT (variação de temperatura). Substituindo os dados da questão, na equação, temos:

Como o rendimento é de 60%, temos que o Q cedido para o paciente é igual a 6000 calorias. Portanto, a resposta correta é a alternativa C.

Como devemos considerar apenas as trocas de calor entre o café e o leite, temos que este é um sistema isolado, donde a energia final é igual a energia inicial, e em particular a soma das trocas de calor entre os componentes envolvidos deve ser zero. Pois toda energia que sai de um, necessariamente deve ir para o outro. Logo,

ΔQ_C + ΔQ_L = 0
Donde ΔQ_C é a variação de calor do café e ΔQ_L é a variação de calor do leite. 

Lembrando que

ΔQ = mcΔT
Donde ΔQ é variação de calor, m é a massa do corpo, c é o calor específico e ΔT é variação de temperatura (Temperatura final menos a temperatura inicial).

Logo,
ΔQ_C + ΔQ_L = 0 => m_Cc_CΔT_C + m_Lc_LΔT_L = 0

Lembre-se que c_C = c_L, logo podemos dividir ambos os lados por c_C, sendo c_C diferente de zero. Resultando em:
m_CΔT_C + m_LΔT_L = 0    (1)

A densidade de um corpo é dada pela seguinte expressão:

d = m/V => m = dV
Donde d é a densidade, m é a massa e V é o volume.

Substituindo tal expressão em (1) temos:
d_CV_CΔT_C + d_LV_LΔT_L = 0  

Mas, d_C = d_V, logo, podemos fazer o mesmo procedimento mencionado acima:
V_CΔT_C + V_LΔT_L = 0  => -V_CΔT_C = V_LΔT_L => V_L = -V_CΔT_C/ΔT_L

Substituindo pelos valores dados, temos:
V_L = -(30 mL)(60 ºC - 40 °C)/(10 °C - 40°C) = -(30 mL)(20 °C)/(-30 °C) = 20 mL

Alternativa B) 



 

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

Alternativa a) FALSA:
A tendência natural é o fluxo de calor ir do corpo quente para o corpo frio. Neste caso, o calor do sistema não pode se concentrar no iglu, visto que ele deve no muito estar em equilíbrio térmico. O que realmente importa é a temperatura no seu interior, que já discutiremos.

Alternativa b) FALSA:
Manter a temperatura interna do iglu igual a 0 °C implica que o iglu consegue ser um isolante perfeito. Ou seja, todo calor que está dentro continua dentro, e todo calor que está fora continua fora, o que é impossível.

Alternativa d) FALSA:
Esta alternativa trata o frio como uma entidade, fisicamente ele não existe, o que chamamos de frio na verdade é a ausência (ou pouca presença) do calor.

Alternativa c) VERDADEIRA:
Por fim, temos que esta alternativa é a correta. O gelo é um mau condutor térmico e isso dificulta as trocas de calor.

Alternativa C)
 

Vamos pensar o que ocorre com cada bebida separadamente. O corpo que está em uma temperatura menor que a do ambiente vai receber o calor do mesmo, pois a tendência é eles buscarem o equilíbrio térmico. Por outro lado, o corpo mais quente vai ceder parte de sua energia, para que tal equilíbrio seja encontrado.
Com isso, a alternativa que se apresenta mais próxima aos fatos descritos acima é a alternativa c).

Pelo enunciado, temos :

9 kcal ----- 0,001 kg de gordura
x kcal ------ 6 kg

x =  54000 kcal

O tempo para perder 6 kg despendendo 12 kcal/min, será de :

12 kcal       ---- 1 min
54000 kcal --- x min

x= 4500 minutos = 4,5.10³ minutos

Alternativa B.

Quando o corpo é atingido pelo tecido "spray-on" a sensação fria no corpo ocorre porque a temperatura do corpo é maior que a temperatura do tecido, e assim temos que o corpo cede calor para o tecido. E assim há uma absorção de calor pelo material, caracterizando um processo endotérmico.

Alternativa A)

A temperatura nessas altitudes é muito mais baixa que a ambiente, então qualquer resposta que contenha a informação de uma temperatura lá em cima à temperatura ambiente está errada.
A função da turbina é basicamente movimentar o ar e jogá-lo para trás, e nesse processo,o ar que entra esquenta muito, então é de se esperar que quando o ar é ejetado ele troque calor muito rapidamente com o ambiente para haver um equilíbrio térmico. Logo, a resposta é a e).

A alternativa correta é a letra D).

De fato, a lã não esquenta ou esfria um corpo, o que ocorre é que este tipo de material é um bom isolante térmico, isto quer dizer que ele é um bom dificultador das trocas de calor entre o corpo e o ambiente.