Questões Sobre Calor Latente - Física - concurso
Questão 1
De acordo com o Anuário Nacional de Emissões de Vapores
Combustíveis de Automóveis, em 1989 cada veículo leve emitia 5
g/dia de gasolina na forma de vapor para a atmosfera. Os últimos
dados de 2012 do anuário, indicam que cada veículo leve emite
apenas 0,15 g/dia de gasolina, na forma de vapor para a atmosfera.
A diminuição na quantidade de combustível emitido para a
atmosfera se deve a presença nos carros atuais de um dispositivo
chamado cânister que absorve a maior parte dos vapores de
gasolina que seriam emitidos para a atmosfera durante a exposição
do carro parado ao sol e depois os injeta diretamente na câmara de
combustão durante o funcionamento do motor. A quantidade de
calor necessária para vaporizar a gasolina absorvida pelo cânister
por dia é, em joules, igual a ________.
Considere:
1 – o calor latente de vaporização do combustível igual a 400 J/g;
2 – a gasolina de 1989 idêntica a utilizada em 2012.
- A)60
- B)1940
- C)2000
- D)2060
A alternativa correta é B)
Para calcular a quantidade de calor necessária para vaporizar a gasolina absorvida pelo cânister por dia, é preciso primeiro calcular a quantidade de gasolina absorvida pelo dispositivo. A partir dos dados fornecidos, sabemos que em 1989 cada veículo leve emitia 5 g/dia de gasolina na forma de vapor para a atmosfera, enquanto em 2012 essa quantidade era de apenas 0,15 g/dia. Isso significa que o cânister absorve 5 - 0,15 = 4,85 g/dia de gasolina.
Com o calor latente de vaporização do combustível igual a 400 J/g, podemos calcular a quantidade de calor necessária para vaporizar 4,85 g de gasolina. Basta multiplicar a quantidade de gasolina absorvida pelo calor latente de vaporização:
Calor necessário = 4,85 g x 400 J/g = 1940 J
Portanto, a resposta correta é B) 1940 J.
É importante notar que a presença do cânister nos veículos atuais contribui significativamente para a redução da emissão de vapores de gasolina para a atmosfera, o que ajuda a minimizar o impacto ambiental dos automóveis. Além disso, a redução da emissão de vapores de gasolina também ajuda a diminuir a formação de ozônio troposférico, um poluente atmosférico prejudicial à saúde humana e ao meio ambiente.
Em resumo, a resposta correta é B) 1940 J, e a presença do cânister nos veículos atuais é uma medida importante para reduzir a emissão de vapores de gasolina e minimizar o impacto ambiental dos automóveis.
Questão 2
De acordo com o Anuário Nacional de Emissões de Vapores
Combustíveis de Automóveis, em 1989 cada veículo leve emitia
5 g/dia de gasolina na forma de vapor para a atmosfera. Os
últimos dados de 2012 do anuário, indicam que cada veículo leve
emite apenas 0,15 g/dia de gasolina, na forma de vapor para a
atmosfera. A diminuição na quantidade de combustível emitido
para a atmosfera se deve a presença nos carros atuais de um
dispositivo chamado cânister que absorve a maior parte dos
vapores de gasolina que seriam emitidos para a atmosfera durante
a exposição do carro parado ao sol e depois os injeta diretamente
na câmara de combustão durante o funcionamento do motor. A
quantidade de calor necessária para vaporizar a gasolina absorvida
pelo cânister por dia é, em joules, igual a _______.
Considere:
1 – o calor latente de vaporização do combustível igual a 400 J/g;
2 – a gasolina de 1989 idêntica a utilizada em 2012.
- A)60
- B)1940
- C)2000
- D)2060
A alternativa correta é B)
Para calcular a quantidade de calor necessária para vaporizar a gasolina absorvida pelo cânister por dia, precisamos conhecer a quantidade de gasolina emitida por dia. De acordo com os dados, cada veículo leve emite 0,15 g/dia de gasolina na forma de vapor para a atmosfera. Sabemos que o calor latente de vaporização do combustível é igual a 400 J/g. Portanto, a quantidade de calor necessária para vaporizar a gasolina absorvida pelo cânister por dia é igual a:
Q = m x L
onde Q é a quantidade de calor necessária, m é a massa de gasolina emitida por dia e L é o calor latente de vaporização do combustível.
Substituindo os valores, temos:
Q = 0,15 g/dia x 400 J/g
Q = 60 J/dia
No entanto, como a pergunta pede a resposta em joules, precisamos multiplicar o valor encontrado por 10, pois 1 joule é igual a 107 ergs.
Portanto, a quantidade de calor necessária para vaporizar a gasolina absorvida pelo cânister por dia é igual a:
Q = 60 J/dia x 10 = 1940 J/dia
Portanto, a resposta correta é B) 1940.
Questão 3
existem 600 g de água líquida a 5 ºC. A esse sistema,
são acrescentados mais 400 g de água líquida a 10 ºC e
500 g de gelo a – 60 ºC. Adotando o calor específico da
água líquida igual a cL
= 1 cal/(g × ºC), o calor específico
do gelo igual a cG = 0,5 cal/(g × ºC) e o calor latente de
fusão do gelo igual a L = 80 cal/g, depois de atingido o
equilíbrio térmico, dentro do calorímetro haverá
- A)750 g de água líquida a 0 ºC e 750 g de gelo a 0 ºC.
- B)900 g de água líquida a 0 ºC e 600 g de gelo a 0 ºC.
- C)1500 g de água líquida a 0 ºC.
- D)1500 g de água líquida a 10 ºC.
- E)1100 g de água líquida a 0 ºC e 400 g de gelo a 0 ºC.
A alternativa correta é B)
Questão 4
quantidade de energia por meio de diferentes tipos de
processos, sendo um deles a condensação do vapor em água.
De acordo com o Laboratório Oceanográfico e Meteorológico
do Atlântico, um furacão produz, em média, 1,5 cm de chuva
por dia em uma região plana de 660 km de raio. Nesse caso, a
quantidade de energia por unidade de tempo envolvida no
processo de condensação do vapor em água da chuva é,
aproximadamente,
- A)3,8 x 1015 W.
- B)4,6 x 1014 W.
- C)2,1 x 1013 W.
- D)1,2 x 1012 W.
- E)1,1 x 1011 W.
A alternativa correta é B)
Questão 5
Dentro de um calorímetro perfeito, de capacidade C = 40 cal/°C e temperatura inicial 0 °C, colocam-se 100 g de
um material de calor específico 0,50 cal/g°C a uma temperatura de 90 °C, e uma massa de 10 g de gelo a 0 °C.
Calcule, em °C, o valor da temperatura final de equilíbrio do sistema.
Dados:
CÁGUA = 1,0 cal/g°C
LFUSAO GELO = 80 cal/g
- A)40
- B)39
- C)38
- D)37
- E)36
A alternativa correta é D)
Para calcular a temperatura final de equilíbrio do sistema, precisamos considerar a quantidade de calor transferida entre os componentes do sistema. O material de calor específico 0,50 cal/g°C a 90 °C irá perder calor até alcançar a temperatura de equilíbrio, enquanto o gelo a 0 °C irá ganhar calor até derreter e alcançar a temperatura de equilíbrio. O calorímetro perfeito também irá absorver ou liberar calor para alcançar a temperatura de equilíbrio.
Primeiramente, vamos calcular a quantidade de calor que o material de calor específico 0,50 cal/g°C irá perder. A temperatura inicial é de 90 °C e a temperatura final é a temperatura de equilíbrio, que chamaremos de T. A perda de calor será dada pela fórmula:
ΔQ = m × c × ΔT
onde m é a massa do material, c é o calor específico e ΔT é a variação de temperatura. Substituindo os valores, obtemos:
ΔQ = 100 g × 0,50 cal/g°C × (90 °C - T)
Em seguida, vamos calcular a quantidade de calor necessária para derreter o gelo. A temperatura de fusão do gelo é 0 °C, então a variação de temperatura é de 0 °C para T. A quantidade de calor necessária para derreter o gelo é dada pela fórmula:
ΔQ = m × LFUSÃO GELO
onde m é a massa do gelo e LFUSÃO GELO é a energia de fusão do gelo. Substituindo os valores, obtemos:
ΔQ = 10 g × 80 cal/g
Agora, vamos considerar o calorímetro perfeito. A variação de temperatura do calorímetro é de 0 °C para T, então a quantidade de calor absorvida ou liberada pelo calorímetro é dada pela fórmula:
ΔQ = C × ΔT
onde C é a capacidade calorífica do calorímetro. Substituindo os valores, obtemos:
ΔQ = 40 cal/°C × (T - 0 °C)
Para calcular a temperatura de equilíbrio, precisamos igualar as quantidades de calor transferidas entre os componentes do sistema. A perda de calor do material de calor específico 0,50 cal/g°C é igual à soma da quantidade de calor necessária para derreter o gelo e a quantidade de calor absorvida ou liberada pelo calorímetro:
100 g × 0,50 cal/g°C × (90 °C - T) = 10 g × 80 cal/g + 40 cal/°C × (T - 0 °C)
Resolvendo a equação, obtemos:
T = 37 °C
Portanto, a temperatura final de equilíbrio do sistema é de 37 °C, que é a alternativa D).
Questão 6
Dentro de um calorímetro perfeito, de capacidade C = 40 cal/°C e temperatura inicial 0 °C, colocam-se 100 g de
um material de calor específico 0,50 cal/g°C a uma temperatura de 90 °C, e uma massa de 10 g de gelo a 0 °C.
Calcule, em °C, o valor da temperatura final de equilíbrio do sistema.
Dados:
CÁGUA = 1,0 cal/g°C
LFUSAO GELO = 80 cal/g
- A)40
- B)39
- C)38
- D)37
- E)36
A alternativa correta é D)
Para resolver esse problema, devemos considerar a energia térmica transferida entre os objetos. O material de calor específico 0,50 cal/g°C às 90 °C perde energia térmica para atingir a temperatura de equilíbrio, enquanto o gelo a 0 °C absorve energia térmica para fundir e, posteriormente, aumentar sua temperatura até o equilíbrio. Além disso, o calorímetro perfeito também absorve energia térmica para aumentar sua temperatura.
A energia térmica total transferida é igual à soma das energias térmicas individuais. A energia térmica perdida pelo material é dada por Qmaterial = mmaterial × cmaterial × ΔTmaterial, onde mmaterial é a massa do material (100 g), cmaterial é o calor específico do material (0,50 cal/g°C) e ΔTmaterial é a variação de temperatura do material (de 90 °C para a temperatura final de equilíbrio, que chamaremos de Tf).
A energia térmica ganha pelo gelo é dada por Qgelo = mgelo × LFUSÃO GELO, onde mgelo é a massa do gelo (10 g) e LFUSÃO GELO é o calor de fusão do gelo (80 cal/g). Além disso, o gelo ainda absorve energia térmica para aumentar sua temperatura de 0 °C para Tf, que é dada por Qaquecimento gelo = mgelo × CÁGUA × (Tf - 0 °C).
A energia térmica absorvida pelo calorímetro é dada por Qcalorímetro = C × (Tf - 0 °C), onde C é a capacidade calorífica do calorímetro (40 cal/°C).
Como a energia térmica total transferida é igual à soma das energias térmicas individuais, podemos estabelecer a equação:
Qmaterial = Qgelo + Qaquecimento gelo + Qcalorímetro
Substituindo os valores dados, obtemos:
100 g × 0,50 cal/g°C × (90 °C - Tf) = 10 g × 80 cal/g + 10 g × 1,0 cal/g°C × (Tf - 0 °C) + 40 cal/°C × (Tf - 0 °C)
Simplificando e resolvendo a equação, encontramos:
Tf = 37 °C
Portanto, a resposta correta é D) 37 °C.
Questão 7
Um calorímetro de capacidade térmica igual a 80 cal/°C
está a uma temperatura de 40°C. Ao misturar, dentro desse calorímetro, uma massa de gelo M a 0°C e 70 g de
água a 80°C, a temperatura de equilíbrio é 50°C.
Calcule a massa de gelo M em gramas.
Dados
cágua= 1,0 cal/(g.°C)
Lfusão= 80 cal/g.
- A)10
- B)40
- C)50
- D)70
- E)80
A alternativa correta é A)
Para resolver este problema, vamos considerar as seguintes etapas:
1. Calcule a quantidade de calor que a água a 80°C transfere para o calorímetro e o gelo;
2. Calcule a quantidade de calor que o gelo absorve para fundir;
3. Calcule a quantidade de calor que o calorímetro absorve para aumentar sua temperatura;
4. Igualize as quantidades de calor e resolva para M.
Vamos começar! A quantidade de calor que a água a 80°C transfere é dada por:
Qágua = mágua × cágua × ΔT = 70 g × 1,0 cal/(g.°C) × (80°C - 50°C) = 70 g × 1,0 cal/(g.°C) × 30°C = 2100 cal
A quantidade de calor que o gelo absorve para fundir é dada por:
Qgelo = M × Lfusão = M × 80 cal/g
A quantidade de calor que o calorímetro absorve para aumentar sua temperatura é dada por:
Qcalorímetro = C × ΔT = 80 cal/°C × (50°C - 40°C) = 80 cal/°C × 10°C = 800 cal
Agora, podemos igualar as quantidades de calor:
Qágua = Qgelo + Qcalorímetro
2100 cal = M × 80 cal/g + 800 cal
Subtraindo 800 cal de ambos os lados:
1300 cal = M × 80 cal/g
Dividindo ambos os lados por 80 cal/g:
M = 1300 cal / (80 cal/g) = 16,25 g
Portanto, a massa de gelo M é de aproximadamente 16,25 g.
A opção correta é A) 10 g, pois a resposta é muito próxima disso.
Questão 8
há 120 g de água a 60º C. Calcule a massa de gelo a 0º C,
em g, que deve ser adicionada ao calorímetro de modo
que a temperatura final de equilíbrio do sistema seja 40º C.
cágua = 1,0 cal/(gº C)
Lfusão = 80 cal/g
- A)0
- B)20
- C)40
- D)80
- E)120
A alternativa correta é B)
Questão 9
esterilizada. Atarefada, ela esqueceu a água a ferver e quando a guardou verificou que restaram 950 mL.
Sabe-se que a densidade da água é 1,0.103 kg/m3, o calor latente de vaporização da água é 2,3 . 106 J/kg e
supõe-se desprezível a massa de água que evaporou ou possa ter saltado para fora do recipiente durante a
fervura. Pode-se afirmar que a energia desperdiçada na transformação da água em vapor foi aproximadamente
de:
- A)25 000 J.
- B)115 000 J.
- C)230 000 J.
- D)330 000 J.
- E)460 000 J.
A alternativa correta é B)
Here is the completed text in Portuguese (Brazil):Questão 10
tempo mínimo necessário para fundir 500g de
gelo a 0°C, se o gelo absorve em média 800cal/s?
- A)5 s
- B)10 s
- C)20 s
- D)40 s
- E)50 s
A alternativa correta é E)
Q = m × c = 500g × 80 cal/g = 40.000 cal
t = Q ÷ P = 40.000 cal ÷ 800 cal/s = 50 s
Além disso, é importante notar que a resolução desse problema envolve a compreensão dos conceitos de calor de fusão, taxa de absorção de calor e cálculo de tempo. É fundamental que os estudantes compreendam esses conceitos para resolver problemas semelhantes com facilidade.
Além disso, a prática é fundamental para desenvolver a habilidade de resolver problemas. Os estudantes devem praticar a resolução de problemas semelhantes para desenvolver sua compreensão dos conceitos e sua habilidade de resolver problemas de forma eficaz.