Questões Sobre Calorimetria - Física - concurso

Vamos calcular a temperatura do cérebro no momento em que foi colocado dentro da caixa. Primeiramente, precisamos calcular a quantidade de calor cedido pelo cérebro para derreter o gelo. Sabemos que 100 g de água foram obtidos do derretimento do gelo, então podemos calcular a quantidade de calor necessário para isso:

Q = m × L

Q = 100 g × 80 cal/g = 8000 cal

Agora, podemos calcular a variação de temperatura do cérebro (ΔT) utilizando a fórmula:

Q = m × c × ΔT

Onde m é a massa do cérebro (1,6 kg = 1600 g), c é o calor específico do cérebro (1 cal/(g.ºC)) e ΔT é a variação de temperatura que desejamos calcular.

8000 cal = 1600 g × 1 cal/(g.ºC) × ΔT

ΔT = 5 ºC

Portanto, a temperatura do cérebro no momento em que foi colocado dentro da caixa era de 5 ºC acima da temperatura do gelo (0 ºC), ou seja, 5 ºC.

A resposta certa é B) 5.

Uma placa de 2,0 m² de um aquecedor solar é capaz de gerar 19,4 x10⁶ J de calor ao longo de um dia ensolarado. Se o calor específico da água for igual a 4190 J/kg.K, qual será o número mínimo de placas necessárias para elevar, até o final do dia, a temperatura de 1000 litros de água de 22 ^o C para 60 ^o C, que está armazenada em um reservatório ideal?

• A)9
• B)7
• C)1
• D)5
• E)10

Para resolver este problema, é necessário calcular a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura da água de 22°C para 60°C. Para isso, utilizaremos a fórmula Q = mcΔT, onde Q é a quantidade de calor, m é a massa da água, c é o calor específico da água e ΔT é a variação de temperatura.

Primeiramente, precisamos encontrar a massa da água. Como a água tem um volume de 1000 litros, podemos converter esse valor para quilogramas: 1000 L = 1000 kg (pois a densidade da água é de aproximadamente 1 kg/L).

Agora, podemos calcular a quantidade de calor necessária:

Q = mcΔT

Q = 1000 kg x 4190 J/kg.K x (60°C - 22°C)

Q = 1000 kg x 4190 J/kg.K x 38 K

Q = 159,382,000 J

Agora, precisamos encontrar o número de placas necessárias para gerar essa quantidade de calor. Cada placa gera 19,4 x 10⁶ J de calor por dia, então:

159,382,000 J / (19,4 x 10⁶ J/placa) = 8,21 placas

Como não é possível ter uma fração de placa, o número mínimo de placas necessárias é de 9.

Portanto, a resposta certa é A) 9.

Vamos resolver esse problema de física juntos! Para encontrar a temperatura final do 1,25 kg de água, vamos utilizar a fórmula de mistura de temperaturas.

Primeiramente, vamos calcular a quantidade de calor que a água quente (0,25 kg) transfere para a água fria (1,0 kg). A fórmula para calcular a variação de energia é:

ΔE = m × c × ΔT

Onde ΔE é a variação de energia, m é a massa, c é a capacidade calorífica específica e ΔT é a variação de temperatura.

No caso da água quente, a variação de temperatura é de 100°C para a temperatura final (que vamos calcular). Então:

ΔE = 0,25 kg × 1,0 cal/g°C × (100°C - T)

Já a água fria absorve toda essa energia, portanto:

ΔE = 1,0 kg × 1,0 cal/g°C × (T - 0°C)

Como a energia transferida é a mesma, podemos igualar as duas expressões:

0,25 kg × 1,0 cal/g°C × (100°C - T) = 1,0 kg × 1,0 cal/g°C × (T - 0°C)

Agora, vamos resolver a equação para encontrar a temperatura final T:

25(100 - T) = 100T - 0

2500 - 25T = 100T

125T = 2500

T = 20°C

E, portanto, a resposta correta é a opção E) 20°C.

• A)40ºC
• B)50ºC.
• C)30ºC.
• D)34ºC
• E)20ºC.

Para resolver esse problema, precisamos aplicar a fórmula de mistura de calorimetria, que é dada por:

Q1 = -Q2

Onde Q1 é o calor perdido pela peça do cadáver e Q2 é o calor ganho pela água. Como a temperatura final é a mesma para ambos, podemos calcular a variação de temperatura de cada substância.

ΔT1 = Tf - 35ºC

ΔT2 = Tf - 20ºC

Em seguida, podemos calcular o calor perdido pela peça do cadáver e o calor ganho pela água, respectivamente.

Q1 = mc × c × ΔT1

Q2 = mc × c × ΔT2

Substituindo os valores dados, temos:

Q1 = 1 kg × 0,83 cal/gºC × ΔT1

Q2 = 0,8 kg × 1,0 cal/gºC × ΔT2

Como Q1 = -Q2, podemos igualar as duas expressões e resolver para Tf.

1 kg × 0,83 cal/gºC × ΔT1 = -0,8 kg × 1,0 cal/gºC × ΔT2

Desenvolvendo a equação, obtemos:

0,83 × (Tf - 35) = -0,8 × (Tf - 20)

0,83Tf - 29,05 = -0,8Tf + 16

1,63Tf = 45,05

Tf = 27,45ºC

Portanto, a resposta certa é B) 27,45ºC.

Analise o texto a seguir. Algor Mortis (resfriamento cadavérico). Sabe-se que o corpo humano perde calor por diversos mecanismos (convecção, evaporação, condução e irradiação), a razão de 1ºC a 1,5ºC por hora, igualando sua temperatura a do ambiente, no máximo até 24 horas após a morte. A lacuna do texto pode ser preenchida por vários dos termos descritos abaixo, exceto pela alternativa:

• A)Convecção.
• B)Evaporação.
• C)Condução
• D)Maceração.
• E)Irradiação.

Essa perda de calor é um processo natural que ocorre após a morte, e é influenciada por fatores como a temperatura do ambiente, a umidade e a circulação de ar. Além disso, é importante notar que a taxa de perda de calor pode variar dependendo de condições específicas, como a idade, o sexo e a saúde do indivíduo antes da morte.

Os mecanismos de perda de calor mencionados acima são fundamentais para a compreensão do processo de resfriamento cadavérico. A convecção, por exemplo, ocorre quando o corpo perde calor através do movimento do ar ou da água em contato com a pele. Já a evaporação é o processo pelo qual o corpo perde calor através da evaporação da água da pele e dos tecidos. A condução, por sua vez, é a transferência de calor através do contato direto entre o corpo e um objeto ou superfície.

Já a irradiação é o processo pelo qual o corpo perde calor através da emissão de ondas eletromagnéticas. No entanto, é importante notar que a maceração não é um mecanismo de perda de calor, mas sim um processo de decomposição dos tecidos após a morte.

Portanto, a resposta certa é D) Maceração, pois é a única opção que não é um mecanismo de perda de calor. É fundamental lembrar que a compreensão dos processos de perda de calor é essencial para a análise forense e para a determinação do tempo de morte.

Uma determinada pesquisa teve como objetivo principal analisar a utilização de chuveiros elétricos e o conforto que ofereciam aos seus usuários. Para isso, anotaram-se os seguintes valores médios aproximados:

Número de banhos observados:1625;
Temperatura média da água que entra no chuveiro: 18°C;
Temperatura média da água que sai do chuveiro:38°C;
Tempo médio de cada banho :10 min;
Vazão média do chuveiro:0,06 L/s.

A relação entre a quantidade de energia transferida para que uma porção de água mude a sua temperatura é dada por Q = m · c · Δθ. Sendo assim, baseando-se nos dados apresentados, podemos concluir que a quantidade de energia total dissipada pelo chuveiro durante um banho será, em kcal,

Dados: O calor específico da água:1,0 cal /g°C; Densidade da água: 1,0 kg/L.

• A)0,360
• B)7,20.
• C)72,0.
• D)720.
• E)3 600.

Vamos calcular a quantidade de energia total dissipada pelo chuveiro durante um banho. Primeiramente, precisamos calcular a massa de água que sai do chuveiro em 10 minutos. Podemos fazer isso usando a vazão média do chuveiro, que é de 0,06 L/s. Em 10 minutos, o chuveiro libera:

0,06 L/s × 600 s = 36 L

Como a densidade da água é de 1,0 kg/L, a massa de água que sai do chuveiro é:

36 L × 1,0 kg/L = 36 kg

Agora, podemos calcular a variação de temperatura da água, que é de 18°C a 38°C, ou seja, 20°C. Com esses dados, podemos aplicar a fórmula Q = m · c · Δθ:

Q = 36 kg × 1,0 cal/g°C × 20°C = 720 kcal

Portanto, a resposta correta é D) 720. Isso significa que o chuveiro elétrico dissipa cerca de 720 kcal de energia durante um banho de 10 minutos.

É importante notar que essa quantidade de energia dissipada pode variar dependendo de vários fatores, como a eficiência do chuveiro, a temperatura da água e o tempo de banho. Além disso, é fundamental lembrar que a utilização de chuveiros elétricos pode ter um impacto significativo no consumo de energia e, consequentemente, no meio ambiente.

No entanto, é importante ressaltar que os chuveiros elétricos também oferecem vários benefícios, como a comodidade e o conforto que proporcionam aos usuários. Além disso, eles podem ser mais práticos e eficientes do que outros métodos de aquecimento de água.

Em resumo, a quantidade de energia dissipada pelo chuveiro elétrico durante um banho depende de vários fatores, e é fundamental considerar tanto os benefícios quanto os impactos ambientais da utilização desses dispositivos.

Em uma casa moram quatro pessoas que utilizam um sistema de placas coletoras de um aquecedor solar para aquecimento da água. O sistema eleva a temperatura da água de 20° C para 60°C todos os dias.
Considere que cada pessoa da casa consome 80 litros de água quente do aquecedor por dia. A situação geográfica em que a casa se encontra faz com que a placa do aquecedor receba por cada metro quadrado a quantidade de 2,016 · 10 ⁸ J de calor do sol em um mês.
Sabendo que a eficiência do sistema é de 50%, a área da superfície das placas coletoras para atender à demanda diária de água quente da casa é de:

Dados: Considere um mês igual a 30 dias
Calor específico da água: c=4,2 J/g °C
Densidade da água: d=1kg/L

• A)2,0 m2
• B)4,0 m2
• C)6,0 m2
• D)14,0 m2
• E)16,0 m2

Para resolver esse problema, vamos começar calculando a quantidade de água quente consumida por dia pelas quatro pessoas. Cada pessoa consome 80 litros de água quente, então a quantidade total de água quente consumida é de 4 pessoas x 80 litros/pessoa = 320 litros.

Em seguida, vamos calcular a variação de temperatura da água. A temperatura inicial da água é de 20°C e a temperatura final é de 60°C, então a variação de temperatura é de 60°C - 20°C = 40°C.

Agora, vamos calcular a energia necessária para elevar a temperatura da água. A fórmula para calcular a energia é a seguinte: Energia = massa x calor específico x variação de temperatura. A massa da água é de 320 litros x 1 kg/L = 320 kg. O calor específico da água é de 4,2 J/g°C. Substituindo os valores, temos:

Energia = 320 kg x 4,2 J/g°C x 40°C = 53.760.000 J

Como a eficiência do sistema é de 50%, a energia que o sistema pode fornecer é de 53.760.000 J x 0,5 = 26.880.000 J.

Agora, vamos calcular a área da superfície das placas coletoras necessária para fornecer essa energia. A quantidade de calor que a placa do aquecedor recebe por metro quadrado é de 2,016 · 10^8 J em um mês. Como há 30 dias em um mês, a quantidade de calor que a placa recebe por metro quadrado em um dia é de 2,016 · 10^8 J / 30 dias = 6.72 · 10^6 J/dia.

Substituindo os valores, temos:

26.880.000 J = 6,72 · 10^6 J/dia x área

Área = 26.880.000 J / 6,72 · 10^6 J/dia = 16 m^2

Portanto, a área da superfície das placas coletoras necessária para atender à demanda diária de água quente da casa é de 16 m^2, que é a opção E.

Para calcular o calor absorvido pela água no processo, vamos dividir o problema em duas etapas: o aquecimento da água de 40°C para 100°C e a vaporização da água a 100°C.

No primeiro processo, a água absorve calor para aumentar sua temperatura. O calor absorvido pode ser calculado pela fórmula:

Q = m × c × ΔT

Onde Q é o calor absorvido, m é a massa de água (200g = 0,2 kg), c é o calor específico da água (1,0 cal/g°C) e ΔT é a variação de temperatura (100°C - 40°C = 60°C).

Substituindo os valores, obtemos:

Q = 0,2 kg × 1,0 cal/g°C × 60°C = 12000 cal

No segundo processo, a água se transforma em vapor a 100°C. O calor absorvido pode ser calculado pela fórmula:

Q = m × L

Onde Q é o calor absorvido, m é a massa de água (200g = 0,2 kg) e L é o calor latente de vaporização da água (540 cal/g).

Substituindo os valores, obtemos:

Q = 0,2 kg × 540 cal/g = 108000 cal

O calor total absorvido pela água é a soma dos calores absorvidos nos dois processos:

Qtotal = 12000 cal + 108000 cal = 120000 cal

Portanto, a resposta correta é A) 120000 cal.

É comum as pessoas tomarem café quente aos golinhos, para não queimarem a boca. Uma quantidade maior de café pode levar a pessoa a ter queimaduras que podem levar dias para deixarem de ser sentidas. Comparando grandes e pequenas quantidades de café, podemos chegar à conclusão que ambas têm diferentes efeitos em relação à temperatura e à capacidade de causar queimaduras.

• A)o mesmo calor específico, mas a capacidade térmica de pequenas quantidades de café é menor.
• B)o mesmo calor específico, mas a capacidade térmica de pequenas quantidades de café é maior.
• C)a mesma capacidade térmica, mas o calor específico de pequenas quantidades de café é menor.
• D)a mesma capacidade térmica, mas o calor específico de pequenas quantidades de café é maior.

Isso ocorre porque a capacidade térmica de uma substância é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de uma unidade de massa dessa substância em um grau Celsius. Quanto menor a quantidade de café, menor é a capacidade térmica. Portanto, mesmo tendo o mesmo calor específico, a temperatura de uma pequena quantidade de café pode ser alcançada mais rapidamente, aumentando o risco de queimaduras.

Além disso, é importante notar que a temperatura do café também pode variar de acordo com a forma como ele é preparado. Por exemplo, o café expresso pode ter uma temperatura mais alta do que o café coado. Isso porque o processo de preparo do café expresso envolve uma pressão mais alta, o que pode elevar a temperatura do líquido.

Em resumo, é fundamental ter cuidado ao consumir café quente, independentemente da quantidade. É importante tomar aos golinhos e esperar um pouco antes de beber novamente, para evitar queimaduras. Além disso, é importante estar ciente de que a capacidade térmica do café pode variar de acordo com a quantidade e a forma de preparo.

Mas, além disso, existem outros fatores que podem influenciar na temperatura do café. Por exemplo, o material do recipiente em que o café é servido pode afetar a temperatura. Um recipiente de metal, por exemplo, pode conduzir o calor mais rapidamente do que um recipiente de cerâmica.

Outro fator que pode influenciar na temperatura do café é a forma como ele é armazenado. Se o café for armazenado em um local quente, sua temperatura pode aumentar mais rapidamente do que se fosse armazenado em um local mais frio.

Portanto, é importante considerar todos esses fatores ao consumir café quente, para evitar queimaduras e desfrutar do seu sabor e aroma.

Vamos calcular a variação de temperatura sofrida pela água no corpo humano. Primeiramente, precisamos calcular a quantidade de água no corpo humano, que é 2/3 da sua massa. Portanto, para uma pessoa de 60 kg de massa, a quantidade de água é:

Quantidade de água = (2/3) x 60 kg = 40 kg

Como a densidade da água é 1 kg/l, a quantidade de água em litros é:

Quantidade de água em litros = 40 kg / 1 kg/l = 40 l

Agora, vamos calcular a energia consumida diariamente em calorias. A Organização Mundial de Saúde recomenda 2000 calorias alimentícias diariamente. Como 1 caloria alimentícia é igual a 1000 cal, a energia consumida diariamente é:

Energia consumida diariamente = 2000 calorias alimentícias x 1000 cal/caloria alimentícia = 2000000 cal

Para calcular a variação de temperatura sofrida pela água, precisamos dividir a energia consumida diariamente pela quantidade de água em gramas e pelo calor específico da água. O calor específico da água é 1 cal/g°C.

Variação de temperatura = Energia consumida diariamente / (Quantidade de água em gramas x Calor específico da água)

Variação de temperatura = 2000000 cal / (40000 g x 1 cal/g°C) = 50°C

Portanto, a resposta correta é D) 50°C.