Exercícios de Calor Sensível e Latente

A partir dos conceitos de capacidade térmica, calor específico e calor sensível, avalie as afirmações abaixo. Coloque V para verdadeiro ou F para falso. Em seguida assinale a alternativa com a sequência correta.

(     ) Um cubo de gelo que possui calor latente de fusão igual a 80 cal/g, massa igual a 100 g e a temperatura de 0°C, precisa de 8000 cal para fundir e obter água a 0°C.

(     ) Calor sensível é a quantidade de calor que um grama de uma substância precisa ganhar ou perder para mudar de uma fase para outra.

(     ) 200 g de água com calor específico de 1 cal/g°C tem capacidade térmica de 200 cal/°C.

(     ) O calor específico da água em qualquer estado é 1 cal/g°C.

Um projétil de chumbo está a uma temperatura de 175 °C quando atinge uma parede e nela se aloja. Considere que 25% da energia cinética do projétil imediatamente antes da colisão permaneça nele como energia interna.

Dados:

– calor específico do chumbo: 125 J/(kg.°C);

– temperatura de fusão do chumbo: 327 °C;

– calor latente de fusão do chumbo: 26.000 J/kg.

Se a energia interna que permanece após o projétil atingir a parede é justamente a mínima para que ocorra a fusão total do chumbo, a velocidade do projétil imediatamente antes da colisão, em m/s, é:

Observe a figura abaixo:

A figura acima parte da curva aquecimento de uma massa m de água, expressa cm^∘θ em função do tempo. No eixo do tempo, t_r corresponde ao último instante em que toda a massa m estava no estado sólido, a uma temperatura de 7,5^∘θ. Considerando que a massa m recebe calor exclusivamente a partir de uma fonte térmica a uma taxa constante e igual a 7.500 cal/min, e desprezando perdas de calor da água para o ambiente e/ou para o recipiente que o contém, é correto afirmar que o instante t_e é igual a:

Dados: t_r = 10s; c_água = 1cal / g^∘ C; e L_{fusão, gelo} = 80 cal / g.

Uma curva de aquecimento e resfriamento é o gráfico que mostra a variação de temperatura de uma amostra de uma substância quando aquecida ou resfriada, incluindo eventuais mudanças de estado físico. O gráfico a seguir mostra a evolução da temperatura de 500 gramas de gelo, aquecido por uma fonte contínua de calor, à pressão de 1 atmosfera, até se transformar em vapor superaquecido, como função de tempo de aquecimento.

A partir da análise do gráfico, pode-se dizer que:

I. A amostra passa por duas mudanças de estado físico ao longo do tempo de observação.

II. A amostra passa por três mudanças de estado físico ao longo do tempo de observação.

III. Considerando o calor específico do gelo igual a 0,50cal / g^∘ C e o calor latente de fusão igual a 80cal / g. a quantidade de calor absorvida pelo sistema do instante inicial (t = 0s) ao instante t2 é de 42500 cal.

IV. Considerando o calor específico da água igual a 1,0cal / g^∘ C e o calor latente de vaporização igual a 540cal / g. a quantidade de calor absorvida pelo sistema entre os instantes t2 e t4 é de 270 cal.

São CORRETAS as assertivas:

O diagrama (fora de escala) a seguir mostra os resultados de um experimento no qual uma porção de água com 300g, foi aquecida por uma fonte de calor:

Desprezando-se quaisquer perdas de calor para o ambiente e considerando que a potência média da fonte de calor foi mantida durante todo o experimento, podemos afirmar que a informação do tempo que falta no diagrama é:

Dados: c = 1,0 calg^−1∘ C⁻¹, L_{vaporizaçāo} = 540cal / g

Em um calorímetro ideal contendo 200,0g de água a 20°C, colocam-se 50,0g de gelo a -10°C e espera-se atingir o equilíbrio térmico. Diante do exposto, a temperatura do equilíbrio térmico será

Dados:

Calor específico da água 1,0 cal / g⋅°C, calor específico do gelo 0,5 cal / g⋅°C, calor latente de fusão do gelo 80,0 cal/g.

Em um calorímetro perfeito são colocados 10 g de gelo a 0°C e 10 g de água a 80°C.

Qual é, em Celsius, a temperatura final do sistema?

Dado:

c_água = 1,0 cal/g °C

L_fusão água=80/cal g

Um suco concentrado de hortelã foi preparado e colocado em uma forma de gelo para congelar. Desse modo, ao se desejar tomar um copo de chá mate frio, cubinhos de suco de hortelã podem ser acrescentados, dando mais sabor e frescor à bebida. Para preencher a forma de gelo, foram preparados 500 g de suco concentrado de hortelã. Admitindo que as constantes calorimétricas desse suco possam ser igualadas às da água, sendo, assim, o calor específico do suco igual a 1cal / (g×°C), o calor latente de solidificação igual a – 80 cal/g e a temperatura de solidificação igual a 0 °C, se a temperatura inicial do suco concentrado de hortelã era de 20 °C, o valor absoluto da quantidade de calorias que o congelador deverá retirar desses 500 g de suco concentrado de hortelã, para que sejam feitos cubos à temperatura de 0 °C, é

Ao cozinhar frango para ser desfiado, um chefe de cozinha guarda no congelador o caldo que seria descartado, em porções de 1500 g. Quando quiser preparar alguma receita que conte com o sabor de frango, em vez de usar produtos industrializados, utiliza seu caldo congelado.

Para usá-lo, deve desenformar o caldo congelado diretamente em uma panela. Rapidamente, a temperatura do caldo congelado chega a 0 °C. A partir daí, imaginando que o caldo se comporte termicamente de modo semelhante à água, entendendo que o calor latente de fusão é igual a 80 cal/g, que a temperatura de fusão é 0 °C e que, quando líquido, o calor específico seja igual a 1 cal / (g×^∘ C), a quantidade de calor que essa quantidade de 1500 g de caldo tem que receber para que chegue à temperatura de 100 °C é de

O processo para produzir o vergalhão de aço inicia com a fusão da sucata e toda a matéria prima – ferro bruto, seguida do tratamento e posterior solidificação do aço. Para fundir a sucata e todo o ferro bruto, o forno opera a 1500 °C.

Desconsiderando a troca de calor do forno com o meio e assumindo que a temperatura inicial do material a ser colocado no forno é 50 ºC, o calor específico do ferro é 0,1cal / (g⋅^∘ C) e o calor latente de fusão do ferro é 64 cal/g, assinale a alternativa que apresenta corretamente a ordem de grandeza da energia necessária para esse forno fundir 200 toneladas (2⋅10⁸ g) de sucata e ferro bruto.