Exercícios de Calor sensível - Física com o BFFísica com o BF

Tente resolver cada exercício antes de abrir a resposta. As resoluções ficam disponíveis logo abaixo de cada questão.

Questões desta lista

Questão 1

Fuvest 2026

Para muitas pessoas, um ovo perfeitamente cozido tem uma gema cremosa e uma clara firme. A gema atinge uma textura cremosa a 65°C, mas a clara fica totalmente firme a 85°C.

Métodos comuns de cozimento frequentemente resultam em um ovo com clara e gema duras (1), um ovo com clara dura e gema cremosa (2) ou um ovo com clara e gema cremosas (3).

Pesquisadores da Universidade de Nápoles, entretanto, perceberam que alternar o cozimento dos ovos em água a 100°C e 30°C a cada dois minutos, totalizando 32 minutos (4), faz com que as duas regiões do ovo (clara e gema) respondam de formas diferentes às temperaturas alternadas. Aplicando o método estudado (4), a temperatura da clara oscila antes de finalmente se estabilizar em torno de 85°C, enquanto a temperatura da gema sobe lentamente até atingir 67°C, quando chega à consistência desejada.

A figura a seguir compara o ovo cozido para cada um dos métodos descritos.

Di Lorenzo, E., Romano, F., Ciriaco, L. et al. “Periodic cooking of eggs”. Commun Eng 4, 5 (2025). Adaptado.

Suponha que, em cada método de cozimento, cada parte do ovo (clara e gema) seja aquecida de uma temperatura inicial de 20 ºC até as respectivas temperaturas finais apresentadas na figura. A quantidade de calor total recebida Qn pelo conjunto gema + clara para o método de cozimento (n = 1, 2, 3, 4), em ordem crescente, é:

Note e adote:

Calor específico a pressão constante: Clara: 3,8 J/g.K; Gema: 3,1 J/g.K. Massa do ovo = 50 g.

Assuma que a massa da clara seja igual à da gema.

Ver resposta e resolução da questão 1

Resposta: B

Usando-se a massa da clara igual à massa da gema e chamando-as apenas de m, os cálculos das quantidades de calor sensível em cada cozimento são dados pela soma dos calores sensíveis de clara e gema para cada processo.

A expressão para o calor sensível Q é dada pelo produto da massa, do calor específico do material aquecido e da diferença de temperatura.

$Q = m \cdot c \cdot ΔT$

$Q_{1} = m \cdot c_{c} \cdot ΔT + m \cdot c_{g} \cdot ΔT = m \cdot ΔT (c_{c} + c_{g}) = 25 \cdot (100 - 20) (3, 8 + 3, 1) ∴ Q_{1} = 13800 J Q_{2} = m \cdot c_{c} \cdot {ΔT}_{c} + m \cdot c_{g} \cdot {ΔT}_{g} = 25 \cdot 3, 8 \cdot (97 - 20) + 25 \cdot 3, 1 \cdot (82 - 20) ∴ Q_{2} = 12120 J Q_{3} = m \cdot c_{c} \cdot ΔT + m \cdot c_{g} \cdot ΔT = m \cdot ΔT (c_{c} + c_{g}) = 25 \cdot (65 - 20) (3, 8 + 3, 1) ∴ Q_{3} = 7762, 5 J Q_{4} = m \cdot c_{c} \cdot {ΔT}_{c} + m \cdot c_{g} \cdot {ΔT}_{g} = 25 \cdot 3, 8 \cdot (85 - 20) + 25 \cdot 3, 1 \cdot (67 - 20) ∴ Q_{4} = 9817, 5 J$

Logo, a ordem crescente é:

$Q_{3} < Q_{4} < Q_{2} < Q_{1}$

Questão 2

Fcmscsp 2026

Em um dia frio, uma pessoa esfrega suas mãos, uma na outra, para aquecê-las, como mostra a figura. Considere que, nesse movimento, a taxa com a qual a energia mecânica é dissipada pelo atrito seja de 20 J/s.

Imagem da questão 2 sobre teoria

Admitindo que a massa de cada uma das mãos seja 200 g e que o calor específico das mãos seja 4000J / (kg·°C), se toda a toda a energia mecânica dissipada pelo atrito for utilizada para aquecer suas mãos, essa pessoa deverá esfregá-las, para aumentar sua temperatura em 1,5°C, durante um intervalo de tempo de

Ver resposta e resolução da questão 2

Resposta: C

O intervalo de tempo necessário é de:

$P = \frac{mcΔθ}{Δt}$
$20 = \frac{2 \cdot 0, 2 \cdot 4000 \cdot 1, 5}{Δt}$
$Δt = 120 s = 2 \min$

Questão 3

Albert Einstein – Medicina 2026

Para aquecer um pouco de água, uma pessoa, em uma cidade no nível do mar, coloca 0,2 kg de água a 20°C em uma xícara dentro de um forno de micro-ondas de 1 200 W de potência e programa o forno para o tempo de um minuto e quarenta segundos. Adotando o valor de 4×10³ J / (kg·°C) para o calor específico da água e considerando que apenas 50% da energia elétrica consumida por esse forno são utilizados para aquecer a água, ao final do tempo programado a água na xícara terá atingido a temperatura de

A.95°C e não terá sido iniciada a vaporização.
B.100°C e terá sido iniciada a vaporização.
C.85°C e não terá sido iniciada a vaporização.
D.100°C e não terá sido iniciada a vaporização.
E.90°C e não terá sido iniciada a vaporização

Ver resposta e resolução da questão 3

Resposta: A

Ao nível do mar, ou seja, pressão normal de 1 atm, a água pura, entra em ebulição a 100°C, então, para a resolução da questão necessitamos calcular a temperatura final obtida com a entrega de energia útil do forno de micro-ondas sabendo que a sua eficiência é de 50%.

Cálculo da Energia Total Produzida (E):

O forno tem uma potência (P) de 1200 W e funciona por 1 minuto e 40 segundos (t = 100 s).

$E = P \cdot Δt = 1200 \cdot 100 ∴ E = 120000 J$

Cálculo da Energia Útil para o Aquecimento (Q):

Como apenas 50% da energia é aproveitada pela água:

$Q = 120000 \cdot 0, 50 ∴ Q = 60000 J$

Cálculo da variação de Temperatura atingida pelo aquecimento $(ΔT) :$

Usando a equação fundamental da calorimetria $(Q = m \cdot c \cdot ΔT),$ onde m = 0,2 kg e $c = 4000 J / (kg \cdot ° C) :$

$60000 = 0, 2 \cdot 4000 \cdot ΔT$
$60000 = 800 \cdot ΔT$
$ΔT = \frac{60000}{800} = 75 ° C$

Temperatura Final (T_f):

Como a água estava inicialmente a 20 °C:

$T_{f} = T_{i} + ΔT = 20 + 75 ∴ T_{f} = 95 ° C$

Conclusão:

Como a água não atingiu a temperatura de ebulição ao nível do mar, a vaporização pesada do sistema não começou, mas isso não implica que algumas moléculas de água não possam passar para a fase vapor antes do ponto de ebulição, porque a vaporização depende exclusivamente da energia individual de cada molécula em conseguir vencer a barreira da tensão superficial e a atração das moléculas vizinhas. Por esse motivo as águas dos rios e dos mares conseguem vaporizar sem entrar em ebulição. Assim, a alternativa de resposta [A] seria a mais adequada muito embora não está totalmente correta.

Questão 4

Uerj 2025

Para variar em 60 °C a temperatura de m quilogramas de água, foi utilizada toda a energia produzida pela queima de 100 g de etanol. Para essas condições, considere os seguintes valores:

– poder calorífico do etanol igual a 30,00 kJ/g;

– calor específico da água igual a 4,20 J/g °C.

O valor de m, em quilogramas, é aproximadamente igual a:

A.36
B.24
C.18
D.12

Ver resposta e resolução da questão 4

Resposta: D

[Resposta do ponto de vista da disciplina de Química]

$m_{etanol} = 100 g$
$P.C. etanol = 30, 00 kJ / g$
$1 g (etanol) — 30,00 kJ$
$100 g (etanol) – 3.000,00 kJ$
$Q = 3.000, 00 kJ (energia produzida para aquecer a água)$
$m_{água} = m; c_{água} = 4, 20 \frac{J}{g \cdot^{\circ} C}; Δ T = 60^{\circ} C$
$Q = m_{água} \times c_{água} \times Δ T$
$Q = m_{água} \times c_{água} \times Δ T$

[Resposta do ponto de vista da disciplina de Física]

Toda energia do aquecimento da água vem da queima do etanol que é o produto do calor específico pela sua massa:

$E_{etanol} = c_{etanol} \times m_{etanol}$

Como essa energia é a responsável pelo aquecimento da água que é dado pelo produto da massa de água, que queremos descobrir pelo calor específico e pela variação de temperatura, tem-se:

$E_{etanol} = Q_{água} = m_{água} \times c_{água} \times Δ T$

Unindo-se as duas equações e isolando-se a massa de água que queremos achar, obtém-se:

$c_{etanol} \times m_{etanol} = m_{água} \times c_{água} \times ΔT$
$m_{água} = \frac{c_{etanol} \times m_{etanol}}{c_{água} \times ΔT} = \frac{30 \frac{k J}{g} \times 100 g}{4, 2 \frac{J}{g \cdot ° C} \times 60^{\circ} C} . m_{água} = 11, 9 kg \approx 12 kg$

Questão 5

Uea-sis 2 2025

Em uma panela de alumínio encontram-se 300 g de água. A panela e a água estão inicialmente à temperatura de 20 °C. Sabendo que o calor específico da água é 1,0 cal / (g×°C), que o calor específico do alumínio é 0,2 cal / (g×°C), que a panela tem massa de 500 g e que a temperatura de ebulição da água é de 100 °C, a quantidade mínima de calor que a panela e a água devem absorver, para que a água atinja a temperatura de ebulição, é de

Ver resposta e resolução da questão 5

Resposta: D

Tanto a água e a panela têm que atingir a temperatura de ebulição da água, assim, calcula-se a quantidade de calor sensível para a água (Q₁) e para a panela de alumínio (Q₂), de acordo com a equação abaixo.

$Q = m \cdot c \cdot Δ T$

Calor sensível para a água:

$Q_{1} = 300 g \cdot 1, 0 cal / (g \times^{\circ} C) \cdot (100 - 20)^{\circ} C \Rightarrow$
$Q_{1} = 24000 cal$

Calor sensível para a panela de alumínio:

$Q_{2} = 500 g \cdot 0, 2 cal / (g \times^{\circ} C) \cdot (100 - 20)^{\circ} C \Rightarrow$
$Q_{2} = 8000 cal$

Quantidade mínima de calor que o sistema deve absorver:

$Q_{t o t} = Q_{1} + Q_{2} \Rightarrow$
$Q_{t o t} = 24000 cal + 8000 cal .$
$Q_{t o t} = 32000 cal = 32 kcal$

Questão 6

Udesc 2025

Mercúrio é o planeta mais próximo do Sol, e atinge uma temperatura média de 167°C. No entanto, Vênus, que está mais longe do Sol, é o planeta mais quente do sistema solar, com uma temperatura média de 464°C. A razão para isso é a densa atmosfera de Vênus, rica em dióxido de carbono (CO₂), que gera um efeito estufa extremo, aprisionando grandes quantidades de calor.

Da mesma forma, o efeito estufa na Terra tem sido intensificado por gases como CO₂ e metano (CH₄), o que está contribuindo para o aquecimento global.

Entre 1971 e 2020, 90% dos 380 x 10²¹ J de energia adicional acumulada no planeta foram absorvidos pelos oceanos, enquanto o restante foi responsável por aquecer a atmosfera e derreter as geleiras.

Disponível em: www.ipcc.ch/srocc/chapter/chapter-5/. Acesso em: 22 set. 2024.

Sabendo-se que a massa dos primeiros 1000 metros dos oceanos é de 1,4 x 10²¹ kg, o aumento médio da temperatura dos oceanos, nesse período, é de:

Ver resposta e resolução da questão 6

Resposta: C

O cálculo envolve a aplicação da equação fundamental da calorimetria para determinar a variação média de temperatura $(ΔT)$ dos oceanos.

Observação: O calor específico da água é uma constante física não fornecida, mas essencial para o cálculo. Usaremos $c_{água líq} = 4184 J / kg \cdot ° C$ (o calor específico da água líquida).

Cálculo da Energia Absorvida pelos Oceanos (Q)

A energia (Q) absorvida pelos oceanos corresponde a 90% da energia total acumulada:

$Q = E_{total} \cdot f_{oceano}$
$Q = 380 \times 10^{21} J \cdot 0, 9$
$Q = 342 \times 10^{21} J$

Cálculo do Aumento Médio de Temperatura $(ΔT)$

Utilizamos a fórmula do calor sensível da calorimetria, $Q = m \cdot c \cdot ΔT,$ onde Q é o calor trocado, m é a massa, c é o calor específico e $ΔT$ é a variação de temperatura.

Isolando $ΔT :$

$ΔT = \frac{Q}{m \cdot c}$

Substituindo os valores:

$ΔT = \frac{342 \times 10^{21} J}{1, 4 \times 10^{21} kg \cdot 4184 J / kg \cdot ° C} ΔT = \frac{342 \times 10^{21} J}{1, 4 \times 10^{21} kg \cdot 4184 J / kg \cdot ° C} ∴ ΔT \approx 0, 0584 ° C$

Questão 7

Espcex (Aman) 2025

Ao nível do mar, em um recipiente de capacidade térmica desprezível, misturamos 20 g de água líquida a 100°C com 80 g de água a 10°C. A mistura troca calor com o meio externo e atinge o equilíbrio térmico a uma temperatura de 20°C. Até atingir o equilíbrio térmico, a quantidade de calor que é trocada entre toda massa de água do recipiente e o meio externo é:

Dado: Considere o calor específico da água líquida igual a 1 cal/g°C

Ver resposta e resolução da questão 7

Resposta: D

Calor perdido pela água a 100°C:

$Q_{1} = m_{1} {cΔθ}_{1}$
$Q_{1} = 20 \cdot 1 \cdot (20 - 100)$
$Q_{1} = - 1600 cal$

Calor recebido pela água a 10°C:

$Q_{2} = m_{2} {cΔθ}_{2}$
$Q_{2} = 80 \cdot 1 \cdot (20 - 10)$
$Q_{2} = 800 cal$

Portanto, o calor trocado entre toda a massa de água do recipiente e o meio externo foi de:

$Q_{ext} = - 1600 cal + 800 cal = - 800 cal$

Questão 8

Enem PPL 2025

O manual de uso e instalação de um aquecedor solar traz, entre outras, as seguintes informações:

Volume do reservatório	400 L
Potência de apoio elétrico	2.000 W
Tensão	220 V
Corrente	9,5 A
Disjuntor	12,0 A

A potência de apoio refere-se à potência de um resistor, instalado no interior do reservatório, que serve para aquecer a água nos dias nublados e chuvosos. Considere que esse resistor é acionado quando a água atinge uma temperatura de 25°C e é desligado quando a temperatura atinge 35°C. Considere o calor específico da água igual a 1000 cal ⋅ kg⁻¹ ⋅°C^-1, 1 cal igual a 4,2 joules e a densidade da água equivalente a 1 kg ⋅ L⁻¹.

Com o reservatório cheio, a quantidade de energia dissipada nesse resistor, em watt-hora, é mais próxima de

Ver resposta e resolução da questão 8

Resposta: C

Massa de água no reservatório:

$d = \frac{m}{V}$
$1 \frac{kg}{L} = \frac{m}{400 L}$
$m = 400 kg$

Energia dissipada no resistor em Joules:

$Q = mcΔθ$
$Q = 400 kg \cdot 1000 \frac{cal}{kg \cdot ° C} \cdot (35 ° C - 25 ° C)$
$Q = 4 \cdot 10^{6} cal \overset{\times 4, 2}{\to} Q = 16, 8 \cdot 10^{6} J$

Convertendo:

$Q = 16, 8 \cdot 10^{6} Ws = \frac{16, 8 \cdot 10^{6} Ws}{3600 s / h}$
$Q ≅ 4, 7 \cdot 10^{3} Wh$

Questão 9

Ufpr 2024

Um dado objeto de massa constante m = 300g está a uma temperatura T₀ = 30°C. Seu calor específico vale C = 0, 4 J / g ⋅^∘ C. Esse objeto passa por um processo termodinâmico que retira uma dada quantidade de calor Q, de modo que o objeto chega à temperatura T = 10°C sem sofrer mudanças de estado físico. Em todo esse processo, seu calor específico é considerado constante.

Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da quantidade de calor Q retirada do objeto durante o processo.

Ver resposta e resolução da questão 9

Resposta: C

Da equação do calor sensível:

$Q = m c | T - T_{0} | = 300 \cdot 0, 4 \cdot | 10 - 30 | \Rightarrow Q = 2400 J \Rightarrow Q = 2, 4 k J$

Questão 10

Ufam-psc 1 2024

Na(s) questão(ões) em que forem necessárias, para o uso da aceleração da gravidade, adote g = 10 m/s², e adote a densidade da água igual a 1,0 g/cm³. Quando necessário, adote, ainda, os seguintes valores:

$sen 30 ° = \cos 60 ° = \frac{1}{2} = 0, 50$

$sen 60 ° = \cos 30 ° = \frac{\sqrt{3}}{2} = 0, 87$

$sen 45 ° = \cos 45 ° = \frac{\sqrt{2}}{2} = 0, 71$

Um equipamento utiliza um sistema de refrigeração a ar ou água para evitar seu superaquecimento. A massa de ar m₁ e a massa de água m₂ sofrem a mesma variação de temperatura e proporcionam a mesma refrigeração ao equipamento. Nesse caso, a razão m₁/m₂ é:

Dados: calor específico da água Imagem da questão 10 sobre teoria calor específico do ar

Ver resposta e resolução da questão 10

Resposta: A

Como a refrigeração nos dois sistemas é a mesma, pressupõe-se que as potências (P) são idênticas também.

Imagem da resolução da questão 10 sobre teoria

Como a potência é a razão entre energia (Q) e tempo Imagem da resolução da questão 10 sobre teoria tem-se:

Imagem da resolução da questão 10 sobre teoria

Assim, compara-se a energia térmica entre os dois sistemas usando-se a expressão do calor sensível, sabendo-se que as variações de temperaturas são também idênticas.

Imagem da resolução da questão 10 sobre teoria

È razoável perceber a proporcionalidade inversa entre massa e calor específico, assim, como o calor específico do ar é quatro vezes menor que o da água, a massa de ar deve ser quatro vezes maior que a massa de água para a mesma eficiência de refrigeração.