Exercícios de Potência Térmica - 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

Pucpr Medicina 2025

Considere um recipiente contendo 350 g de água e 50 g de gelo fundente, ambos a 0 °C. Uma fonte térmica começa a fornecer calor a uma taxa constante para a mistura e observa-se que, após 5 min, há 400 g de água a 20 °C. Considerando que 80% do calor fornecido pela fonte foi absorvido pelo conteúdo do recipiente, e sendo C_água = 1cal / g⋅C, C_fusão = 80cal / g e 1 cal = 4 J, é CORRETO afirmar que a potência da fonte térmica é de:

A.100 W
B.150 W
C.200 W
D.250 W
E.300 W

Ver resposta e resolução da questão 1

Resposta: C

Quantidade de calor necessário para fusão do gelo:

$Q_{1} = m_{gelo} \cdot L_{fusão} = 50 g \cdot 80 cal / g \Rightarrow$
$Q_{1} = 4000 cal$

Quantidade de calor necessário para aquecer a água até 20°C:

$Q_{2} = m_{água} \cdot C_{água} \cdot Δ T_{água} = (350 + 50) g \cdot 1 \frac{cal}{g \cdot^{\circ} C} \cdot (20 - 0)^{\circ} C \Rightarrow$
$Q_{2} = 8000 cal$

Quantidade de calor útil cedido para o sistema:

$Q_{u ́ t i l} = Q_{1} + Q_{2} = (4000 + 8000) cal . ∴ Q_{útil} = 12000 cal$

Quantidade de calor útil em joules:

$Q_{útil} = 12000 cal \cdot \frac{4 J}{1 cal} ∴ Q_{útil} = 48000 J$

Quantidade total de calor fornecida pela fonte térmica:

$\{\begin{cases} Q_{útil} 80 % \\ Q_{fonte} 100 % \end{cases}$
$Q_{fonte} = \frac{Q_{útil} \cdot 100 %}{80 %} = \frac{48000 J \cdot 100}{80} Q_{fonte} = 60000 J$

A potência da fonte térmica, finalmente é:

$P_{fonte} = \frac{Q_{fonte}}{t} = \frac{60000 J}{5 \min \cdot \frac{60 s}{1 \min}} ∴ P_{fonte} = 200 W$

Questão 2

Puccamp Medicina 2025

Uma geladeira reduz de 25 °C a temperatura de 800 g de água no intervalo de tempo de 40 min, sem que ocorra mudança de estado. Sendo o calor específico da água igual a 1,0 cal/(g °C), a taxa com que essa massa de água perde calor durante esse processo é de

A.12 kcal/h.
B.30 kcal/h.
C.23 kcal/h.
D.18 kcal/h.
E.50 kcal/h.

Ver resposta e resolução da questão 2

Resposta: B

A taxa de calor $(\dot{Q})$ é a razão entre a variação da quantidade de calor pelo tempo gasto e a quantidade de calor sem haver mudança de fase (calor sensível).

$\dot{Q} = \frac{m \cdot c \cdot Δ T}{Δ t} = \frac{800 g \cdot 1 cal / g ° C \cdot 25 ° C}{40 \min \cdot \frac{1 h}{60 \min}} ∴ \dot{Q} = 30000 cal / h = 30 kcal / h$

Questão 3

Fatec 2020

Texto I

O branco açúcar que adoçará meu café

Nesta manhã de Ipanema

Não foi produzido por mim

Nem surgiu dentro do açucareiro por milagre

Vejo-o puro

E afável ao paladar

Como beijo de moça, água

Na pele, flor

Que se dissolve na boca. Mas este açúcar

Não foi feito por mim.

Este açúcar veio

Da mercearia da esquina e tampouco o fez o Oliveira,

Dono da mercearia.

Este açúcar veio

De uma usina de açúcar em Pernambuco

Ou no Estado do Rio

E tampouco o fez o dono da usina.

Este açúcar era cana

E veio dos canaviais extensos

Que não nascem por acaso

No regaço do vale.

Em lugares distantes, onde não há hospital

Nem escola,

Homens que não sabem ler e morrem de fome

Aos 27 anos

Plantaram e colheram a cana

Que viraria açúcar.

Em usinas escuras,

Homens de vida amarga

E dura

Produziram este açúcar

Branco e puro

Com que adoço meu café esta manhã em Ipanema.

GULLAR, F. “O Açúcar”. Toda poesia . Rio de Janeiro, Civilização Brasileira, 1980.

Texto II

não encontrado

* Texto da imagem: “Em 1888, a princesa Isabel assinou a Lei Áurea, mas nem todo mundo conseguiu ler.”

As informações contidas na imagem do texto II, localizadas no canto inferior direito, não foram reproduzidas, pois não interferem na resolução das questões apresentadas.

Atualmente, o cultivo da cana-de-açúcar está mais mecanizado. Porém, até 2005, o Instituto de Economia Agrícola (IEA) informava que um único boia-fria cortava cerca de 9 toneladas de cana em uma jornada aproximada de 12 horas de trabalho por dia. Além disso, o International Sugar Journal m ensura que 1 tonelada de cana de açúcar gera aproximadamente 1,7Gcal de energia e rende, em média, 150 kg de açúcar.

Com as informações fornecidas, podemos concluir, corretamente que, na jornada de um dia de trabalho, um boia-fria contribuía até 2005 com uma produção de energia e uma massa de açúcar, aproximada e respectivamente, de

Ver resposta e resolução da questão 3

Resposta: A

Usando análise dimensional, temos:

Quantidade de energia por hora $(\frac{E}{h})$ e por trabalhador:

$\frac{E}{h} = \frac{9 ton}{12 h} \cdot \frac{1, 7 Gcal}{1 ton} ∴ \frac{E}{h} = 1, 275 \frac{Gcal}{h} \approx 1, 3 \frac{Gcal}{h}$

Massa de açúcar por dia $(\frac{m}{d})$ de cada trabalhador:

$\frac{m}{d} = \frac{9 ton}{d} \cdot \frac{150 kg}{1 ton} ∴ \frac{m}{d} = 1350 \frac{kg}{d}$

Questão 4

Enem digital 2020

BTU é a sigla para British Thermal Unit (Unidade Térmica Inglesa), que é definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 libra (0,45 kg) de água de 59,5^∘ F a 60,5^∘ F sob pressão constante de 1 atmosfera. A unidade BTU é utilizada, de forma errônea, por diversos profissionais como sendo a potência de resfriamento do aparelho.

RODITI, I. Dicionário Houaiss de Física . Rio de Janeiro: Objetiva, 2005 (adaptado).

Como se pode representar corretamente a unidade de potência com base na definição de BTU?

A.BTU×h⁻¹
B.BTU×m²
C.BTU×h⁻¹×m²
D.BTU×h
E.BTU×m⁻²

Ver resposta e resolução da questão 4

Resposta: A

Através da análise dimensional, obtemos:

$Pot = \frac{Q}{Δt}$
$[Pot] = \frac{[Q]}{[Δt]} = \frac{BTU}{h}$
$[Pot] = BTU \cdot h^{- 1}$