Calorimetria

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EXERCÍCIOS DE FÍSICA - Professor Fabio Teixeira
CALORIMETRIA


1. (Ita 2007) A água de um rio encontra-se a uma velocidade inicial V constante, quando despenca de uma altura de 80 m, convertendo toda a sua energia mecânica em calor. Este calor é integralmente absorvido pela água, resultando em um aumento de 1 K de sua temperatura. Considerando 1 cal ¸ 4 J, aceleração da gravidade g = 10 m/s£e calor específico da água c = 1,0 calg­¢°C­¢, calcula-se que a velocidade inicial da água V é de
a) 10Ë2 m/s. b) 20 m/s. c) 50 m/s.
d) 10 Ë32 m/s. e) 80 m/s.

2. (Ufu 2005) Considere as informações a seguir:
20 g de um gás ideal contido em um recipiente de 15 litros é resfriado, diminuindo sua temperatura de 30 °C para 10 °C.

Pede-se:
a) se o volume do recipiente for mantido fixo e apressão exercida pelo gás nas paredes do recipiente diminuir 3000 N/m£ com o resfriamento, qual sua pressão quando a temperatura era de 30 °C?
b) se o gás, ao atingir 10 °C, sofre uma transição de fase, condensando-se, calcule a quantidade de calor liberada pelo gás ao ter sua temperatura reduzida de 30 °C para 10 °C, tornando-se líquido.

Dados: calor específico do gás = 0,2 cal/g.°C
calorlatente de vaporização = 10,0 cal/g

3. (Unifesp 2005) Uma esfera de aço de massa m = 0,20 kg a 200°C é colocada sobre um bloco de gelo a 0°C, e ambos são encerrados em um recipiente termicamente isolado.
Depois de algum tempo, verifica-se que parte do gelo se fundiu e o sistema atinge o equilíbrio térmico.
Dados:
coeficiente de dilatação linear do aço: ‘ = 11 × 10­§ °C­¢;
calor específico doaço: c = 450 J/(kg°C);
calor latente de fusão do gelo: L = 3,3 × 10¦ J/kg.
a) Qual a redução percentual do volume da esfera em relação ao seu volume inicial?
b) Supondo que todo calor perdido pela esfera tenha sido absorvido pelo gelo, qual a massa de água obtida?
4. (Unesp 2007) Antibióticos podem ser produzidos induzindo o crescimento de uma cultura de microorganismos em meios contendonutrientes e oxigênio. Ao crescerem, esses microorganismos respiram e, com a oxigenação, retiram energia dos alimentos, que em parte será utilizada para a sua sobrevivência, e a restante liberada na forma de energia térmica. Quando os antibióticos são produzidos em escala industrial, a cultura de microorganismos se faz em grandes tanques, suficientemente oxigenados, conhecidos como biorreatores. Devidoao grande volume de nutrientes e microorganismos, a quantidade de energia térmica liberada por unidade de tempo neste processo aeróbico é grande e exige um sistema de controle da temperatura para mantê-la entre 30 °C e 36 °C. Na ausência desse controlador, a temperatura do meio aumenta com o tempo. Para estimar a taxa de aquecimento nesse caso, considere que a cada litro de O‚ consumido no processoaeróbico sejam liberados aproximadamente 48 kJ de energia térmica. Em um tanque com 500000 litros de cultura, que pode ser considerado como meio aquoso, são consumidos 8750 litros de O‚ a cada minuto. Se o calor específico da água é 4,2 J/(g °C), calcule a variação da temperatura do meio a cada minuto do processo.

5. (Unesp 2007) Em um dia ensolarado, a potência média de um coletor solar paraaquecimento de água é de 3 kW. Considerando a taxa de aquecimento constante e o calor específico da água igual a 4200 J/(kg.°C), o tempo gasto para aquecer 30 kg de água de 25 °C para 60 °C será, em minutos, de
a) 12,5. b) 15. c) 18.
d) 24,5. e) 26.

6. (Ita 2007) Numa cozinha industrial, a água de um caldeirão é aquecida de 10°C a 20°C, sendo misturada, em seguida, à água a 80°C de umsegundo caldeirão, resultando 10Ø, de água a 32°C, após a mistura. Considere que haja troca de calor apenas entre as duas porções de água misturadas e que a densidade absoluta da água, de 1 kg/Ø, não varia com a temperatura, sendo, ainda, seu calor específico c = 1,0 cal g­¢°C­¢. A quantidade de calor recebida pela água do primeiro caldeirão ao ser aquecida até 20°C é de
a) 20 kcal. b) 50 kcal. c)...
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