Exercícios sobre trocas de calor
Adriana colocou 70 ml de café em uma xícara. Após tomar 20 ml do líquido, decidiu parar, pois o gosto não havia lhe agradado. O restante do café permaneceu na xícara exposto ao ambiente. Sabendo que o café sobressalente estava inicialmente a 75 °C, determine o módulo da quantidade de calor perdida pelo líquido para que a sua temperatura atingisse um valor correspondente a 25 °C.
Dados: Calor específico do café = 1 cal/g.°C; densidade do café = 1 g/cm3.
a) 2 Kcal
b) 2,5 Kcal
c) 3 Kcal
d) 1,5 Kcal
e) 1 Kcal
LETRA “B”
A quantidade de café a ser considerada é de 50 ml. Sendo assim, sabendo que a densidade considerada para o café foi de 1 g/cm3, podemos definir a massa do líquido a partir da equação da densidade.
d = m ÷ V
1 g/ cm3 = m ÷ 50 ml
Sabendo que a unidade ml corresponde à unidade cm3, temos:
1 g/ cm3 = m ÷ 50 cm3
m = 1 g/cm3 . 50 cm3
m = 50 g
Utilizando a equação para a quantidade de calor sensível, temos:
Q = m . c . ΔT
Q = 50 . 1 . ( 25 – 75 )
Q = 50 . 1 . (-50)
Q = - 2500 cal = - 2,5 Kcal
| Q | = 2,5 Kcal.
(Fatec) Um chuveiro elétrico de potência 4200 W é usado para aquecer 100 g de água por segundo em regime permanente. O calor específico da água é c = 4,2 J/g.°C. Despreze a possível perda de calor para o ambiente. Se a temperatura de entrada da água no chuveiro é de 23°C, sua temperatura de saída é de:
a) 28 °C
b) 33 °C
c) 38 °C
d) 41 °C
e) 45 °C
LETRA “B”
Considerando uma quantidade de 100 g de água e sabendo que a unidade watt (W) é dada em J/s (joules por segundo), podemos dizer que, em 1s, a energia fornecida para a massa de água foi de 4200 J. Sendo assim, temos:
Q = m . c . ΔT
4200 = 100 . 4,2 ( TFINAL – 23)
4200 = 420 ( TFINAL – 23)
TFINAL – 23 = 4200 ÷ 420
TFINAL – 23 = 10
TFINAL = 10 + 23
TFINAL = 33 °C
(UFG) O cérebro de um homem típico, saudável e em repouso consome uma potência de aproximadamente 16 W. Supondo que a energia gasta pelo cérebro em 1 min fosse completamente usada para aquecer 10 ml de água, a variação de temperatura seria de, aproximadamente:
DADOS: densidade da água: 1,0 x 103 kg/m3; calor específico da água: 4,2 x 103 J/kg °C)
a) 0,5 °C
b) 2 °C
c) 11 °C
d) 23 °C
e) 48 °C
LETRA "D"
Sabendo que a potência é fruto da razão entre a energia (E) consumida e o intervalo de tempo (Δt) e que 1 min corresponde a 60 s, temos:
P = E ÷ Δt
16 = E ÷ 60
E = 16 . 60
E = 960 J
A energia consumida pelo cérebro em repouso é de 960 J.
-
Determinando a massa de água:
10 ml correspondem a 10 cm3 de água; 10 cm3 = 10 x 10 – 6 m3 = 1 x10 – 5 m3.
Por meio da equação de densidade, temos:
d = m ÷ V
1,0 x 103 = m ÷ 1 x10 – 5
m = 1,0 x 103 . 1 x10 – 5
m = 1,0 x 10 -2 kg
Aplicando a equação da quantidade de calor sensível, temos:
Q = m . c . ΔT
960 = 1,0 x 10 -2 . 4,2 x 103 . ΔT
960 = 4,2 x 10 . ΔT
960 = 42 . ΔT
ΔT = 22,8 °C ≈ 23°C
A embalagem de um produto alimentício traz a informação de que a quantidade de calorias existentes em uma porção de 240 ml de seu conteúdo é 150 Kcal. Qual seria a variação de temperatura de 30 kg de água se toda a energia disponível em 1200 ml desse determinado alimento fosse completamente utilizada para aquecê-la?
DADOS: 1 Kcal = 4,0 kJ; calor específico da água: 4 KJ/kg °C
a) 25 °C
b) 30 °C
c) 15 °C
d) 10 °C
e) 5 °C
LETRA “A”
A energia disponível em 1200 ml do alimento é 5 vezes maior que aquela disponível em 240 ml (240 x 5 = 1200). Sendo assim, a energia será:
150 Kcal . 5 = 750 Kcal
Sabendo que cada Kcal corresponde a 4 KJ, temos: 750 Kcal . 4 = 3000 KJ
Aplicando a equação da quantidade de calor sensível, temos:
Q = m . c . ΔT
3000 = 30. 4 . ΔT
ΔT = 3000 ÷ 120
ΔT = 25°C
