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Exercícios sobre trocas de calor

Exercícios de Física

Estes exercícios sobre trocas de calor testarão seus conhecimentos a respeito da equação da quantidade de calor sensível, uma das equações fundamentais da Calorimetria. Publicado por: Joab Silas da Silva Júnior
questão 1

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

questão 2

(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

questão 3

(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

questão 4

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

respostas
Questão 1

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.

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Questão 2

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

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Questão 3

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

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Questão 4

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

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