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Exercícios sobre calor sensível e calor latente
Um professor, para ilustrar o aquecimento de uma amostra de água, posiciona um recipiente condutor sobre uma fonte de calor, com um termômetro construído por ele mesmo. Os alunos observam a temperatura da amostra subir de forma gradativa até atingir um valor, mantendo-se constante. Mesmo sem ver o número da escala utilizada, os alunos podem afirmar que:
a) a temperatura da água ultrapassou os 100 °C.
b) a temperatura da água não chegou em 100 °C.
c) a temperatura da água chegou aos 100 °C e depois regrediu.
d) a temperatura da água parou em 100 °C.
Alternativa: D.
A água, na sua forma líquida, se mantém nesse estado em um intervalo de 0 °C e 100 °C. Conforme a água se aquece, ao chegar em 100 °C, a amostra irá começar um processo de mudança de estado, deixando de absorver calor sensível e passando a absorver calor latente.
Cuidando da refeição, um pai de família esquece a colher em uma panela que está em contato com a chama do fogão. Posteriormente, ao pegar a colher, ele se queima e rapidamente seu filho explica que:
a) a colher absorve calor latente, aquecendo-se.
b) a colher absorve calor sensível, pois mudou de estado.
c) a colher absorve calor sensível, aquecendo-se.
d) a colher absorve calor latente, mudando de estado.
Alternativa: C.
Trocas de calor sensível, como a observada na questão, proporcionam mudanças de temperatura sem promover mudanças de estado físico.
Um atendente de fast-food serve o refrigerante do seu cliente com metade do copo cheio de gelo. Após alguns minutos, o copo devidamente fechado mantém uma parte do refrigerante em meio a uma porção de gelo. A temperatura dentro do copo:
a) só pode ser 0 °C, pois não pode existir gelo em temperaturas acima e água em temperaturas abaixo.
b) só pode estar abaixo de 0 °C, garantindo a existência de gelo e água simultaneamente.
c) só pode estar acima de 0 °C, pois existe água na composição do refrigerante.
d) só pode estar abaixo de 0 °C, pois existia mais gelo que refrigerante no copo.
Alternativa: A.
De acordo com os diagramas de fases da água, a única temperatura onde é possível encontrar água e gelo é 0 °C.
Para ferver 1 litro de água em uma panela, um aluno gastou cerca de 20 minutos ao usar a boca mais potente do seu fogão. Porém, ao analisar as trocas de calor envolvidas, ele chegou à conclusão de:
a) que a água só precisa chegar em 100 °C e depois não requer mais nenhuma troca de calor.
b) que a água, após chegar em 100 °C, precisa continuar trocando calor para ativar sua mudança de estado.
c) que a água pode ferver antes de chegar em 100 °C por conta da potência da boca do fogão.
d) que a água só precisa de calor latente durante seu aquecimento.
Alternativa: B.
Para que possa ferver, a água deve atingir a temperatura de 100 °C após o seu aquecimento. Após esse ponto, o calor absorvido pela amostra será na forma de calor latente, sem variação de temperatura.
Para passar roupa, uma pessoa usa o ferro devidamente aquecido na sua base metálica. Com medo de derreter a base do ferro, a pessoa desliga na tomada a cada intervalo de tempo que deixa o ferro em repouso. A precaução da pessoa:
a) faz sentido, pois o ferro pode se aquecer até passar por um processo de fusão na sua base.
b) faz sentido, pois o ferro pode derreter o plástico ao redor da base metálica.
c) não faz sentido, pois tanto o metal como o plástico ao redor da base possuem pontos altos de fusão.
d) não faz sentido, pois tanto o metal como o plástico ao redor da base possuem pontos baixos de fusão.
Alternativa: C.
Para derreter, um material precisa atingir seu ponto característico de fusão. No caso do metal, é praticamente impossível que a temperatura do aquecimento seja necessária para dar início a esse processo.
Uma criança, ao colocar um cubo de gelo na boca, sente imediatamente uma sensação de frio. Isso ocorre porque:
a) o calor latente do gelo aquece seus dentes.
b) o gelo absorve calor latente do corpo para derreter.
c) o gelo absorve calor sensível do corpo para derreter.
d) o calor sensível do gelo aquece os dentes.
Alternativa: B.
Para mudar de estado físico, é necessário que gelo absorva calor na forma de calor latente.
Quando uma amostra de água, durante o aquecimento, transforma-se em vapor após atingir uma temperatura constante, pode-se ainda afirmar que existe uma absorção contínua de energia da fonte de calor. Essa energia se chama:
a) calor específico.
b) calor sensível.
c) calor latente.
d) capacidade térmica.
Alternativa: C.
A vaporização, ou ebulição, exige calor latente, pois ocorre uma mudança de estado físico sem mudança de temperatura.
Um recipiente de alumínio, ao ser colocado no freezer, esfria rapidamente. Podemos usar essa situação como um exemplo de:
a) calor latente, pois há mudança de estado.
b) calor latente, pois há apenas mudança de temperatura.
c) calor sensível, pois há apenas mudança de temperatura.
d) calor sensível, pois há mudança de estado.
Alternativa: C.
No exemplo em questão, existe apenas o resfriamento do alumínio. Portanto, apenas trocas de calor sensível.
(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.
a) 960 cal
b) 900 cal
c) -450 cal
d) -800 cal
e) -820 cal
Alternativa: D.
Calor perdido pela água a 100°C:
Q1 = m1cΔθ1
Q1 = 20 · 1 · (20 - 100)
Q1 = -1600 cal
Calor recebido pela água a 10°C:
Q2 = m2cΔθ2
Q2 = 80 · 1 · (20 - 10)
Q2 = 800 cal
Portanto, o calor trocado entre toda a massa de água do recipiente e o meio externo foi de:
Qext = - 1600 cal + 800 cal = - 800 cal
(PUC-RJ 2023) Em um calorímetro perfeito são colocados 10 g de gelo a 0°C e 10 g de água a 80°C.
Qual é, em Celsius, a temperatura final do sistema?
Dado:
- cágua = 1,0 cal/g °C
- Lfusão água = 80/cal g
a) 80
b) 73
c) 40
d) 20
e) 0
Alternativa: E.
Calor necessário para que todo o gelo derreta:
Qfusão = mgelo Lfusão
Qfusão = 10 · 80
Qfusão = 800 cal
Calor perdido para que a água chegue a 0 °C:
Qágua = mágua cágua Δθágua
Qágua = 10· 1 · (0 - 80)
Qágua = - 800 cal
Como Qfusão + Qágua = 0, a temperatura de equilíbrio será de 0 °C.
(Famerp 2023) Na internet, encontra-se a informação que para gelar 20 garrafas de refrigerante são necessários 10 kg de gelo. Considere que as temperaturas iniciais do gelo e das garrafas sejam, respectivamente, 0 °C e 25 °C, que todo o gelo se funda e que a temperatura final de equilíbrio seja 0 °C. Sabendo que todo o calor cedido pelo gelo foi absorvido pelas garrafas e que o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g, a capacidade térmica de cada garrafa de refrigerante é
a) 1 200 cal/°C.
b) 3 200 cal/°C.
c) 32 000 cal/°C.
d) 1 600 cal/°C.
e) 40 000 cal/°C.
Alternativa: D.
Para o equilíbrio térmico, devemos ter:
Qgelo+Qgarrafas=0mgeloLfusão+20CgarrafaΔθgarrafa=010000·80+20Cgarrafa·(0−25)=0800000−500Cgarrafa=0∴Cgarrafa=1600 cal°C
(Eam 2022) Em um dia de verão bastante quente, visando beber uma água gelada durante o serviço, o sargento "SAFO" enche um recipiente com 2 kg de gelo filtrado a 0°C. Determine a quantidade de calor necessário apenas para fundir todo o gelo que o sargento inseriu no recipiente. Considere que o evento ocorre à pressão atmosférica e assinale a opção correta.
Dado: calor latente de fusão do gelo = 80°cal/g.
a) 40 kcal
b) 80 kcal
c) 120 kcal
d) 160 kcal
e) 200 kcal
Alternativa: D.
A quantidade de calor necessário para fundir todo o gelo é de:
Q = mL
Q = 2000 · 80
∴Q = 160 kcal
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