Exercícios de Termodinâmica e Calorimetria

1) Uma lâmpada incandescente tem uma potência de 100W. Supondo que toda a energia é convertida em calor e absorvida por uma amostra de 10 g de água pura a 0°. Quanto tempo será necessário para que a amostra atinja a temperatura de ebulição da água?

Adotar: 1cal = 4J e c(H²O)=1,0 cal/g°C

Adotar: 1cal = 4J e c(H²O)=1,0 cal/g°C

Determinar inicialmente a quantidade de calor necessária para que a amostra sofra a mudança de temperatura.

a) Q=m. c.ΔT ↔ Q=10g. 1cal/g°C. (0° -100°C) ↔ Q=1.000 cal ↔ Q= 4.000 J

b) P=Q/Δt ↔ Δt= Q/P ↔ Δt=(4000 J)/(100J/s) ↔ 40 s

2) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a uma determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20ºC para 60ºC em 4 minutos, sendo o calor especifico sensível da água 1,0 cal/g°C, pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, é:

6) Um bloco de cobre (c = 0,094 cal/g°C) de 1,2kg é colocado num forno até atingir o equilíbrio térmico. Nessa situação, o bloco recebeu 12 972 cal. A variação da temperatura sofrida, na escala Fahrenheit, é de: T-T0)

a) 12.972cal = 1200 g x 0,094 cal/g°C x (T-T0)

(T-T0) = 12972 / 112, 8

(T-T0) = 115°C

b) Convertendo isso em Fahrenheit.

(C/5) = (F-32) / 9

115 / 5) = (F-32) / 9

F - 32 = 9. 23

F = 207 + 32

F = 239 °F

3) Uma barra de cobre de massa 200g é retirada do interior de um forno, onde estava em equilíbrio térmico, e colocada dentro de um recipiente de capacidade térmica 46cal/°C que contém 200g de água a 20°C. A temperatura final de equilíbrio é de 25°C.

A temperatura do forno, em °C é aproximadamente igual a:

Dado: CCu = 0,03 cal/g°C

C=46cal/°C

m=200g

T0=20°C

T=25°C

Utilizando a mesma lógica do exercício 4 , resolveremos este, porém agora o recipiente participa da troca de calor, logo:

Q1 + Q2 + Q3 = 0 lembrete: Q=m. c.ΔT

a) Q1 = 200g x0,03 cal/g°C x (25-T0)

b) Q2 = 46 x 1,0 x (25-20) =230 cal (uma vez que 46 é a capacidade térmica e não o calor específico)

c) Q3 = 200.1.(25-20) = 1000cal

Assim:

6(25-T0)+230+1000=0

150 - 6T0 = -1230

- 6T0 = - 1230 - 150

- 6T0 = -1380

T0 = -1380/(-6)

T0 = 230°C

4)