|
|
Física Térmica Calor Latente Trocas de calor com mudança de estado |
01-(ENEM-MEC)
A Terra é cercada pelo vácuo espacial e, assim, ela só perde energia ao irradiá-la para o espaço.
O aquecimento global que se verifica hoje decorre de pequeno desequilíbrio energético, de cerca de 0,3%, entre a energia que a Terra recebe do Sol e a energia irradiada a cada segundo, algo em torno de 1 W/m2. Isso significa que a Terra acumula, anualmente, cerca de 1,6.1022 J. Considere que a energia necessária para transformar 1 kg de gelo a 0°C em água líquida seja igual a 3,2.105 J. Se toda a energia acumulada anualmente fosse usada para derreter o gelo nos pólos (a 0°C), a quantidade de gelo derretida anualmente, em trilhões de toneladas, estaria entre
a) 20 e 40. b) 40 e 60. c) 60 e 80. d) 80 e 100. e) 100 e 120.
02-(ENEM-MEC)
Em nosso cotidiano, utilizamos as palavras “calor” e “temperatura” de forma diferente de como elas são usadas no meio científico. Na linguagem corrente, calor é identificado como “algo quente” e temperatura mede a “quantidade de calor de um corpo”. Esses significados, no entanto, não conseguem explicar diversas situações que podem ser verificadas na prática.
Do ponto de vista científico, que situação prática mostra a limitação dos conceitos corriqueiros de calor e temperatura?
a) A temperatura da água pode ficar constante durante o tempo em que estiver fervendo.
b) Uma mãe coloca a mão na água da banheira do bebê para verificar a temperatura da água.
c) A chama de um fogão pode ser usada para aumentar a temperatura da água em uma panela.
d) A água quente que está em uma caneca é passada para outra caneca a fim de diminuir sua temperatura.
e) Um forno pode fornecer calor para uma vasilha de água que está em seu interior com menor temperatura do que a dele.
03-(ENEM-MEC) A água apresenta propriedades físico-químicas que a coloca em posição de destaque como substância essencial à vida. Dentre essas, destacam-se as propriedades térmicas biologicamente muito importantes, por exemplo, o elevado valor de calor latente de vaporização. Esse calor latente refere-se à quantidade de calor que deve ser adicionada a um líquido em seu ponto de ebulição, por unidade de massa, para convertê-lo em vapor na mesma temperatura, que no caso da água é igual a 540 calorias por grama.
A propriedade físico-química mencionada no texto confere à água a capacidade de
a) servir como doador de elétrons no processo de fotossíntese.
b) funcionar como regulador térmico para os organismos vivos.
c) agir como solvente universal nos tecidos animais e vegetais.
d) transportar os íons de ferro e magnésio nos tecidos vegetais.
e) funcionar como mantenedora do metabolismo nos organismos vivos.
Exercícios com características de ENEM
04-(FUVEST-SP) O gráfico representa, em função do tempo, a leitura de um termômetro que mede a temperatura de uma substância inicialmente no estado sólido, contida num recipiente. O conjunto é aquecido uniformemente numa chama de gás, a partir do instante zero; depois de algum tempo o aquecimento é desligado. A temperatura de fusão da substância é, em oC:
a) 40 b) 45 c) 50 d) 53 e) 55
05-(IFSP-SP)
Um estudante de física, ao nível do mar, possui um aquecedor de imersão de 420 W de potência e o coloca dentro de uma panela
contendo 2 litros de água a 20°C. Supondo que 80% da energia dissipada seja absorvida pela água, o intervalo de tempo necessário para que 20% dessa água seja vaporizada será aproximadamente de
Dados:
calor específico da água: 1,0 cal/g°C
Calor Latente de vaporização da água: 540 cal/g
Densidade absoluta da água: 1,0 kg/L
1 cal = 4,2 J
a) 1 h e 13 minutos. b) 1 h e 18 minutos. c) 1 h e 25 minutos. d) 1 h e 30 minutos.
e) 2 h e 10 minutos.
06-(UFAC-AC) Em geral, a temperatura do ser humano é constante e igual a 37°C. A hipotermia é caracterizada pela redução da temperatura padrão de nosso corpo. A Medicina faz o uso controlado da hipotermia, em determinadas cirurgias cerebrais e
cardíacas. Esse procedimento diminui o consumo de oxigênio do cérebro e do coração, bem como reduz a chance de danos ocasionados pela falta de circulação do sangue. Suponha que um paciente, de massa 60 kg, seja submetido a uma cirurgia de coração. A temperatura inicial de seu corpo é 37°C e pretende-se diminuí-la para 30°C. Considere o calor específico do corpo humano igual a 1,0 cal/g.°C e o calor latente de fusão do gelo igual a 80 cal/g. A massa mínima de gelo necessária para diminuir a temperatura do paciente até 30°C é:
a) 10 g b) 4,25 g c) 4,25 kg d) 5,25 g e) 5,25 kg
07-(PUC-RJ) Uma quantidade de água líquida de massa m = 200 g, a uma temperatura de 30 oC, é colocada em um calorímetro
junto a 150 g de gelo a 0 oC. Após atingir o equilíbrio, dado que o calor específico da água é ca = 1,0 cal/(g . oC) e o calor latente de fusão do gelo é L = 80 cal/g, calcule a temperatura final da mistura gelo + água.
a) 10ºoC b) 15 oC c) 0 oC d) 30 oC e) 60 oC
08-(ITA-SP) Um vaporizador contínuo possui um bico pelo qual entra água a 20 oC, de tal maneira que o nível de água no
vaporizador permanece constante. O vaporizador utiliza 800 W de potência, consumida no aquecimento da água até 100 oC e na sua vaporização a 100 oC. A vazão de água pelo bico é em mililitro por segundo:
Dados: calor específico da água = 1 cal/g °C; calor latente de vaporização da água = 540 cal/g; densidade da água = 1 g/ml; 1 cal = 4,2 J
a) 0,31 b) 0,35 c) 2,4 d) 3,1 e) 3,5
09-(UNICAMP-SP) Em um dia quente, um atleta corre dissipando 750 W durante 30 minutos. Suponha que ele só transfira esta
energia para o meio externo, através da evaporação do suor, e que todo seu suor seja aproveitado para sua refrigeração.
Adote L = 2 500 J/g para o calor latente de evaporação da água na temperatura ambiente.
a) Qual é a taxa de perda de água no atleta em kg/min?
b) Quantos litros de água ele perde nos 30 min de corrida?
10-(UNESP-SP) A figura mostra os gráficos das temperaturas em função do tempo de aquecimento, em dois experimentos separados, de dois sólidos, A e B, de massas iguais, que se liquefazem durante o processo. A taxa com que o calor é transferido no aquecimento é constante e igual nos dois casos.
Se TA e TB forem as temperaturas de fusão e LA e LB os calores latentes de fusão de A e B, respectivamente, então
a) TA > TB e LA > LB. b) TA > TB e LA = LB. c) TA > TB e LA < LB. d) TA < TB e LA > LB. e) TA < TB e LA = LB.
11-(FUVEST-SP-011)
Um forno solar simples foi construído com uma caixa de isopor, forrada internamente com papel alumínio e
50 cm. Dentro desse forno, foi colocada uma pequena panela contendo 1 xícara de arroz e 300 mL de água à temperatura ambiente de 25°C. fechada com uma tampa de vidro de 40 cm x
Suponha que os raios solares incidam perpendicularmente à tampa de vidro e que toda a energia incidente na tampa do forno a atravesse e seja absorvida pela água. Para essas condições, calcule:
a) A potência solar total P absorvida pela água.
b) A energia E necessária para aquecer o conteúdo da panela até 100°C.
c) O tempo total T necessário para aquecer o conteúdo da panela até 100°C e evaporar 1/3 da água nessa temperatura (cozer o arroz).
12-(UNICAMP-SP)
Na preparação caseira de um chá aconselha-se aquecer a água até um ponto próximo da fervura, retirar o aquecimento e, em seguida, colocar as folhas da planta e tampar o recipiente. As folhas devem ficar em processo de infusão por alguns minutos.
Caso o fogo seja mantido por mais tempo que o necessário, a água entrará em ebulição. Considere que a potência fornecida pelo fogão à água é igual a 300 W, e que o calor latente de vaporização da água vale 2,25.103 J/g. Mantendo-se o fogo com a água em ebulição e o recipiente aberto, qual é a massa de água que irá evaporar após 10 minutos?
a) 18 g. b) 54 g. c) 80 g. d) 133 g.
Dados --- L = 2,2.103 J/g --- P = 300 W --- ∆t = 10 min = 600 s --- quantidade de calor liberada pelo fogão --- P=Q/∆t ---Q=P.∆t --- Q=m.L ---P. ∆t=m.L --- m=P.∆t/L=300.600/2,25.103 --- m=80g ---
R- C
13-(PUC-RJ) Um cubo de gelo dentro de um copo com água resfria o seu conteúdo. Se o cubo tem 10 g e o copo
com água tem 200 ml e suas respectivas temperaturas iniciais são 0 oC e 24 oC, quantos cubos de gelo devem ser colocados para baixar a temperatura da água para 20 oC? (Considere que o calor específico da água é ca = 1,0 cal/(g oC), o calor latente de fusão do gelo L = 80 cal/g, e a densidade da água, d = 1 g/ml)
a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5
14-(UEG-GO) Considere que um bloco de gelo, inicialmente a 0 ºC, seja aquecido a uma taxa constante.
Um tempo t é necessário para transformar o bloco de gelo completamente em vapor d’água a 100 ºC. O que se tem após o tempo t/2?
Considere: calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g; calor específico da água = 1 cal/g.°C e calor latente de vaporização da água = 540 cal/g.
a) Água a uma temperatura entre 0 ºC e 100 ºC. b) Apenas gelo a 0 ºC. c) Uma mistura de água e vapor a 100 ºC.
d) Uma mistura de gelo e água a 0 ºC.
15-(UNIFESP-SP) Em dias muito quentes e secos, como os do último verão europeu, quando as temperaturas
atingiram a marca de 40 °C, nosso corpo utiliza-se da transpiração para transferir para o meio ambiente sua energia excedente. Por meio desse mecanismo, a temperatura de nosso corpo é regulada e mantida em torno de 37 °C. No processo de transpiração, a água das gotas de suor sofre uma mudança de fase à temperatura constante, na qual passa lentamente da fase líquida para a gasosa, consumindo energia, que é cedida pelo nosso corpo. Se, nesse processo, uma pessoa perde energia a uma razão de 113 J/s, e se o calor latente de vaporização da água é de 2,26.103 J/g, determine a quantidade de água perdida na transpiração pelo corpo dessa pessoa, em 1 hora.