UFRGS - 2020 - Questão 12

12. No início do mês de julho de 2019, foram registradas temperaturas muito baixas em várias cidades do país. Em Esmeralda, no Rio Grande do Sul, a temperatura atingiu -2 ºC e pingentes de água congelada formaram-se em alguns lugares na cidade. O calor específico do gelo é 2,1 kJ/(kg ºC), e o calor latente de fusão da água é igual a 330 k.J/kg. Sabendo que o calor específico da água é o dobro do calor específico do gelo, calcule a quantidade de calor por unidade de massa necessária para que o gelo a -2 ºC se transforme em água a 10 ºC. · 

(A) 355,2 k.J/kg 

(B) 367,8 k.J/kg 

(C) 376,2 k.J/kg 

(D) 380,4 k.J/kg 

(E) 384,6 k.J/kg

Resolução:

Inicialmente é necessário determinar a quantidade de energia através do processo chamado calor que o pingente de gele recebe e como utiliza esta energia.

Como o gelo está inicialmente a temperatura -2°C:
Estado sólido:
Temperatura segue de -2°C a 0°C - Calor é chamado de calor sensível para o gelo.
Em 0°C muda de estado físico. - Calor latente para mudança de estado sólido para o líquido.
Daí a temperatura sobe de 0° até 10°C. - Calor sensível para o aumento de temperatura no estado líquido.

Assim:

O calor sensível e o calor latente são determinados pelas seguintes equações:

Para o problema temos, em termo de uma massa não específica:

Assim, quantidade total de energia para cada quilograma de água:

Resposta:

Item (C)

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Abraço até a próxima resolução.

OBF - 2017 - 1ª Fase - Questão 05

Em outra experiência, realizada em nível do mar, o Professor Physicson solicitou de um grupo de alunos que colocassem um litro de água num recipiente pequeno e outro litro de água numa bacia grande, ambos abertos conforme as figuras abaixo, deixando-os exposto ao sol entre os horários de 10 h às 14 h. Ao final da experiência, os alunos recolheram a água dos recipientes, mediram os seus volumes e constataram acertadamente que:

I. Havia mais água no recipiente menor do que na bacia, pois quanto maior a área de exposição, maior será o processo de evaporação;
II. Havia mais água no recipiente menor do que na bacia, pois quanto maior a área de exposição, menor será o processo de evaporação;
III. Havia mais água no recipiente menor, pois quanto menor a área de exposição, maior será a intensidade da radiação solar;
a) I e II estão corretas;
b) II e III estão corretas;
c) I e III estão corretas;
d) Somente I está correta;
e) Todas corretas

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Resolução:

I - Afirmação correta, pois quanto maior a área de exposição, haverá maior quantidade de moléculas atingidas diretamente pelos raios de luz para que o líquido evapore. Correta.

II - Menor área significa menor interação entre a luz e as moléculas da água que poderão evaporar. Incorreta.

III - A Intensidade da radiação solar é devida a fonte de luz e não ao corpo por ela atingido. Incorreta.

Resposta:
Item (D)

OBF - 2017 - 1ª Fase - Questão 04

No laboratório de química, uma aluna fez uma experiência em que colocava um bloco de gelo (-5,0⁰C) dentro de um Becker. Em seguida ela forneceu calor ao sistema (Becker + gelo), utilizando-se da chama de um bico de Bunsen com potência térmica constante. Ao longo da experiência, ela notou que o gelo começou a derreter. Tomando o termômetro ela aferiu novamente a temperatura do gelo, constatando que o gelo enquanto funde:

a) Recebe calor, mas sua temperatura aumenta;
b) Recebe calor, mas sua temperatura permanece constante;
c) Cede calor e sua temperatura aumenta;
d) Cede calor e sua temperatura diminui;
e) Cede calor e sua temperatura permanece constante.

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Resolução:

Ao receber calor, pode haver a mudança de temperatura de um corpo ou a mudança de estado físico. Ao modificar sua temperatura não muda de estado físico e o contrário também é valido.
Como a temperatura do gelo é menor que a temperatura do ambiente, ele recebe energia.  Quando chega no ponto de fusão sua temperatura pára de aumentar e utiliza a energia para alterar o estado de agregação de suas moléculas, ou seja, muda o estado físico.

Resposta: 
Item (B)

PUCMG - 2016 - Questão 32 - Área 1

A tabela mostra o calor específico de três materiais.

  

Material	Alumínio	Cobre	Ferro
c(cal/g°C)	0,20	0,080	0,10

Considere três baldes com dimensões iguais e construídos com esses materiais. Os recipientes com a mesma massa e temperatura foram pintados de preto e colocados ao sol. Após certo tempo, é CORRETO afirmar:

a) Os recipientes estarão na mesma temperatura, pois receberam igual quantidade de calor.

b) O recipiente de cobre vai apresentar maior temperatura.

c) O recipiente de alumínio vai apresentar maior temperatura.

d) Os recipientes vão apresentar temperaturas crescentes na seguinte ordem: cobre, alumínio e ferro. 

Resolução:

O calor específico da substância identifica a quantidade de energia necessária para fazer 1 g do material variar de 1°C sua temperatura, assim se temos mesma quantidade de massa do material o que apresentar menor calor específico é o que irá varia sua temperatura em maior quantidade.

Como todos os materiais partem da mesma temperatura inicial e recebem a mesma quantidade de energia, então o cobre que possui menor calor específico possui maior variação de temperatura e portanto chegará a maior temperatura final.
Resposta: item b).

ITA 2014 - Questão 15

15.  Pode-se associar a segunda lei da Termodinâmica a um princípio de degradação da energia.
Assinale a alternativa que melhor justifica esta associação.

A ( ) A energia se conserva sempre.
B ( ) O calor não flui espontaneamente de um corpo quente para outro frio.
C ( ) Uma máquina térmica operando em ciclo converte integralmente trabalho em calor.
D ( ) Todo sistema tende naturalmente para o estado de equilíbrio.
E ( ) É impossível converter calor totalmente em trabalho.

A Segunda lei da termodinâmica foi arquitetada em cima de dois enunciados básicos:

1) O enunciado de Kelvin - Plank que estabelece a assimetria entre trabalho e calor definindo que é impossível construir uma máquina, operando em ciclos, cujo único efeito seja retirar energia sob forma de calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em Trabalho ou seja nenhuma máquina converte Calor em Trabalho com eficiência total, alguma energia é sempre perdida por dissipação para uma região de menor temperatura. 

2) O enunciado de Clausius, mostra uma implicação na direção dos processos naturais: O Calor não pode nunca passar de um corpo mais frio para um corpo mais quente sem que ocorram ao mesmo tempo mudanças associadas, pois o Calor em toda parte manifesta uma tendência em igualar diferenças de temperaturas ou seja o Calor sempre flui de objetos quentes em direção aos frios. 

Assim as implicações destes dois enunciados para o problema segue analisando cada item:

A ( ) A energia se conserva sempre.

A energia não pode ser totalmente conservada se não há como converter "calor" de uma fonte quente totalmente em trabalho, sem perdas.

Item falso.

B ( ) O calor não flui espontaneamente de um corpo quente para outro frio.

O fluxo natural de energia sob forma de calor se dá no sentido do corpo de maior temperatura (mais quente) para o corpo de menor temperatura (mais frio).

Item falso.

C ( ) Uma máquina térmica operando em ciclo converte integralmente trabalho em calor.

O enunciado de Kelvin-Plank contradiz exatamente este item. Pois sempre há perdas em um sistema.

Item falso.

D ( ) Todo sistema tende naturalmente para o estado de equilíbrio.

Entropia é a característica de desorganização do sistema. A segunda lei confere que qualquer sistema, inclusive o universo tende para o estado de maior entropia.

Item falso.

E ( ) É impossível converter calor totalmente em trabalho.

Como sempre há perdas, o "calor" retirado de uma fonte quente, além de realizar trabalho sempre é perdido em parte para uma fonte fria.

Item verdadeiro.

UFG - 2009/1

43. Com o objetivo de economizar energia, um morador instalou no telhado de sua residência um coletor solar com capacidade 1,2x10^8 cal/dia. Toda esta energia foi utilizada para aquecer 2,0x10^3 L de água armazenada em um reservatório termicamente isolado. De acordo com estes dados, a variação da temperatura da água (em graus celsius) ao final de um dia é de:
Dados
Q = 1,2x10^8 cal
V= 2000 L
d = 1g/cm³ = 1000kg/m³
1m³ = 1000 L ===> V = 2m³
c=1cal/gºC
Partimos fazendo o cálculo da massa:

Utilizando a fórmula para o calor sensível:

]

Resposta item D.