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.

UFRGS - 2018 - Questão 12

Uma quantidade de calor Q = 56.100,0 J é fornecida a 100 g de gelo que se encontra inicialmente a -10 ^oC. Sendo o calor específico do gelo c_g = 2,1 J/(g^oC), o calor específico da água c_a = 4,2 J/(g ^oC) e o calor latente de fusão C_L = 330,0 J/g, a temperatura final da água em ^oC é, aproximadamente,
(A) 83,8.
(B) 60,0.
(C) 54,8.
(D) 50,0.
(E) 37,7.

Resolução:

Ao receber energia pelo processo calor o gelo passa pelas seguintes transformações.

Assim a energia no primeiro processo é causa o aumento de temperatura de dez graus Celsius negativos para o ponto de fusão zero graus Celsius.
Para saber a quantidade de energia do total é utilizado o calor sensível, como mostra a figura.

No segundo processo a energia age provocando mudança de fase, assim a quantidade de energia é dada pela equação do calor latente:

Assim nos dois primeiros processos são utilizados 35100 joules de energia, sobrando apenas 21000 joules para ser utilizado no terceiro processo.
No terceiro processo há aumento de temperatura, assim a energia envolvida é o processo do calor sensível.

A variação de temperatura causada é de 50 ºC, assim como o líquido parte da temperatura de zero graus Celsius, a temperatura que este chega é de 50 graus Celsius.

Resposta:

Item (D)
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UFRGS - 2016 - Questão 11

Considere dois motores, um refrigerado com água e outro com ar. No processo de resfriamento desses motores, os calores trocados com as respectivas substâncias refrigeradoras, Q_ag e Q_ar, são iguais. Considere ainda que os dois motores sofrem a mesma variação de temperatura no processo de resfriamento, e que o quociente entre os calores específicos da água, c_ag, e do ar, c_ar, são tais que c_ag/c_ar = 4. Qual é o valor do quociente m_ar/m_ag entre as massas de ar, m_ar, e de água, m_ag, utilizadas no processo?

(A) ¼.
(B) ½.
(C) 1.
(D) 2.
(E) 4.
Resolução:

Como há variação de temperatura, o calor trocado se trata de calor sensível. Assim:

Para o caso específico em que os calores trocados são apenas entre as substâncias refrigeradoras, então

Como a variação de temperatura é a mesma para as duas substâncias

Resposta: ítem (E).

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).

UFRGS 2017 - Questão 11

Quando se fornece calor a uma substância, podem ocorrer diversas modificações decorrentes de propriedades térmicas da matéria e de processos que envolvem a energia térmica. Considere as afirmações abaixo, sobre processos que envolvem fornecimento de calor.

I - Todos os materiais, quando aquecidos, expandem-se.
II - A temperatura de ebulição da água depende da pressão.
III- A quantidade de calor a ser fornecida, por unidade de massa, para manter o processo de ebulição de um líquido, é denominado calor latente de vaporização.

Quais estão corretas?

(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas III.
(D) Apenas II e III.
(E) I, II e III.

Resolução:

   I - A água na faixa de 0 a 4ºC contrai-se antes de expandir, o que acontece depois de 4ºC. Assim, embora boa parte dos materiais expandam-se ao receber calor, nem todos fazem isso. Item incorreto.

   II - De fato, ao analisarmos o diagrama de fases da água que segue abaixo, vemos na linha laranja o limite entre as fases da água, significando que naquele ponto há mudança de fases

Ali vemos a partir do para o ramo superior direito que conforme a pressão aumenta a temperatura para mudar a fase aumenta também.
Item correto.

    III - A quantidade de calor utilizada para transformar o estado físico de uma substância é dada como

a constante L indica a quantidade de calor para cada unidade de massa transformada de estado físico. Tem o nome de quantidade de calor latente de evaporação para a mudança de estado de líquido para vapor.
Item correto.
Afirmações verdadeiras: II e III.
Item (D).

Fuvest 2017 - Questão 66

    No início do século XX, Pierre Curie e colaboradores, em uma experiência para determinar características do recém-descoberto elemento químico rádio, colocaram uma pequena quantidade desse material em um calorímetro e verificaram que 1,30 grama de água líquida ia do ponto de congelamento ao ponto de ebulição em uma hora. A potência média liberada pelo rádio nesse período de tempo foi, aproximadamente,

a) 0,06 W
b) 0,10 W
c) 0,14W
d) 0,18 W
e) 0,22 W

Resolução:

    Potência é a razão entre a energia dissipada e o intervalo de tempo em que esta foi entregue. Assim 

    A energia transferida é o calor sensível, já que é utilizado para o aquecimento. Ao alterar a temperatura de 0 para 100°C a quantidade de calor é dada pela equação:

        então a quantidade de calor é

     A energia foi consumida em 1h, ou seja, 3600 segundos

    Resposta: item (C).