Questões de Calor Sensível (Física)

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Uma massa de água no estado sólido, inicialmente à temperatura de –10 ºC, é aquecida até atingir a temperatura final de 80 ºC. Considere que todo o processo tenha ocorrido à pressão constante de 1,0 atm e que essa massa de água tenha recebido um total de 16500 cal para o processo térmico. Sem levar em conta os efeitos de sublimação do gelo para temperaturas abaixo de 0 ºC, assuma que o valor para o calor específico do gelo seja de 0,5 cal/g ºC, que o calor específico da água seja 1,0 cal/g ºC e que o calor latente de fusão do gelo seja de 80,0 cal/g.


Nesse caso, a massa de água aquecida, em gramas, durante o processo é de

  • A 100
  • B 200
  • C 300
  • D 400

Em um processamento, 200 kg de água a 30 °C são aquecidos até a obtenção de 200 kg de vapor d’água a 110 °C. A quantidade de calor, em J, necessária para esse processamento corresponde aproximadamente a

Dado

Calor latente de vaporização da água: 2,3 x 106 J kg-1

Calor específico da água: 4,2 x 103 J kg-1 K-1

Calor específico do vapor d’água: 2,0 x 103 J kg-1 K-1

  • A 4,0 x 106
  • B 5,9 x 107
  • C 6,3 x 107
  • D 4,2 x 108
  • E 5,2 x 108

Andar descalço sobre o calçadão de Copacabana em um dia ensolarado é uma tarefa difícil. O chão é composto por pedras portuguesas que ficam muito quentes sob a intensa radiação solar. Felizmente, o calçadão foi construído intercalando pedras brancas e pretas, como mostra a Figura. Dessa forma, as pedras brancas ficam menos quentes do que as pretas e é então possível caminhar sobre elas.

As pedras pretas ficam mais quentes do que as brancas porque

  • A a quantidade de radiação solar refletida pelas pedras brancas é maior do que pelas pretas, e, portanto, a absorção de calor solar é maior nas pedras pretas do que nas brancas.
  • B as pedras pretas refratam com maior intensidade a radiação solar, tendo assim maior poder de convecção do que as brancas.
  • C as pedras pretas conduzem melhor o calor, e o conjunto delas consegue armazenar grande quantidade de calor.
  • D o ar, que é isolante térmico, se acumula sobre as pedras brancas impedindo que o calor penetre nelas.
  • E o calor específico das pedras pretas é maior, ocasionando maior variação de sua temperatura.

Hidrelétricas, termelétricas e usinas nucleares são os tipos de usinas elétricas mais comuns no Brasil, são elas que geram a energia necessária para não nos deixar na escuridão completa. Todas as três funcionam de forma similar, precisando de um impulso (que varia entre as três), que gira uma grande turbina, acoplada a um ímã, que, em seguida, gera energia por meio de um gerador, ou bobina. O que diferencia todas é justamente o tipo de impulso feito à turbina. Uma usina do tipo termelétrica usa o calor da queima do carvão (ou outro combustível fóssil) para gerar energia. Este calor liberado aquece água no estado líquido que, por sua vez, transforma-se em vapor que movimenta a turbina. Este tipo de produção consiste na transformação de energia térmica em elétrica. Os impactos ambientais deste tipo de usina são muito grandes, o rendimento é baixo e o custo para produção deste tipo de energia é alto. A queima do combustível fóssil liberado na atmosfera contribuiu para, além da chuva ácida, o aumento do aquecimento global.

                             

A queima do bagaço da cana-de-açúcar plantada em grandes áreas do estado de São Paulo aquece as caldeiras de usinas termoelétricas. Uma dessas usinas, ao queimar 40 kg de bagaço por segundo, gera 20 kWh de energia elétrica por segundo. Adotando o poder calorífico da queima do bagaço em 1800 kcal/kg, pode-se dizer corretamente que a usina em questão opera com rendimento de:

Dado: 1 cal = 4 J 

  • A 65%
  • B 55%
  • C 45%
  • D 35%
  • E 25%

Um experimento para medir o calor específico da água utiliza o seguinte material:

Um copo de alumínio recoberto externamente por isopor, uma resistência elétrica (para fornecer o calor), uma fonte de corrente com leitura de tensão e corrente, um termômetro e um cronômetro digital.

Numa primeira experiência, utilizando 50 gramas de água, o técnico do laboratório encontrou, para o calor específico da água 4,30 J/(g ⁰C).

Num segundo experimento, desta vez utilizando 100 gramas de água, encontrou 4,24 J/(g ⁰C).

A hipótese feita pelo técnico é de que o copo de alumínio não é ideal, pois tem uma capacidade térmica que não é desprezível. Escolha a opção que melhor estima a capacidade térmica do copo de alumínio utilizado nos experimentos, sabendo que o calor específico da água é 4,18 J/(g ⁰C). Despreze a possibilidade de trocas de calor com o ambiente:

  • A 6 J/⁰C
  • B 0,06 J/⁰C
  • C 0,12 J/⁰C
  • D 0,15 J/⁰C
  • E 12 J/⁰C