Hoje trouxe para vocês um dos assuntos que mais cai nas provas de todo o Brasil, que é sobre Calorimetria: Trocas de Calor. Bora ver a revisão e fazer os exercícios para fixar bem a matéria? Acompanhe!
Trocas de Calor
Quando corpos são colocados em contato térmico e com temperaturas diferentes, há troca de calor entre eles. O recipiente pode participar da troca de calor ou não. Em geral, quando a capacidade térmica do recipiente é desprezível, não se considera que ele participa da troca de calor.
Em toda troca de calor entre corpos em sistema isolado, a soma das quantidades de calor recebidas e cedidas deve ser nula.
Usamos a convenção de que calor recebido é positivo e calor cedido é negativo.
lembre-se de que essas quantidades de calor podem ser calor sensível, quando há variação de temperatura 
Exercícios sobre Trocas de Calor
1. (Fcmscsp) Uma esfera metálica maciça, de massa 600 g e inicialmente a 20 °C, encontra-se no interior de um calorímetro de capacidade térmica desprezível. Adiciona-se ao calorímetro certa massa de água a 90 °C e, após certo tempo, o sistema atinge o equilíbrio térmico a 70 °C.
a) Sabendo que os calores específicos da água e do material que constitui a esfera são, respectivamente, 1 cal/(gºC) e 0,2 cal/(gºC) calcule a quantidade de calor absorvida pela esfera nesse processo, em calorias, e a massa de água adicionada ao calorímetro, em gramas.
b) Sabendo que o volume da esfera a 20 ºC é 200 cm3, e que o coeficiente de dilatação linear do metal que a constitui é 2.10-5 ºC-1 calcule a variação do volume da esfera, em cm3, entre o início e o fim do processo.
Resposta:
a) Da equação do calor sensível para a esfera:
b) Aplicando a expressão da dilatação volumétrica:
2. (Famerp) Colocou-se certa massa de água a 80ºC em um recipiente de alumínio de massa 420 g que estava à temperatura de 20ºC Após certo tempo, a temperatura do conjunto atingiu o equilíbrio em 70ºC. Considerando que a troca de calor ocorreu apenas entre a água e o recipiente, que não houve perda de calor para o ambiente e que os calores específicos do alumínio e da água sejam, respectivamente, iguais a 900 J/(kg.°C) e 4200 J/(kg.°C) a quantidade de água colocada no recipiente foi
a) 220 g
b) 450 g
c) 330 g
d) 520 g
e) 280 g
Resposta:[B]
O equilíbrio térmico no sistema recipiente-água é determinado pelas trocas térmicas entre a água e o recipiente sendo que não havendo troca com o meio externo e nem perdas, o somatório dos calores sensíveis de ambos é nulo.
Para a água:
Para o recipiente:
Para o equilíbrio térmico:
3. (Fuvest) Em uma garrafa térmica, são colocados 200 g de água à temperatura de 30ºC e uma pedra de gelo de 50 g à temperatura de -10°C Após o equilíbrio térmico,
Note e adote:
– calor latente de fusão do gelo 80 cal/g
– calor específico do gelo 0,5 cal/(gºC)
– calor específico da água 1,0 cal/(gºC)
a) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 7°C
b) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 0,4 °C
c) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 20°C
d) nem todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 0°C
e) o gelo não derreteu e a temperatura de equilíbrio é -2 °C.
Resposta:[A]
Calor necessário para que todo o gelo atinja 0°C e derreta:
Calor necessário para que a água atinja 0°C
Portanto, não é possível que a água esfrie até 0°C Sendo a temperatura de equilíbrio, temos que:
Calor necessário para que o gelo derretido (agora água) atinja o equilíbrio:
Calor necessário para que a água a 30°C atinja o equilíbrio:
Portanto, é necessário que:
4. (Mackenzie) Anelise lava a sua garrafa térmica com água filtrada, à temperatura de 20°C Coloca então, na garrafa, uma porção de 200 g de café que acabara de coar, a uma temperatura inicial Considerando-se a capacidade térmica da garrafa 100 cal/ºC o calor específico sensível do café 1,0 cal/(gºC e, após algum tempo, a temperatura de equilíbrio do sistema garrafa/café ter atingido 60ºC pode-se afirmar que o valor de em ºC, é:
a) 30
b) 40
c) 60
d) 70
e) 80
Resposta:[E]
Considerando o sistema garrafa-café termicamente isolado, têm-se:
5. (Efomm 2019) Em um calorímetro ideal, no qual existe uma resistência elétrica de 10 W de potência por onde passa uma corrente elétrica, é colocado 1,0 L de água a 12 ºC e 2,0 kg de gelo a 0ºC. Após duas horas, tempo suficiente par que água e gelo entrem em equilíbrio térmico e supondo que toda a energia fornecida foi absorvida pelo conteúdo do calorímetro, qual é o percentual de massa de água líquida contida no calorímetro?
a) 22%
b) 33%
c) 46%
d) 57%
e) 71%
Resposta: [C]
Sendo m a massa de gelo que derrete e 0ºC a temperatura de equilíbrio, temos:
Massa de água após 2h
Portanto, o percentual de água líquida será:
Espero que você tenha entendido um pouco melhor sobre Trocas de Calor. E se quiser ajuda para melhorar seu nível de Física em outras matérias, entre em contato comigo e escolha o curso de Física mais adequado para você!
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