FÍSICA - O calor e a variação de temperatura

Alice leva todo dia para sua escola uma garrafa térmica contendo leite com café para tomar durante o intervalo de aula acompanhado de um delicioso misto quente. Sua garrafa térmica possui uma capacidade térmica C e dentro dela é colocado 200 g de leite à temperatura de 10 °C. Após ela terminar de fazer o café, ela o coloca dentro de sua garrafa térmica, na proporção de 2 de leite para 1 de café.

Quando o café foi colocado, a garrafa já estava em equilíbrio térmico com o leite a 20 °C, mas como o café estava com temperatura de 110 °C, o sistema acaba sendo aquecido até à temperatura de 40 °C. Sendo o calor específico do leite de 0,94 cal/g · °C e do café de 1,1 cal/g · °C, determine a capacidade térmica da garrafa térmica de Alice considerando a troca de calor somente no contato entre as três substâncias.

(Cefet-MG) Uma massa de 20 g de substância pura, acondicionada em um recipiente bem isolado termicamente, é aquecida com o fornecimento de calor a uma taxa constante de 30 cal/min. Esse processo está representado pelo gráfico seguinte.

Analisando esses dados, é correto concluir que o:

(UnB-DF)

A figura acima ilustra o destino da radiação solar incidente sobre a atmosfera e a superfície terrestre. Uma alternativa para se melhorar o aproveitamento dessa energia é a utilização dos painéis de energia solar, os quais podem ser de dois tipos: térmicos ou voltaicos. Os térmicos transformam a radiação do Sol diretamente em energia térmica para o aquecimento de águas ou outros fins, e os voltaicos convertem a energia solar diretamente em corrente elétrica.

Considere que um painel com eficiência de 50% na conversão da radiação solar em calor esteja instalado em uma região onde a quantidade de energia irradiada pelo Sol é de 334,4 kJ por minuto. Nessa situação, assumindo-se que a água tem calor específco de 4,18 J/g · °C e densidade de 1 g/cm³, o tempo necessário para se elevar a temperatura de 500 L de água de 25 °C para 45 °C é igual a:

(UEPB) Ao colocar sobre a placa que atinge maiores temperaturas um corpo sólido de 75 g, foi detectada uma variação de temperatura em função do tempo conforme se ilustra no gráfico abaixo.

Considerando que a placa libera energia a uma potência constante de 150 cal/min, é correto afrmar que o corpo sólido tem calor específco de:

A quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de uma massa de 100 g de água de 10 °C para 25 °C é: (c_água = 1 cal/g ∙ °C)

O calor específico de uma substância se refere à quantidade de calor necessária para elevar um grau Celsius à massa de um grama dessa substância. Esse valor é muito útil para determinação do calor necessário para aquecer ou resfriar essa substância durante algum processo térmico. A tabela a seguir mostra várias substâncias e seus respectivos calores específicos. Se colocarmos a mesma massa de cada substância em um recipiente, na mesma fonte térmica (quantidade de calor) e à mesma temperatura inicial 10 °C, qual substância chegará mais rapidamente à temperatura de 30 °C?

(UFG-GO) Os produtores de chá-verde, em geral, recomendam a infusão em água a 90 °C. Para isso, uma xícara de chá contendo 200 mL de água a uma temperatura de 22 °C foi aquecida em um forno de micro-ondas por 40 s.
Nesse caso a potência absorvida pela água em cal/s é:

Dado: Calor específco da água: 1 cal/g · °C

(IFPE) Uma amostra de determinada substância com massa 30 g encontra-se inicialmente no estado líquido, a 60 °C. Está representada pelo gráfico abaixo a temperatura dessa substância em função da quantidade de calor por ela cedida.

Analisando esse gráfco, é correto afrmar que:

O deserto de Saara é o maior deserto do mundo. Está localizado ao norte da África e possui temperaturas que variam de 50 ºC durante o dia e –5 ºC à noite. Essa variação de temperatura e as chuvas escassas fazem com que sejam raros os habitantes locais. Os beduínos são povos que costumam atravessar essa região devido ao seu comércio.

Determine a variação de temperatura desse deserto na escala Fahrenheit.

O gráfico abaixo representa a temperatura de dois corpos em relação à quantidade de calor absorvida por eles.

Sendo a massa do corpo A m = 6 kg e a massa do corpo B m = 10 kg, determine a razão entre a capacidade térmica de A em relação a B e o calor específico das duas substâncias, respectivamente.

(Furg-RS) Um corpo de 1 kg cai, a partir do repouso, de uma altura de 10 m em relação ao solo. Admitindo que toda energia da queda, após o choque totalmente inelástico com o solo, seja convertida em calor, e que 30% dela seja absorvida pelo corpo, determine a variação de temperatura desse corpo.

Dados:
Calor específico do corpo ; 0,05 cal/g · °C
1 cal = 4,18 J
g = 10 m/s²

Uma placa de concreto tem inicialmente uma área de superfície de 40 m². Considere o coeficiente de dilatação superficial do concreto β = 24 ∙ 10^-6 °C^-1. 

A área da superfície da placa, após aquecida em 50 °C, será:

(Unemat-MT) Uma modelo está permanentemente fazendo regime da Somália, em que a média alimentar diária é de 1 580 calorias. Participou de uma festa em que foram servidos irresistíveis canapés de camarão. Consultando a tabela de valores calóricos de cada alimento, ela estimou que ingeriu 600 kcal a mais do que devia. Então ela teve a seguinte ideia: “Se eu tomar água gelada a 6 °C, meu corpo vai consumir as 600 kcal, elevando a temperatura da água até 36 °C, e o excesso de água será naturalmente eliminado”.

Considere que a densidade da água é 1 g/mL e que o calor específico da água é 1 cal/g ? °C. Quantos litros de água ela deverá tomar?

(Uespi) Uma pizza de calabresa e queijo mussarela encontra-se inicialmente congelada, com todas as suas partes à mesma temperatura. A pizza é levada ao forno, e a mesma quantidade de calor é absorvida por massas iguais de calabresa e queijo. Ao ser retirada do forno, a parte de queijo encontra-se mais quente que a parte de calabresa. Isso ocorre porque:

(UnB-DF) Considere que uma pessoa, em repouso, com taxa de metabolismo basal de 110 W e temperatura do corpo igual a 36 °C gaste 10% da energia para repor o calor perdido por convecção quando a temperatura do ar é de 30 °C. Nesse caso, assumindo-se que a taxa de perda de calor por convecção é proporcional à diferença de temperatura entre o corpo da pessoa e o ar que a circunda, é correto afirmar que, se a temperatura do ar baixar para 20 °C, a taxa de energia, por segundo, necessária para repor o calor perdido será de:

Quando uma dona de casa frita um bife ou prepara um macarrão não imagina como a Física está presente nesse momento, e uma das grandezas mais importantes no preparo de alimentos é a capacidade térmica do material. A capacidade térmica está relacionada com a quantidade de calor que um corpo pode ganhar ou perder durante um processo, ou seja, esse mesmo corpo pode ceder uma maior quantidade de calor ao ter sua temperatura diminuída, do que outro corpo de baixa capacidade térmica.

Durante o cozimento do macarrão, a água tem que manter a temperatura próxima de 100 °C, por isso a panela e a água devem ter uma alta capacidade térmica, a fim de que sua temperatura sofra pouca variação quando adicionarmos o macarrão que, por sinal, fica à temperatura ambiente, dentro da panela.

Além disso, deve-se usar bastante água na panela para cozinhar o macarrão, pois se for usado pouca água fervente, a temperatura da água irá baixar significativamente quando o macarrão for colocado, impedindo o seu cozimento ideal.

Imagine uma panela contendo um volume de 0,6 litros de água sendo aquecida pelo fogão que possui uma potência de 200 cal/s. Essa água estava à temperatura ambiente próximo de 20 °C e deverá chegar até a temperatura de ebulição para poder ser utilizada para o cozimento do macarrão. Sabendo que o aquecimento dura um tempo de 4 minutos, determine a capacidade térmica da água.

Uma usina nuclear utiliza a energia liberada em uma reação nuclear em cadeia gerada por materiais reativos e controlada por barras feitas de uma liga de prata, cádmio e índio. Essa reação em cadeia libera calor para aquecer a água que passa no reator. Essa água que chega ao reator já possui temperatura elevada, próxima de 255 °C, será aquecida até 305 °C através de um aumento de pressão. Esse processo de aquecimento está relacionado ao circuito primário. Uma Usina Nuclear possui três circuitos de água: primário, secundário e de água de refrigeração. Esses circuitos são independentes um do outro; ou seja, a água de cada um deles não entra em contato direto com a do outro. Supondo que a vazão de água que entra nesse circuito seja de 16.000 kg/s, determine a quantidade de calor fornecida pelo reator para a água, considerando ser a única fonte de aquecimento, durante 5 minutos.

(Dado: calor específico da água 1 cal/g × °C)

O Charmeleon, um personagem popular a partir da década de 1990, consegue mudar a cor da chama de sua calda de vermelha (800 °C) para branco azulada (1.400 °C), utilizando essa mudança de temperatura em seus movimentos. Se todo o calor produzido por ele pudesse ser utilizado para elevar a temperatura de um objeto metálico que estivesse em contato com sua calda, de massa 2 kg e calor específico de 0,03 cal/g× °C, qual seria a quantidade de calor total produzida pelo Pokémon?

Em um dia quente de verão as crianças descem para uma piscina. Ao pisarem no cimento próximo à piscina, que está exposto ao Sol, sentem ele muito quente, pois é um ________ térmico e aquece_________. Porém, ao entrarem na piscina, percebem que a água está gelada, devido ao seu alto valor de ___________. Tanto a água, quanto o gelo e a lã são _________ condutores térmicos.

Um dos principais efeitos da diferença de densidade entre a água, onde permanecemos durante o mergulho, e o ar, nosso ambiente natural, é justamente a perda do calor corpóreo em uma velocidade aproximada de 25 vezes mais rápida no meio aquático. Na prática, isso significa que a temperatura do corpo diminuirá enquanto ocorre o mergulho. Uma temperatura de 28 ºC é muito aconchegante fora da água. Dentro dela, inicialmente, também estará confortável, mas com o tempo passando o mergulhador sentirá cada vez mais frio porque perderá calor para a água que estiver em contato, já que a temperatura ideal do corpo é 37 ºC e mesmo em um mergulho nas quentes águas caribenhas, por exemplo, que tem a temperatura aproximada dos 28 ºC, ainda estará muito abaixo da de nosso corpo. Gradientes de temperatura maiores aumentarão a velocidade da diminuição da temperatura do organismo. Para os mergulhadores, a hipotermia é facilmente evitável, sendo para isso, muito importante entender o mecanismo e as formas de prevenção.

A melhor prevenção é escolher e usar uma proteção térmica que melhor atenda às necessidades individuais de aquecimento para determinado tipo de ambiente, como roupas de mergulho feitas de neopreme/lycra. Ela aumenta a proteção térmica justamente na área corpórea que precisa ficar mais aquecida: a região torácico-abdominal, onde estão concentrados os principais órgãos vitais do organismo humano.

Disponível em: <http://mergulho.com.br/fuja-do-frio/>. Acesso em: 11 nov. 2016.

Qual alternativa está relacionada ao texto acima?

Uma bola de 100 g de gude feita de vidro à temperatura de 20 °C foi colocada dentro de um recipiente de capacidade térmica desprezível junto com 200 g de água à temperatura de 60 °C. A troca de calor ocorre somente entre o vidro e a água. Sendo o calor específico da água de 1 cal/g × °C e do vidro 0,2 cal/g × °C, determine, aproximadamente, a temperatura final de equilíbrio térmico entre eles.

Existem dois tipos de substâncias muito utilizadas em termômetros comuns para aferir a temperatura corporal ou do ambiente, o mercúrio e o álcool. O mercúrio é um líquido prateado (metal) à temperatura ambiente, sendo o único metal que se apresenta líquido sob essas condições. Seu ponto de congelamento é -39 ºC e entra em ebulição a 357 ºC. Apesar de ser ainda muito utilizado, o seu uso está sendo cada vez mais restrito devido ao problema no descarte desse material no meio ambiente. Termômetros contendo um líquido de cor azul ou vermelho normalmente utilizam fluidos, os mais comuns são à base de álcool. A diferença no preço e no descarte desse material é muito grande. 

Qual é a característica desses materiais que permite o seu uso nos termômetros?

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Uma xícara de chá pode chegar à temperatura de 77 °C. Quando nossa mão segura uma xícara a essa temperatura receberá calor na taxa de 20 cal/min. Se uma pessoa, com temperatura corporal de 37 °C, segurasse essa xícara durante 5 minutos, qual seria o valor da capacidade térmica da mão durante esse processo?

Uma quantidade de 100 g de água a 60 °C é misturada com uma quantidade de 25 g de álcool a 14 °C. Sabendo-se que o calor específico da água é c_água  1 cal/g° ∙ C e que o calor específico do álcool é c_álcool  0,6 cal/g° ∙ C, a temperatura de equilíbrio é: