Exercícios sobre trocas de calor
Estes exercícios sobre trocas de calor testarão seus conhecimentos a respeito da equação da quantidade de calor sensível, uma das equações fundamentais da Calorimetria.
Adriana colocou 70 ml de café em uma xícara. Após tomar 20 ml do líquido, decidiu parar, pois o gosto não havia lhe agradado. O restante do café permaneceu na xícara exposto ao ambiente. Sabendo que o café sobressalente estava inicialmente a 75 °C, determine o módulo da quantidade de calor perdida pelo líquido para que a sua temperatura atingisse um valor correspondente a 25 °C.
Dados: Calor específico do café = 1 cal/g.°C; densidade do café = 1 g/cm3.
a) 2 Kcal
b) 2,5 Kcal
c) 3 Kcal
d) 1,5 Kcal
e) 1 Kcal
(Fatec) Um chuveiro elétrico de potência 4200 W é usado para aquecer 100 g de água por segundo em regime permanente. O calor específico da água é c = 4,2 J/g.°C. Despreze a possível perda de calor para o ambiente. Se a temperatura de entrada da água no chuveiro é de 23°C, sua temperatura de saída é de:
a) 28 °C
b) 33 °C
c) 38 °C
d) 41 °C
e) 45 °C
(UFG) O cérebro de um homem típico, saudável e em repouso consome uma potência de aproximadamente 16 W. Supondo que a energia gasta pelo cérebro em 1 min fosse completamente usada para aquecer 10 ml de água, a variação de temperatura seria de, aproximadamente:
DADOS: densidade da água: 1,0 x 103 kg/m3; calor específico da água: 4,2 x 103 J/kg °C)
a) 0,5 °C
b) 2 °C
c) 11 °C
d) 23 °C
e) 48 °C
A embalagem de um produto alimentício traz a informação de que a quantidade de calorias existentes em uma porção de 240 ml de seu conteúdo é 150 Kcal. Qual seria a variação de temperatura de 30 kg de água se toda a energia disponível em 1200 ml desse determinado alimento fosse completamente utilizada para aquecê-la?
DADOS: 1 Kcal = 4,0 kJ; calor específico da água: 4 KJ/kg °C
a) 25 °C
b) 30 °C
c) 15 °C
d) 10 °C
e) 5 °C
LETRA “B”
A quantidade de café a ser considerada é de 50 ml. Sendo assim, sabendo que a densidade considerada para o café foi de 1 g/cm3, podemos definir a massa do líquido a partir da equação da densidade.
d = m ÷ V
1 g/ cm3 = m ÷ 50 ml
Sabendo que a unidade ml corresponde à unidade cm3, temos:
1 g/ cm3 = m ÷ 50 cm3
m = 1 g/cm3 . 50 cm3
m = 50 g
Utilizando a equação para a quantidade de calor sensível, temos:
Q = m . c . ΔT
Q = 50 . 1 . ( 25 – 75 )
Q = 50 . 1 . (-50)
Q = - 2500 cal = - 2,5 Kcal
| Q | = 2,5 Kcal.
LETRA “B”
Considerando uma quantidade de 100 g de água e sabendo que a unidade watt (W) é dada em J/s (joules por segundo), podemos dizer que, em 1s, a energia fornecida para a massa de água foi de 4200 J. Sendo assim, temos:
Q = m . c . ΔT
4200 = 100 . 4,2 ( TFINAL – 23)
4200 = 420 ( TFINAL – 23)
TFINAL – 23 = 4200 ÷ 420
TFINAL – 23 = 10
TFINAL = 10 + 23
TFINAL = 33 °C
LETRA "D"
Sabendo que a potência é fruto da razão entre a energia (E) consumida e o intervalo de tempo (Δt) e que 1 min corresponde a 60 s, temos:
P = E ÷ Δt
16 = E ÷ 60
E = 16 . 60
E = 960 J
A energia consumida pelo cérebro em repouso é de 960 J.
-
Determinando a massa de água:
10 ml correspondem a 10 cm3 de água; 10 cm3 = 10 x 10 – 6 m3 = 1 x10 – 5 m3.
Por meio da equação de densidade, temos:
d = m ÷ V
1,0 x 103 = m ÷ 1 x10 – 5
m = 1,0 x 103 . 1 x10 – 5
m = 1,0 x 10 -2 kg
Aplicando a equação da quantidade de calor sensível, temos:
Q = m . c . ΔT
960 = 1,0 x 10 -2 . 4,2 x 103 . ΔT
960 = 4,2 x 10 . ΔT
960 = 42 . ΔT
ΔT = 22,8 °C ≈ 23°C
LETRA “A”
A energia disponível em 1200 ml do alimento é 5 vezes maior que aquela disponível em 240 ml (240 x 5 = 1200). Sendo assim, a energia será:
150 Kcal . 5 = 750 Kcal
Sabendo que cada Kcal corresponde a 4 KJ, temos: 750 Kcal . 4 = 3000 KJ
Aplicando a equação da quantidade de calor sensível, temos:
Q = m . c . ΔT
3000 = 30. 4 . ΔT
ΔT = 3000 ÷ 120
ΔT = 25°C