sexta-feira, 17 de agosto de 2012

DP DE FÍSICA – segundos anos – 2012 ROSANE


Exemplos de exercícios.
Além destes pedirei questões como explicar o que é um sólido, um líquido, um gás, a temperatura e a pressão a nível microscópico.

Consulte caderno, livro, biblioteca, internet,....


Para a resolução das questões a seguir, consulte os dados necessários na tabela anexa.
1-    Para derreter completamente um bloco sólido de ferro que se encontra na temperatura de 1535°C e depois fazer com que atinja a temperatura de 1560°C, precisamos fornecer 3500 cal. Calcule a massa do bloco de ferro.

2-    Calcule a quantidade de calor necessária para aquecer 500g de alumínio de 150 a 240°C.

3-    Qual é a quantidade necessária de calor que precisamos fornecer a um bloco de gelo de 200g a   – 5°C para que ele se transforme em água a 95 °C?

4-    Misturamos 800g de gelo a -25°C com um bloco de alumínio de 100g que está à temperatura de 200°C. Calcule a temperatura final de equilíbrio da mistura, sabendo que ao final só temos alumínio e gelo.

5-    Como devemos instalar o ar condicionado em uma sala  para que ele opere de forma mais adequada possível? Explique do ponto de vista dos processos de troca de calor.

6-    Para derreter completamente 200g  de gelo inicialmente a  -15°C até transformá-lo em vapor , fornecemos 180.000 cal. Qual é a temperatura final atingida pelo vapor  neste processo?

7-     Jogamos 800g de água a 20°C em um recipiente de ferro de 500g que está aquecido a 85°C. Calcule a temperatura de equilíbrio destes materiais.

8-    Calcule o calor latente  de fusão de uma substância, sabendo que para derreter completamente 250g desta substância já à temperatura de fusão, necessitamos de 1500 cal.

9-    Calcule a quantidade de calor necessária para aquecer 600g de alumínio de 10°C para 800°C.

10-  Misturamos 750 g de água a 15°C com uma quantidade tal de alumínio inicialmente a 800°C. Ao final obtemos alumínio e vapor de água ambos à temperatura de 110°C. Calcule a quantidade de alumínio utilizada.

11- Misturamos 750 g de água a 15°C com uma quantidade tal de alumínio inicialmente a 800°C. Ao final obtemos alumínio e vapor de água ambos à temperatura de 110°C. Calcule a quantidade de alumínio utilizada.

12- Para esquentar 600g de um metal da temperatura de 25 para 160°C, fornecemos 5400 cal. Calcule o calor específico deste metal (não há mudança de fase neste intervalo de temperatura).

substância
Ponto fusão
(°C)
Calor latente
Fusão (cal/g)
Ponto ebuli-
ção (°C)
Calor latente
Ebulição (cal/g)
c. espec.
sólido
c. espec.
líquido
c. espec.
gasoso
Água
0
80
100
540
0,5
1
0,5
Ferro
1535
64
3000
1508
0,11
0,2
0,3
alumínio
659
95


0,22
0,18
0,05
Obs.: o calor específico dado é em cal/g. °C.


DI CAS E EXEMPLOS.  LEIA!!!

Quando um material sofre aquecimento e resfriamento, mas não atinge nem o ponto de fusão nem o de ebulição, usamos a formula da calorimetria:

Q= m.c.Dt

Onde  Q = calor (medido em calorias);  m = massa (medida em gramas);  c = calor específico (cal/g.C) ;  Dt = variação de temperatura (em graus Celsius)

Como exemplo, vejamos o exercício 2 da lista acima. O intervalo de temperatura considerado para o alumínio é de 150oC até 240oC. Se olhar para a tabela, na linha do alumínio, vocês verão que o ponto de fusão do alumínio ocorre só em 659oC. Ou seja, este material não vai derreter, ele continuará em estado sólido. Apenas esquentar. Então usamos a fórmula acima:

Q = m.c.Dt = 500 . 0,22. (240-150) = 500.0,22.90 = 9900 cal
(usamos o 0,22 porque ele é o calor específico do alumínio quando em estado sólido).


A mudança de estado ou mudança de fase (passagem do sólido para o liquido ou vice- e versa, do líquido pra gás ou vice-e-versa), só ocorre se o material estiver na temperatura certa para isto. E enquanto não mudar de fase todo o calor recebido ou perdido por este material será utilizado apenas para mudar de fase, não provocará nem aumento, nem diminuição de temperatura do material).
Por exemplo, o gelo (água congelada), derrete a 0oC. Se tirarmos do congelador uma pedra de gelo de 200g e ela estiver a -30oC, esta pedra não irá derreter até que sua temperatura chegar a 0oC. Quando ela chegar a 0oC, todo calor que ela recebe do ambiente é usado exclusivamente para o derretimento do gelo, ou seja, vai se formando cada vez mais água e a pedra do gelo fica cada vez menor, mas ambas (água e gelo) estarão a 0oC.
Nesta situação, não há variação de temperatura, e a fórmula que dá o calor necessário para mudar de fase é  Q = m.L  onde L= calor latente (de fusão ou de ebulição, conforme o caso).

Assim, o calor necessário para derreter uma pedra de 200g de gelo a 0oC é:
Q= m.L = 200. 80 = 16000 cal (o 80 é o valor de calor latente de fusão para a água e foi retirada da tabela acima).

Imagine, agora, que temos um pedaço de gelo de 50g que está a -10oC, e queremos que ele vire água a 20oC. Veja que o gelo derrete a 0oC. Ou seja, dos -10oC até 0oC, temos o aquecimento do gelo (ainda é só gelo):
Q = m.c.Dt = 50. 0,5.(0-(-10)) = 250 cal   (o 0,5 é o calor específico do gelo, veja a tabela)
Quando chega a 0oC ele derrete, e para isto acontecer precisará de:
Q= m.L = 50.80 = 400 cal
Quando já derreteu tudo, ele vira água, e queremos aquecer até 20oC:
Q = m.c.Dt = 50.1.(20-0) = 50 cal ( o 1 é o calor específico para a água, veja a tabela).


PROVA DE DP  -  QUARTA FEIRA  DIA  29/08/2012   ÀS  12:50

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