Exercícios de calorimetria (questões resolvidas e explicadas)

Rafael C. Asth
Rafael C. Asth
Professor de Matemática e Física

Pratique seus conhecimentos sobre calor específico com esta lista de exercícios envolvendo essa importante propriedade térmica das substâncias.

Questão 1

Em uma experiência escolar com uma amostra de uma substância, 60 J de calor é fornecido a essa substância, após, a variação de temperatura é medida.

Considerando o calor específico da substância ser de 0,5 J/g·K, determine a massa da substância se a variação de temperatura for de 30°C.

a) 1 g

b) 2 g

c) 3 g

d) 4 g

e) 5 g

Gabarito explicado

Dados

c = 0,5 J/g·K

Variação de temperatura: incremento= 30°C.

Objetivo

Determinar a massa da substância.

Fórmula

Como houve variação de temperatura sem a mudança de fase, usaremos a fórmula do calor específico.

reto Q igual a reto m. reto c. incremento reto toureto Q igual a reto m. reto c. abre parênteses reto t com final subscrito menos reto t com inicial subscrito fecha parênteses

Resolução

O calor específico e a temperatura devem estar nas mesmas unidades. No entanto, em Kelvin ou Celsius a variação é a mesma.

Utilizando a fórmula e isolando m, temos:

reto Q igual a reto m. reto c. incremento reto treto m igual a numerador reto Q sobre denominador reto c. incremento reto t fim da fração

Substituindo os valores dos dados:

reto m igual a numerador reto Q sobre denominador reto c. incremento reto t fim da fraçãoreto m igual a numerador 60 sobre denominador 0 vírgula 5.30 fim da fraçãoreto m igual a 60 sobre 15 igual a 4

Resposta

A amostra possuía 4 g.

Questão 2

Um bloco de cobre com massa desconhecida é utilizado em um experimento. Quando 585 J de calor são fornecidos ao bloco observa-se que a temperatura aumenta em 50°C. Sabendo que o calor específico do cobre é de 0,39 J/g·K, determine a massa do bloco de cobre.

a) 28 g

b) 30 g

c) 32 g

d) 44 g

e) 64 g

Gabarito explicado

Dados

c = 0,39 J/g·K

Q = 585 J

Variação de temperatura: incremento reto t = 50°C.

Objetivo

Determinar a massa da amostra de cobre.

Fórmula

Como houve variação de temperatura sem a mudança de fase, usaremos a fórmula do calor específico.

reto Q igual a reto m. reto c. incremento reto t

Resolução

Utilizando a fórmula e isolando m, temos:

reto Q igual a reto m. reto c. incremento reto treto m igual a numerador reto Q sobre denominador reto c. incremento reto t fim da fraçãoreto m igual a numerador 585 sobre denominador 0 vírgula 39.50 fim da fraçãoreto m espaço igual a numerador 585 sobre denominador 19 vírgula 5 fim da fraçãoreto m igual a 30

Resposta

A amostra de cobre era de 30 g.

Questão 3

Se uma amostra de 200 g de água for aquecida por uma fonte de calor, aumentando sua temperatura em 80ºC sem alterar seu estado, terá recebido uma energia térmica de:

Dado: calor específico da água de 1 cal/g.ºC.

a) 10 000 cal

b) 12 000 cal

c) 14 000 cal

d) 16 000 cal

e) 18 000 cal

Gabarito explicado

Dados

200 g de água.

c da água = 1 cal/g.ºC.

incremento reto T igual a 80 º reto C

Objetivo

Determinar a quantidade de calor fornecido.

Fórmula

Como houve variação de temperatura sem a mudança de fase, usaremos a fórmula do calor específico.

reto Q igual a reto m. reto c. incremento reto t

Resolução

reto Q igual a reto m. reto c. incremento reto treto Q igual a 200.1.80reto Q igual a 16 espaço 000 espaço cal

Resposta

A amostra de água terá recebido 16 000 cal.

Questão 4

Um estudante tem um objeto de massa desconhecida feito de um material com calor específico de 1,2 J/g·K. Ele deseja aumentar a temperatura desse objeto em 20°C, aplicando 300 J de calor. A massa do objeto é de

a) 12,5 g.

b) 20,5 g.

c) 25,5 g.

d) 30,5 g.

e) 35,5 g.

Gabarito explicado

Dados:

Calor específico do material (c) = 1,2 J/g·K

Quantidade de calor fornecida (Q) = 300 J

Variação de temperatura (ΔT) = 20°C

Objetivo:

Determinar a massa do objeto.

Fórmula:

reto Q igual a reto m espaço. espaço reto c espaço. espaço ΔT

Resolução:

Utilizar a fórmula para determinar a massa do objeto.

300 igual a reto m.1 vírgula 2 espaço.20reto m igual a numerador 300 sobre denominador 1 vírgula 2 espaço. espaço 20 fim da fraçãoreto m igual a 12 vírgula 5 espaço reto g

Resposta:

A massa do objeto é de 12,5 gramas.

Questão 5

Um recipiente contém 150 g de óleo com calor específico de 1,8 J/g·K. Se a temperatura do óleo aumentar em 25°C, a quantidade de calor fornecida é de:

a) 4,50 kJ

b) 6,25 kJ

c) 6,75 kJ

d) 9,00 kJ

e) 1,125 kJ

Gabarito explicado

Dados:

Massa do óleo (m) = 150 g

Calor específico do óleo (c) = 1,8 J/g·K

Variação de temperatura (ΔT) = 25°C

Objetivo:

Determinar a quantidade de calor fornecida ao óleo.

Fórmula:

reto Q igual a reto m. reto c. ΔT

Resolução:

Utilizar a fórmula para calcular a quantidade de calor fornecida.

reto Q espaço igual a espaço 150 espaço. espaço 1 vírgula 8 espaço. espaço 25reto Q igual a 6 espaço 750 espaço reto J

Resposta:

A quantidade de calor fornecida ao óleo é de 6 750 joules, ou 6,75 kJ.

Questão 6

Um objeto de 100 g recebe 800 J de calor e sua temperatura aumenta em 40°C. A variação de temperatura que seria observada se o objeto tivesse uma massa de 200 g e recebesse a mesma quantidade de calor seria de:

a) 10°C

b) 15°C

c) 20°C

d) 25°C

e) 30°C

Gabarito explicado

Dados:

Massa: m = 100 g

Calor específico: desconhecido.

Variação de temperatura: ΔT = 40°C

Objetivo:

Determinar a variação de temperatura se a massa fosse de 200 g, recebendo a mesma quantidade de calor.

Fórmula:

reto Q igual a reto m. reto c. incremento reto t

Resolução:

Podemos determinar o calor específico na primeira situação.

reto Q igual a reto m. reto c. incremento reto treto c igual a numerador reto Q sobre denominador reto m. incremento reto t fim da fraçãoreto c igual a numerador 800 sobre denominador 100.40 fim da fraçãoreto c igual a 800 sobre 4000reto c igual a 0 vírgula 2 espaço numerador reto J sobre denominador reto g espaço. espaço reto C º fim da fração

Com o valor do calor específico, podemos determinar qual seria a variação da temperatura com a massa de 200 g.

reto Q igual a reto m. reto c. incremento reto tnumerador reto Q sobre denominador reto m. reto c fim da fração igual a incremento reto tnumerador 800 sobre denominador 200.0 vírgula 2 fim da fração igual a incremento reto t800 sobre 40 igual a incremento reto t20 º reto C igual a incremento reto t

Resposta:

A variação de temperatura seria de 20ºC.

Questão 7

Uma amostra de chumbo com massa desconhecida recebe 7.800 J de calor e sua temperatura aumenta em 30°C. Sabendo que o calor específico do chumbo é de 0,13 J/g·K, a massa da amostra é de

a) 2.000 g

b) 3.000 g

c) 4.000 g

d) 5.000 g

e) 6.000 g

Gabarito explicado

Dados:

Calor específico do chumbo: c = 0,13 J/g·K

Variação de temperatura (ΔT) = 30°C

Objetivo:

Determinar a massa da amostra.

Fórmula:

reto Q igual a reto m. reto c. incremento reto t

Resolução:

Isolando m na fórmula e substituindo os valores:

reto m igual a numerador reto Q sobre denominador reto c. incremento reto t fim da fraçãoreto m igual a numerador 7800 sobre denominador 0 vírgula 13 espaço. espaço 30 fim da fraçãoreto m igual a numerador 7800 sobre denominador 3 vírgula 9 fim da fraçãoreto m igual a 2 espaço 000 espaço reto g

Resposta:

A massa da amostra é de 2 000 g.

Questão 8

(Enem 2019) Em uma aula experimental de calorimetria, uma professora queimou 2,5 g de castanha-de-caju crua para aquecer 350 g de água, em um recipiente apropriado para diminuir as perdas de calor. Com base na leitura da tabela nutricional a seguir e da medida da temperatura da água, após a queima total do combustível, ela concluiu que 50% da energia disponível foi aproveitada. O calor específico da água é 1 cal g−1 °C−1, e sua temperatura inicial era de 20 °C.

Tabela

Qual foi a temperatura da água, em grau Celsius, medida ao final do experimento?

a) 25

b) 27

c) 45

d) 50

e) 70

Gabarito explicado

Dados:

Massas:

2,5 g de castanha-de-caju.

350 g de água.

50% da energia disponível foi aproveitada.

Calor específico da água é 1 cal g−1 °C−1.

Temperatura inicial de 20°C.

Q = 70 kcal em 10 g de castanhas.

Objetivo:

Determinar a temperatura final da água.

Fórmula:

reto Q igual a reto m. reto c. incremento reto T

Resolução:

Passo 1: determinar a energia em 2,5 g de castanhas.

Como 2,5 g é 1/4 de 10 g, a quantidade de energia também será de 1/4.

1 quarto de espaço 70 igual a 70 sobre 4 igual a 17 vírgula 5 espaço kcal

50% desta quantidade de energia Q foi fornecida a água.

17 500 / 2 = 8 750 J

Passo 2: determinar a variação da temperatura da água.

incremento reto T igual a numerador reto Q sobre denominador reto m. reto c fim da fraçãoincremento reto T igual a numerador 8 espaço 750 sobre denominador 350 espaço. espaço 1 fim da fraçãoincremento reto T igual a 25 espaço º reto C

Passo 3: determinar a temperatura final da água.

20ºC + 25º = 45ºC

Resposta:

A temperatura final é de 45ºC.

Questão 9

(Enem 2018) Para preparar um sopa instantânea, uma pessoa aquece em um forno micro-ondas 500 g de água em uma tigela de vidro de 300 g. A temperatura inicial da tigela e da água era de 6 °C. Com o forno de micro-ondas funcionando a uma potência de 800 W, a tigela e a água atingiram a temperatura de 40 °C em 2,5 min. Considere que os calores específicos do vidro e da sopa são, respectivamente, 0 vírgula 2 espaço numerador cal sobre denominador reto g espaço sinal de grau reto C fim da fração e 1 espaço numerador cal sobre denominador reto g espaço sinal de grau reto C fim da fraçãoe que 1 cal = 4,2 J.

Que percentual aproximado da potência usada pelo micro-ondas é efetivamente convertido em calor para o aquecimento?

a) 11,8%

b) 45,0%

c) 57,1%

d) 66,1%

e) 78,4%

Gabarito explicado

Dados:

500 g de água

300 g de vidro

Temperatura inicial de 6º C

Temperatura final de 40º C

Potência de 800 W

Tempo de 2,5 min ou 150 s.

Calor específico do vidro 0,2 cal/g . ºC

Calor específico da água 1 cal/g . ºC

Objetivo:

Determinar o percentual da potência efetiva para o aquecimento.

Fórmula:

reto Q igual a reto m. reto c. incremento reto T

Resolução:

Passo 1: determinar a quantidade de calor total produzido pelo micro-ondas.

reto P igual a reto E sobre reto t800 igual a reto E sobre 150800 espaço. espaço 150 igual a reto E120 espaço 000 espaço reto J igual a reto E

Passo 2: determinar a quantidade de energia necessária para elevar de 6 ºC para 40 ºC o conjunto.

reto Q espaço total espaço igual a espaço reto Q espaço do espaço vidro espaço mais espaço reto Q espaço da espaço águareto Q espaço total espaço igual a espaço 300 espaço. espaço 0 vírgula 2 espaço. espaço parêntese esquerdo 40 menos 6 parêntese direito espaço mais espaço 500 espaço. espaço 1 espaço mais espaço parêntese esquerdo 40 menos 6 parêntese direitoreto Q espaço total espaço igual a espaço 60 espaço. espaço 34 espaço mais espaço 500 espaço. espaço 34reto Q espaço total espaço igual a espaço 2040 espaço mais espaço 17 espaço 000reto Q espaço total espaço igual a espaço 19 espaço 040 espaço cal

Transformando para J

19 040 . 4,2 = 79 968

Como o problema pede um valor aproximado, faremos 80 000.

Passo 3: determinar a porcentagem.

numerador 80 espaço 000 sobre denominador 120 espaço 000 fim da fração aproximadamente igual 0 vírgula 66 aproximadamente igual 66 vírgula 6 sinal de percentagem

Resposta:

O resultado mais próximo é de 66,1%.

Questão 10

(VUNESP 2019) Considere que um fogão forneça um fluxo constante de calor e que esse calor seja inteiramente transferido da chama ao que se deseja aquecer. O calor específico da água é 1,00 cal/(g⋅ºC) e o calor específico de determinado óleo é 0,45 cal/(g⋅ºC). Para que 1000 g de água, inicialmente a 20 ºC, atinja a temperatura de 100 ºC, é necessário aquecê-la por cinco minutos sobre a chama desse fogão. Se 200 g desse óleo for aquecido nesse fogão durante um minuto, a temperatura desse óleo será elevada em, aproximadamente,

a) 120 ºC.

b) 180 ºC.

c) 140 ºC.

d) 160 ºC.

e) 100 ºC

Gabarito explicado

Dados:

1000 g de água.

200 g de óleo.

5 min de aquecimento da água.

1 min de aquecimento do óleo.

Variação de temperatura da água de 80ºC (100 - 20).

Calor específico da água 1 cal/(g⋅ºC).

Calor específico do óleo 0,45 cal/(g⋅ºC).

Objetivo:

Determinar a variação de temperatura do óleo.

Resolução:

Passo 1: determinar a quantidade de energia utilizada para aquecer a água.

reto Q igual a reto m. reto c. incremento reto treto Q igual a 1000.1.80reto Q igual a 80 espaço 000 espaço c a l

Passo 2: determinar a potência do fogão.

reto P igual a numerador reto Q sobre denominador 5 espaço min fim da fração igual a numerador 80 espaço 000 sobre denominador 5 fim da fração igual a 16 espaço 000 espaço cal dividido por min

Passo 3: determinar a variação de temperatura do óleo.

reto Q igual a reto m. reto c. incremento reto Tnumerador reto Q sobre denominador reto m. reto c fim da fração igual a incremento reto Tnumerador 16 espaço 000 sobre denominador 200 espaço. espaço 0 vírgula 45 fim da fração igual a incremento reto Tnumerador 16 espaço 000 sobre denominador 90 fim da fração igual a incremento reto T177 vírgula 77 º reto C espaço igual a espaço incremento reto T

Resposta:

A variação será de aproximadamente 180ºC.

Para mais exercícios:

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Rafael C. Asth
Rafael C. Asth
Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.