Física · Termologia

Calorimetria: calor sensível, latente e equilíbrio térmico

Prof. Jonas Pinheiro
Nome: Turma: Data:
Fórmulas e dados de referência
Grandeza / dadoRelação ou valorObservações
Calor sensívelQ = m · c · ΔTmuda a temperatura, sem mudar de estado
Calor latenteQ = m · Lmuda de estado, com temperatura constante
Equilíbrio térmicoQcedido + Qrecebido = 0soma dos calores trocados é nula (sistema isolado)
Calor específico da águac = 1,0 cal/g·°Cusar salvo indicação contrária
Calor latente de fusão (gelo)LF = 80 cal/ggelo → água, a 0 °C
Calor latente de vaporização (água)LV = 540 cal/gágua → vapor, a 100 °C

Bloco 1 — Conceitos fundamentais

Questão 1

Durante o aquecimento de uma substância, parte do calor altera sua temperatura e parte é usada para mudar seu estado físico.

  1. Explique a diferença entre calor sensível e calor latente.
  2. Por que, durante uma mudança de estado (como o gelo derretendo), a temperatura permanece constante mesmo recebendo calor?
Questão 2

Um corpo quente e um corpo frio são colocados em contato dentro de um recipiente isolado.

  1. Em que sentido o calor flui entre os dois corpos?
  2. O que caracteriza o equilíbrio térmico e o que acontece com as temperaturas dos dois corpos quando ele é atingido?

Bloco 2 — Calor sensível (Q = m · c · ΔT)

Questão 3

Uma panela contém 200 g de água a 20 °C. Determine a quantidade de calor necessária para aquecê-la até 80 °C.

Questão 4

Uma massa de 150 g de água, inicialmente a 25 °C, recebe 4 500 cal de calor.

  1. Qual é a variação de temperatura (ΔT) sofrida pela água?
  2. Qual é a temperatura final atingida?
Questão 5

Um bloco metálico de 400 g recebe 1 600 cal e tem sua temperatura aumentada em 20 °C. Determine o calor específico desse metal.

Bloco 3 — Calor latente (Q = m · L)

Questão 6

Determine a quantidade de calor necessária para derreter completamente 50 g de gelo que já se encontra a 0 °C.

Questão 7

Calcule a quantidade de calor necessária para vaporizar totalmente 30 g de água que já está a 100 °C.

Questão 8

Uma certa quantidade de gelo a 0 °C recebe 12 000 cal e derrete completamente. Qual é a massa de gelo que foi derretida?

Bloco 4 — Curva de aquecimento e equilíbrio térmico

Questão 9

Considere 100 g de gelo a 0 °C. Deseja-se derretê-lo completamente e, em seguida, aquecer a água resultante até 40 °C.

  1. Qual é o calor necessário para a fusão de todo o gelo?
  2. Qual é o calor necessário para aquecer a água de 0 °C até 40 °C?
  3. Qual é a quantidade total de calor desse processo?
Questão 10

Em um recipiente isolado, misturam-se 200 g de água a 80 °C com 300 g de água a 20 °C. Determine a temperatura de equilíbrio térmico da mistura.

Questão 11

Um bloco metálico de 500 g, com calor específico c = 0,1 cal/g·°C, é aquecido a 100 °C e mergulhado em 200 g de água a 20 °C, dentro de um recipiente isolado. Determine a temperatura de equilíbrio térmico do sistema.