1. Em um sistema de
aquecimento domiciliar, a água é enviada aos radiadores a 70 °C e sai dos
radiadores a 35 °C. O sistema deve ser substituído por outro no qual o vapor
d’água a uma pressão de 1 atm se condensa nos radiadores, e o vapor condensado
deixa os radiadores a 34 °C. Quantos quilogramas de vapor fornecerão o mesmo calor
que foi fornecido por 0,9 kg de água quente no primeiro sistema? (cágua
= 4190 J/(kg*K), Lv = 2256*103 J/kg)
A resposta correta é: 0,052.
2. Uma caixa de massa igual
a 25,2 kg e calor específico igual a 3593 J/kg · K escorrega para baixo por uma
rampa inclinada 58,8° abaixo da horizontal. O comprimento da rampa é 6,9 m. Se
a caixa estava inicialmente em repouso no topo da rampa e sua velocidade na
base é igual a 2,9 m/s, uma quantidade de calor igual ao trabalho realizado
pelo atrito sobre a caixa será absorvida pela caixa. Qual será a variação de
temperatura da caixa, em 10−2°C? Obs: g = 9.8 m/s2.
A resposta correta é: 1,49.
3. Em uma fria manhã de
sábado (11 °C), uma piloto enche de combustível o seu avião até completar sua
capacidade máxima de 106,4 L. Antes de voar no domingo pela manhã, quando a
temperatura é novamente igual a 11 °C, ela verifica o nível do combustível e
nota que existem somente 105,1 L de gasolina nos tanques. Ela conclui que a
temperatura no sábado se elevou e a gasolina transbordou. Qual foi a
temperatura máxima (em °C) atingida pelo combustível na tarde de sábado? O
coeficiente de dilatação volumétrica da gasolina é igual a 9,5 × 10-4
K-1, o do alumínio é 7,2 × 10-5 K-1, e o
tanque é de alumínio.
A resposta correta é: 24,9.
4. Um fogão de cozinha
elétrico tem paredes com área total igual a 1,7 m2 e um isolante com
uma camada de fibra de vidro de espessura igual a 3 cm. A superfície interna da
fibra de vidro possui temperatura igual a 224 °C e a superfície externa está a
33° C. A condutividade térmica da fibra de vidro é 0,040 W/m · K. Qual é a taxa
de transferência de calor através do isolante, supondo que ele possa ser
tratado como uma placa com área total igual a 1,7 m2?
A resposta correta é: 432,9.
5. Como resultado de uma
elevação de temperatura de 30,0 °C, uma barra com uma fissura no seu centro
empena para cima. Se a distância fixa L0 for 3,56 m e o coeficiente de dilatação
linear da barra for α=0.000025 1/℃, determine a elevação x do
centro da barra em cm.
A resposta correta é: 6,9.
6. Qual deve ser a
velocidade inicial, em m/s, de uma bala de chumbo a uma temperatura de 21,3 °C
para que o calor produzido quando ela atinge o repouso seja o suficiente para
causar sua fusão à uma temperatura de 327 °C. Considere o calor especifico do
chumbo igual a 130 J/kg K e o calor latente de fusão igual 24,5 kJ/kg. Divida o
valor por 10.
A resposta correta é: 35,8.
7. Um pendulo de Foucault
consiste em uma esfera de latão (αl=0,00002 1/℃) com um diâmetro de 35,0 cm
suspenso por um cabo de aço (αa=0,000012 1/℃) de 10,5 m de comprimento (ambas as medições efetuadas a 20 °C). Devido
a um descuido de projeto, a esfera oscilante passa rente ao chão, apenas 2,0 mm
de distância, quando a temperatura é 18,1°C. Em que temperatura a esfera começa
a tocar no chão, em graus Celsius?
A resposta correta é: 33,1.
8. Uma pesada barra de latão
possui duas projeções ligadas em suas extremidades, como mostra a figura. Dois
fios finos de aço amarrados entre as projeções estão apenas levemente esticados
(sem nenhuma tensão) quando o sistema está a 30 °C. Qual é a tensão de dilatação
nos fios de aço, em unidades de 108 Pa, quando a temperatura do
sistema se eleva até 110 °C? (Ysteel = 20*1010 Pa, αsteel
= 1.2*10-5, αbrass = 2*10-5)
A resposta correta é: 1,28.
9. Um relógio de pêndulo
deve fazer um ‘tique’ de um segundo para cada oscilação do pêndulo de uma
extremidade até a outra (dois ‘tiques’ para cada período completo) Um dado
relógio de pêndulo mantém o tempo corretamente a uma temperatura de 21 °C. O
eixo do pêndulo é feito de aço e sua massa pode ser desprezada em comparação
com a massa do peso na extremidade do pêndulo. Em quantos segundos o pêndulo
estará adiantado um dia depois de quando ele for esfriado até 12 °C? (αsteel
= 1.2*10-5 K-1)
A resposta correta é: 4,7.
10. Um asteróide com um
diâmetro de 10 km e uma massa de 8,2 × 1015 kg cai sobre a Terra à
velocidade de 5,4 km/s, aterrissando no Oceano Pacífico. Se 1,0% da energia
cinética do asteróide é utilizada na vaporização da água do oceano (suponha uma
temperatura inicial da água de 2,2 °C), qual a massa de água, em unidades de 1015
kg, que será vaporizada pela colisão? (cágua = 4190 J/(kg*K), Lv =
2256 × 103 J/kg)
A resposta correta é: 0,45.
11. Calcule a única
temperatura em que as escalas A e B coincidem. (Ponto de fusão da água: 11 em
A, 2 em B. Ponto de ebulição da água: 173 em A, 115 em B)
A resposta correta é: -18,76.
12. A temperatura de um
prego aumenta quando cravado em uma placa. Supondo que 60% da energia cinética
fornecida por um martelo de 1,8 kg com velocidade de 7,80 m/s seja transformada
em calor para o prego e não exista fluxo de calor para fora do prego, qual o aumento
de temperatura de um prego de alumínio (cA=0.91∗103J/(kg∗K)) de massa 6,3 g após 14
batidas, em °C.
A resposta correta é: 80,2.
13. Um técnico mede o calor
específico de um líquido não identificado introduzindo um resistor elétrico no
seio do líquido. A energia elétrica é convertida no calor transferido ao
líquido durante 113 s a uma taxa constante de 93 W. A massa do líquido é 0,52
kg, e sua temperatura cresce de 15,24 °C até 20,71 °C. Calcule o calor
específico médio do líquido nesse intervalo de temperatura, em J/(kgK). Suponha
que não haja perda de calor nem para o ambiente nem para o recipiente que
contém o líquido.
A resposta correta é: 3694,6.
14. Os rebites de alumínio
usados na construção de aviões são feitos com um diâmetro ligeiramente maior do
que o diâmetro do buraco, e resfriados com ‘gelo seco’ (CO2 sólido)
antes de serem colocados nos respectivos buracos. Sabendo que o diâmetro de um
buraco é 8,7 mm, qual deve ser o diâmetro em mm de um rebite a 29 °C para que
seu diâmetro fique igual ao do buraco quando o rebite for esfriado até -98 °C,
a temperatura do gelo que será usado? Suponha que o coeficiente de dilatação
permaneça constante. (αalumínio=2,4×10−5K−1)
A resposta correta é: 8,73.
15. Um vaso cujas paredes
são termicamente isoladas contém 1,85 kg de água e 0,50 kg de gelo, tudo a 0
°C. Um tubo proveniente de um aquecedor que produz vapor de água em ebulição na
pressão atmosférica é colocado no interior da água. Quantos gramas de vapor d’água
devem condensar no interior do vaso (também na pressão atmosférica) para fazer
a temperatura do sistema chegar até 22 °C? Despreze o calor transferido para o
recipiente. (cgelo = 2100 J/(kg*K), cágua = 4190
J/(kg*K), Lf = 334*103 J/kg, Lv = 2256*103
J/kg)
A resposta correta é: 148,5.
16.Um cientista fornece
calor a uma amostra sólida de 1,2 kg à taxa de 10768 J/min ao mesmo tempo em
que registra a sua temperatura em função do tempo. Com esses dados, ele faz um
gráfico igual ao mostrado na Figura. Qual é o calor latente de fusão desse
sólido, em J/K? Divida o resultado por 1000.
A resposta correta é: 13,46.
17. Um bloco de 0,6 kg de um
metal desconhecido, que esteve na água fervente por vários minutos, é
rapidamente colocado dentro de um copo de isopor (isolante) contendo 0,94 kg de
água à temperatura ambiente (16 °C). Depois de esperar e mexer delicadamente
por 5,0 min, você observa que a temperatura da água alcançou o valor constante
de 28 °C. Supondo que o isopor absorva uma quantidade desprezível de calor e
que nenhum calor seja perdido para o ambiente, qual é o calor específico do
metal? (cÁgua = 4190 J/kg)
A resposta correta é: 1094,1.
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
Quando será postada as resoluções?
ResponderExcluircoloquem as resoluções, pelamor de deus. Minha vida depende disso
ResponderExcluira 11 é assim:
ResponderExcluir(Ta - 11)/(173-11) = (Tb - 2)/(115 -2)
aí é só fazer Ta = Tb e substituir