Questões de Vestibular de Física - Calorimetria

Um grupo de estudantes, em aula de laboratório de Física, mergulhou o resistor de um aquecedor elétrico, ligado a uma fonte de tensão de 120 V, em um recipiente, termicamente isolado, contendo água. Mediram a temperatura da água em função do tempo e verificaram que, em 2 minutos, a temperatura variou de 20°C a 80°C. A partir dos resultados obtidos, construíram o gráfico apresentado na figura abaixo, da quantidade de calor Q, em calorias, fornecida à água em função do instante t, a partir do mergulho do resistor na água, em minutos.

Os valores da resistência elétrica do aquecedor e da massa de água aquecida são, respectivamente, iguais a:

Dados

• 1 cal = 4 J

• calor específico da água = 1 cal/g °C

Misturam-se dois líquidos em um calorímetro, de capacidade calorífica desprezível. O primeiro tem massa m₁ = 80 g, c₁ = 0,20 cal/(g.°C) e está a 80 °C. O segundo tem massa m₂ = 160 g, c₂ = 0,10 cal/(g.°C) e está a 40 °C.

Encontre a temperatura final de equilíbrio.

Em uma bolsa térmica foram despejados 800 mL de água à temperatura de 90 ºC. Passadas algumas horas, a água se encontrava a 15 ºC. Sabendo que o calor específico da água é 1,0 cal/(g ∙ ºC), que a densidade da água é 1,0 g/mL e admitindo que 1 cal equivale a 4,2 J, o valor absoluto da energia térmica dissipada pela água contida nessa bolsa térmica foi, aproximadamente,

Colocou-se certa massa de água a 80 ºC em um recipiente de alumínio de massa 420 g que estava à temperatura de 20 ºC. Após certo tempo, a temperatura do conjunto atingiu o equilíbrio em 70 ºC. Considerando que a troca de calor ocorreu apenas entre a água e o recipiente, que não houve perda de calor para o ambiente e que os calores específicos do alumínio e da água sejam, respectivamente, iguais a 9,0 × 10² J/(kg ⋅ ºC) e 4,2 × 10³ J/(kg ⋅ ºC), a quantidade de água colocada no recipiente foi