Calorimetria - Resolução

01. (Enem 2024) Um estudante comprou uma cafeteira elétrica de 700 W de potência e com capacidade de 0,5 L de água (500 g). Enquanto o café estava em preparação na capacidade máxima da cafeteira, ele marcou que demorou 3 minutos para a cafeteira ferver toda a água (100 °C) a partir da temperatura ambiente de 20 °C. Em seguida, para avaliar a eficiência da cafeteira, ele calculou esse tempo desprezando quaisquer perdas energéticas. É necessária 1 cal (4,2 J) para elevar em 1 °C a temperatura de 1 grama de água.

Qual a eficiência energética calculada pelo estudante?

1. 100%
2. 75%
3. 60%
4. 7,5%
5. 5,1%

02. (Enem 2024) Aquecedores solares são equipamentos utilizados para o aquecimento de água pelo calor do Sol. São compostos por coletores solares, nos quais ocorre o aquecimento da água, e por um reservatório térmico, em que é armazenada a água quente para ser utilizada posteriormente. A figura ilustra esquematicamente como funciona esse equipamento.

O processo pelo qual ocorre transferência de calor dos coletores solares para o reservatório térmico é a

1. difusão.
2. absorção.
3. condução.
4. irradiação.
5. convecção.

03. (Enem 2023) Em uma indústria alimentícia, para produção de doce de leite, utiliza-se um tacho de parede oca com uma entrada para vapor de água a 120 °C e uma saída para água líquida em equilíbrio com o vapor a 100 °C. Ao passar pela parte oca do tacho, o vapor de água transforma-se em líquido, liberando energia. A parede transfere essa energia para o interior do tacho, resultando na evaporação de água e consequente concentração do produto.

No processo de concentração do produto, é utilizada energia proveniente

1. somente do calor latente de vaporização.
2. somente do calor latente de condensação.
3. do calor sensível e do calor latente de vaporização.
4. do calor sensível e do calor latente de condensação.
5. do calor latente de condensação e do calor latente de vaporização.

04. (Enem 2022) O manual de uma ducha elétrica informa que seus três níveis de aquecimento (morno, quente e superquente) apresentam as seguintes variações de temperatura da água em função de sua vazão:

Utiliza-se um disjuntor para proteger o circuito dessa ducha contra sobrecargas elétricas em qualquer nível de aquecimento. Por padrão, o disjuntor é especificado pela corrente nominal igual ao múltiplo de 5 A imediatamente superior à corrente máxima do circuito. Considere que a ducha deve ser ligada em 220 V e que toda a energia é dissipada através da resistência do chuveiro e convertida em energia térmica transferida para a água, que apresenta calor específico de 4,2 J/g °C e densidade de 1 000 g/L.

1. 60 A
2. 30 A
3. 20 A
4. 10 A
5. 5 A

05. (Enem 2021) Na montagem de uma cozinha para um restaurante, a escolha do material correto para as panelas é importante, pois a panela que conduz mais calor é capaz de cozinhar os alimentos mais rapidamente e, com isso, há economia de gás. A taxa de condução do calor depende da condutividade k do material da sua área A, da diferença de temperatura ΔT e da espessura d do material, sendo dada pela relação

Em panelas com dois materiais, a taxa de condução é dada por $\frac{\mathrm{\Delta \; <!--\; greek\; capital\; letter\; delta\; -->}Q}{\mathrm{\Delta \; <!--\; greek\; capital\; letter\; delta\; -->}T}=A\frac{\mathrm{\Delta \; <!--\; greek\; capital\; letter\; delta\; -->}T}{\frac{d_1}{k_1}+\frac{d_2}{k_2}}$ em que d1 e d2 são as espessuras dos dois materiais, e K1 e K2 são as condutividades de cada material. Os materiais mais comuns no mercado para panelas são o alumínio (k = 20 W/m K), o ferro (k = 8 W/m K) e ao aço (k = 5 W/m K) combinado com o cobre (k = 40 W/m K).

Compara-se uma panela de ferro, uma de alumínio e uma composta de 12 da espessura em cobre e 12 da espessura em aço, todas com a mesma espessura total e com a mesma área de fundo.

A ordem crescente da mais econômica para a menos econômica é

1. cobre-aço, alumínio e ferro.
2. alumínio, cobre-aço e ferro.
3. cobre-aço, ferro e alumínio.
4. alumínio, ferro e cobre-aço.
5. ferro, alumínio e cobre-aço.

06. (Enem PPL 2024) A transferência de calor por radiação pode ser observada realizando-se a experiência de colocar a mesma quantidade de água quente em dois copos metálicos com as mesmas características, sendo que a superfície externa de um deles é pintada de preto (copo 1), e a do outro é espelhada (copo 2). Sabe-se que todo material emite e absorve energia radiante e que bons emissores são também bons absorvedores dessa energia.

Ao se colocar um termômetro dentro de cada copo observa-se, após alguns minutos, que a temperatura da água

1. dos dois copos diminui igualmente.
2. do copo 1 diminui, e a do copo 2 permanece a mesma.
3. do copo 2 diminui, e a do copo 1 permanece a mesma.
4. do copo 1 diminui mais rapidamente do que a do copo 2.
5. do copo 2 diminui mais rapidamente do que a do copo 1.

07. (Enem PPL 2023) Um fabricante de eletrodomésticos desenvolveu um compartimento refrigerador inovador que consegue resfriar, em apenas 7 minutos, duas latas de refrigerante (350 mL cada), com densidade igual a 1,0 g/mL. A refrigeração do líquido consome 21% da potência do sistema quando o refrigerante tem sua temperatura diminuída em 15 °C. Considere o calor específico do refrigerante igual a 1,0 cal/(g °C) e 1 cal = 4,2 J.

A potência total, em watt, desse dispositivo refrigerador é, aproximadamente,

1. 105.
2. 120.
3. 315.
4. 500.
5. 1 500.

08. (Enem PPL 2023) Com o objetivo de demonstrar a transferência de energia de um sistema para outro, um professor solicitou a seus alunos que determinassem o calor de combustão de alguns alimentos e, para auxiliar nessa tarefa, forneceu um quadro que apresenta cinco alimentos identificados por números e seus respectivos calores de combustão.

Posteriormente, entregou uma amostra de 0,5 g de um alimento indeterminado a um dos estudantes, que realizou o seguinte procedimento experimental: colocou 4 mL de água em um tubo de ensaio e mediu a temperatura, encontrando 20 °C. Em seguida, o estudante queimou o alimento recebido, abaixo do tubo de ensaio contendo a água, o que elevou a temperatura da água para 50 °C. Considere que, nas condições do experimento, a perda de calor para o ambiente é desprezível e o calor específico da água e sua densidade são, respectivamente, 1 cal/(g °C) e 1 g/mL.

Qual alimento do quadro o estudante recebeu do professor?

1. I
2. II
3. III
4. IV
5. V

09. (Enem PPL 2021) O quadro contém as especificações técnicas de um forno de micro-ondas, em que é possível distinguir entre a potência consumida pelo eletrodoméstico quando ligado em uma rede elétrica sob determinadas condições de tensão elétrica e frequência e a máxima potência fornecida aos alimentos nele aquecidos. Também distinguem-se a frequência de micro-ondas, à qual o alimento é submetido, e a frequência da rede elétrica.

Utiliza-se esse equipamento para descongelar um alimento durante 15 minutos, em potência máxima.

1. 2450 MHz e 630 kJ.
2. 2450 MHze 114 kJ.
3. 2390 MHz e 630 kJ.
4. 60Hze 114KkJ.
5. 60Hze 127kJ.

10. (Enem 2020) Mesmo para peixes de aquário, como o peixe arco-íris, a temperatura da água fora da faixa ideal (26°C a 28°C), bem como sua variação brusca, pode afetar a saúde do animal. Para manter a temperatura da água dentro do aquário na média desejada, utilizam- se dispositivos de aquecimento com termostato. Por exemplo, para um aquário de 50 L, pode-se utilizar um sistema de aquecimento de 50 W otimizado para suprir sua taxa de resfriamento. Essa taxa pode ser considerada praticamente constante, já que a temperatura externa ao aquário é mantida pelas estufas. Utilize para a água o calor específico 4,0 kJ kg^-1 K^-1 e a densidade 1 kg L^-1.

Se o sistema de aquecimento for desligado por 1 h, qual o valor mais próximo para à redução da temperatura da água do aquário?

1. 4,0 °C
2. 3,6 °C
3. 0,9 °C
4. 0,6 °C
5. 0,3 °C

11. (Enem 2019) Em 1962, um jingle (vinheta musical) criado por Heitor Carillo fez tanto sucesso que extrapolou as fronteiras do rádio e chegou à televisão ilustrado por um desenho animado. Nele, uma pessoa respondia ao fantasma que batia em sua porta, personificando o “frio”, que não o deixaria entrar, pois não abriria a porta e compraria lãs e cobertores para aquecer sua casa. Apesar de memorável, tal comercial televisivo continha incorreções a respeito de conceitos físicos relativos à calorimetria.

DUARTE, M. Jingle é a alma do negócio: livro revela os bastidores das músicas de propagandas. Disponível em: https://guiadoscuriosos.uol.com.br. Acesso em: 24 abr. 2019 (adaptado).

Para solucionar essas incorreções, deve-se associar à porta e aos cobertores, respectivamente, as funções de:

1. Aquecer a casa e os corpos.
2. Evitar a entrada do frio na casa e nos corpos.
3. Minimizar a perda de calor pela casa e pelos corpos.
4. Diminuir a entrada do frio na casa e aquecer os corpos.
5. Aquecer a casa e reduzir a perda de calor pelos corpos.

12. (Enem 2019) O objetivo de recipientes isolantes térmicos é minimizar as trocas de calor com o ambiente externo. Essa troca de calor é proporcional à condutividade térmica k e à área interna das faces do recipiente, bem como à diferen ambiente externo e o interior do recipiente, além de ser inversamente proporcional à espessura das faces

A fim de avaliar a qualidade de dois recipientes A (40 cm × 40 cm × 40 cm) e B (60 cm × 40 cm × 40 cm), de faces de mesma espessura, uma estudante compara suas condutividades térmicas k_A e k_B. Para isso suspende, dentro de cada recipiente, blocos idênticos de gelo a 0 °C, de modo que suas superfícies estejam em contato apenas com o ar. Após um intervalo de tempo, ela abre os recipientes enquanto ambos ainda contêm um pouco de gelo e verifica que a massa de gelo que se fundiu no recipiente B foi o dobro da que se fundiu no recipiente A

1. 0,50.
2. 0,67
3. 0,75
4. 1,33.
5. 2,00.

13. (Enem 2019) Em uma aula experimental de calorimetria, uma professora queimou 2,5g de castanha-de-caju crua para aquecer 350g 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 de combustível, ela concluiu que 50% da energia disponível foi aproveitada. O calor específico da água é 1 cal g^-1ºC^-1, e sua temperatura inicial era de 20ºC.

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

1. 25
2. 27
3. 45
4. 50
5. 70

14. (Enem 2018 PPL) 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, cal 0,2 $\frac{\mathrm{cal}}{\mathrm{g\; °C}}$ e 1,0 $\frac{\mathrm{cal}}{\mathrm{g\; °C}}$, e que 1 cal = 4,2 J.

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

1. 11,8%
2. 45,0%
3. 57,1%
4. 66,7%
5. 78,4%

15. (Enem 2017) No manual fornecido pelo fabricante de uma ducha elétrica de 220V é apresentado um gráfico com a variação da temperatura da água em função da vazão para três condições (morno, quente e superquente). Na condição superquente, a potência dissipada é de 6500W. Considere o calor específico da água igual a 4200J/(kg ºC) e densidade da água igual a 1 kg/L.

Com base nas informações dadas, a potência na condição morno corresponde a que fração da potência na condição superquente?

1. 1/3
2. 1/5
3. 3/5
4. 3/8
5. 5/8

16. (Enem 2017 PPL) As especificações de um chuveiro elétrico são: potência de 4000 W, consumo máximo mensal de 21,6 kWh e vazão máxima de 3L/min. Em um mês, durante os banhos, esse chuveiro foi usado com vazão máxima, consumindo o valor máximo de energia especificado. O calor específico da água é de 4200 J/(kg ºC) e sua densidade é igual a 1kg/L.

A variação da temperatura da água usada nesses banhos foi mais próxima de

1. 16 ºC
2. 19 ºC
3. 37 ºC
4. 57 ºC
5. 60 ºC

17. (Enem 2016 PPL) Para a instalação de um aparelho de ar-condicionado, é sugerido que ele seja colocado na parte superior da parede do cômodo, pois a maioria dos fluidos (líquidos e gases), quando aquecidos, sofrem expansão, tendo sua densidade diminuída e sofrendo um deslocamento ascendente. Por sua vez, quando são resfriados, tornam-se mais densos e sofrem um deslocamento descendente.

A sugestão apresentada no texto minimiza o consumo de energia, porque

1. diminui a umidade do ar dentro do cômodo.
2. aumenta a taxa de condução térmica para fora do cômodo.
3. torna mais fácil o escoamento da água para fora do cômodo.
4. facilita a circulação das correntes de ar frio e quente dentro do cômodo.
5. diminui a taxa de emissão de calor por parte do aparelho para dentro do cômodo.

18. (Enem 2016) Num experimento, um professor deixa duas bandejas de mesma massa, uma de plástico e outra de alumínio, sobre a mesa do laboratório. Após algumas horas, ele pede aos alunos que avaliem a temperatura das duas bandejas, usando para isso o tato. Seus alunos afirmam categoricamente, que a bandeja de alumínio encontra-se numa temperatura mais baixa. Intrigado, ele propõe uma segunda atividade, em que coloca um cubo de gelo sobre cada uma das bandejas, que estão em equilíbrio térmico com o ambiente, e os questiona em qual delas a taxa de derretimento do gelo será maior.

O aluno que responder corretamente ao questionamento do professor dirá que o derretimento ocorrerá

1. mais rapidamente na bandeja de alumínio, pois ela tem uma maior condutividade térmica que a de plástico.
2. mais rapidamente na bandeja de plástico, pois ela tem inicialmente uma temperatura mais alta que a de alumínio.
3. mais rapidamente na bandeja de plástico, pois ela tem uma maior capacidade térmica que a de alumínio.
4. mais rapidamente na bandeja de alumínio, pois ela tem um calor específico menor que a de plástico.
5. com a mesma rapidez nas duas bandejas, pois apresentarão a mesma variação de temperatura.

19. (Enem 2015) As altas temperaturas de combustão e o atrito entre suas peças móveis são alguns dos fatores que provocam o aquecimento dos motores à combustão interna. Para evitar o superaquecimento e consequentes danos a esses motores, foram desenvolvidos os atuais sistemas de refrigeração, em que um fluido arrefecedor com propriedades especiais circula pelo interior do motor, absorvendo o calor que, ao passar pelo radiador, é transferido para a atmosfera.

Qual propriedade o fluido arrefecedor deve possuir para cumprir seu objetivo com maior eficiência?

1. Alto calor específico.
2. Alto calor latente de fusão.
3. Baixa condutividade térmica.
4. Baixa temperatura de ebulição.
5. Alto coeficiente de dilatação térmica.

20. (Enem 2015) Uma garrafa térmica tem como função evitar a troca de calor entre o líquido nela contido e o ambiente, mantendo a temperatura de seu conteúdo constante. Uma forma de orientar os consumidores na compra de uma garrafa térmica seria criar um selo de qualidade, como se faz atualmente para informar o consumo de energia de eletrodomésticos. O selo identificaria cinco categorias e informaria a variação de temperatura do conteúdo da garrafa, depois de decorridas seis horas de seu fechamento, por meio de uma porcentagem do valor inicial da temperatura de equilíbrio do líquido na garrafa. O quadro acima apresenta as categorias e os intervalos de variação percentual da temperatura.

Para atribuir uma categoria a um modelo de garrafa térmica, são preparadas e misturadas, em uma garrafa, duas amostras de água, uma a 10ºC e outra a 40ºC, na proporção de um terço de água fria para dois terços de água quente. A garrafa é fechada. Seis horas depois, abre-se a garrafa e mede-se a temperatura da água, obtendo-se 16ºC.

Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica testada?

1. A
2. B
3. C
4. D
5. E

21. (Enem 2013) Em um experimento foram utilizadas duas garrafas PET, uma pintada de branco e a outra de preto, acopladas cada uma a um termômetro. No ponto médio da distância entre as garrafas, foi mantida acesa, durante alguns minutos, uma lâmpada incandescente. Em seguida a lâmpada foi desligada. Durante o experimento, foram monitoradas as temperaturas das garrafas: a) enquanto a lâmpada permaneceu acesa e b) após a lâmpada ser desligada e atingirem equilíbrio térmico com o ambiente.

A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em comparação à da branca, durante todo experimento, foi

1. igual no aquecimento e igual no resfriamento.
2. maior no aquecimento e igual no resfriamento.
3. menor no aquecimento e igual no resfriamento.
4. maior no aquecimento e menor no resfriamento.
5. maior no aquecimento e maior no resfriamento.

22. (Enem 2013) Aquecedores solares usados em residências têm o objetivo de elevar a temperatura da água até 70 °C. No entanto, a temperatura ideal da água para um banho é de 30 °C. Por isso, deve-se misturar a água aquecida com a água à temperatura ambiente de um outro reservatório, que se encontra a 25 °C.

Qual a razão entre a massa de água quente e a massa de água fria na mistura para um banho à temperatura ideal?

1. 0,111.
2. 0,125.
3. 0,357.
4. 0,428.
5. 0,833.