Exercícios Resolvidos sobre Calor Específico

Lista de Exercícios: Calor Específico

Exercício 1

Um bloco de metal de 200g recebe 8000 calorias de calor e sua temperatura se eleva em 60°C. Calcule o calor específico do metal.

Resolução:
Primeiro, devemos calcular a variação de temperatura \(\Delta T\) usando a fórmula:\( \Delta T = T_f - T_i\), onde \(T_f\) é a temperatura final e \(T_i\) é a temperatura inicial.
\(\Delta T = 60°C\) (pois a temperatura se eleva em 60°C).
Em seguida, podemos usar a fórmula do calor específico para calcular \(c\): \(Q = mc\Delta T\), onde \(Q\) é o calor recebido pelo bloco, \(m\) é a massa do bloco e \(c\) é o calor específico do material.
Reorganizando a fórmula para isolar \(c\): \(c = \frac{Q}{{m \cdot \Delta T}}\).
Substituindo os valores conhecidos na fórmula, temos:
\(c = \frac{8000 \, \text{cal}}{200 \, \text{g} \cdot 60°C}\).
\(c = \frac{8000}{12000}\) cal/g°C.
\(c = 0,666\) cal/g°C.
Portanto, o calor específico do metal é \(0,666\) cal/g°C.

Exercício 2

Um calorímetro contém 200g de água a \(20°C\). Um bloco de metal de 100g, inicialmente a \(100°C\), é colocado no calorímetro e o equilíbrio térmico é alcançado a uma temperatura de \(25°C\). Determine o calor específico do metal.

Resolução:
Para calcular o calor específico do metal, usamos a fórmula \(Q = mc\Delta T\), onde \(Q\) é o calor recebido ou cedido, \(m\) é a massa do bloco, \(c\) é o calor específico do material e \(\Delta T\) é a variação de temperatura.
Primeiro, calculamos a variação de temperatura \(\Delta T\) usando \(T_f - T_i\), onde \(T_f\) é a temperatura final e \(T_i\) é a temperatura inicial.
\(\Delta T = 25°C - 20°C = 5°C\).
Agora, substituímos os valores conhecidos na fórmula para obter o calor recebido pelo bloco:
\(Q = 200 \, \text{g} \cdot c \cdot 5°C\).
O calor recebido pelo bloco é o mesmo calor cedido pela água. Portanto, podemos usar a fórmula \(Q = mc\Delta T\) para a água também:
\(Q = 100 \, \text{g} \cdot c_{\text{água}} \cdot 5°C\).
Igualando os dois valores de \(Q\):
\(200 \, \text{g} \cdot c \cdot 5°C = 100 \, \text{g} \cdot c_{\text{água}} \cdot 5°C\).
Dividindo ambos os lados por \(5°C\):
\(200 \, \text{g} \cdot c = 100 \, \text{g} \cdot c_{\text{água}}\).
Isolando \(c\), o calor específico do metal:
\(c = \frac{100 \, \text{g} \cdot c_{\text{água}}}{200 \, \text{g}}\).
Substituindo o valor conhecido de \(c_{\text{água}}\) (calor específico da água):
\(c = \frac{100 \, \text{g} \cdot 1 \frac{\text{cal}}{\text{g} \cdot \text{°C}}}{200 \, \text{g}}\).
\(c = \frac{100}{200}\) cal/g°C.
\(c = 0,5\) cal/g°C.
Portanto, o calor específico do metal é \(0,5\) cal/g°C.

Exercício 3

Um bloco de alumínio de 500g recebe 2000 calorias de calor e sua temperatura se eleva em 40°C. Calcule o calor específico do alumínio.

Resolução:
Usamos a fórmula do calor específico: \(Q = mc\Delta T\), onde \(Q\) é o calor recebido pelo bloco, \(m\) é a massa do bloco e \(c\) é o calor específico do material.
Dados do problema:
\(m = 500 \, \text{g}\), \(Q = 2000 \, \text{cal}\) e \(\Delta T = 40°C\).
\(c = \frac{Q}{{m \cdot \Delta T}}\).
\(c = \frac{2000 \, \text{cal}}{500 \, \text{g} \cdot 40°C}\).
\(c = \frac{2000}{20000}\) cal/g°C.
\(c = 0,1\) cal/g°C.
Portanto, o calor específico do alumínio é \(0,1\) cal/g°C.

Exercício 4

Uma amostra de 300g de um certo líquido recebe 900 calorias de calor e sua temperatura se eleva em 10°C. Calcule o calor específico desse líquido.

Resolução:
Dados do problema:
\(m = 300 \, \text{g}\), \(Q = 900 \, \text{cal}\) e \(\Delta T = 10°C\).
Usando a fórmula do calor específico: \(c = \frac{Q}{{m \cdot \Delta T}}\).
\(c = \frac{900 \, \text{cal}}{300 \, \text{g} \cdot 10°C}\).
\(c = \frac{900}{3000}\) cal/g°C.
\(c = 0,3\) cal/g°C.
Portanto, o calor específico da água é \(0,3\) cal/g°C.

Exercício 5

Uma chapa de ferro de 400g recebe 1600 calorias de calor e sua temperatura se eleva em 80°C. Calcule o calor específico do ferro.

Resolução:
Dados do problema:
\(m = 400 \, \text{g}\), \(Q = 1600 \, \text{cal}\) e \(\Delta T = 80°C\).
Usando a fórmula do calor específico: \(c = \frac{Q}{{m \cdot \Delta T}}\).
\(c = \frac{1600 \, \text{cal}}{400 \, \text{g} \cdot 80°C}\).
\(c = \frac{1600}{32000}\) cal/g°C.
\(c = 0,05\) cal/g°C.
Portanto, o calor específico do ferro é \(0,05\) cal/g°C.

Exercício 6

Um bloco de cobre de 250g recebe 1000 calorias de calor e sua temperatura se eleva em 30°C. Calcule o calor específico do cobre.

Resolução:
Dados do problema:
\(m = 250 \, \text{g}\), \(Q = 1000 \, \text{cal}\) e \(\Delta T = 30°C\).
Usando a fórmula do calor específico: \(c = \frac{Q}{{m \cdot \Delta T}}\).
\(c = \frac{1000 \, \text{cal}}{250 \, \text{g} \cdot 30°C}\).
\(c = \frac{1000}{7500}\) cal/g°C.
\(c = 0,133\) cal/g°C.
Portanto, o calor específico do cobre é \(0,133\) cal/g°C.

Exercício 7

Uma amostra de 150g de chumbo recebe 2000 calorias de calor e sua temperatura se eleva em 80°C. Calcule o calor específico do chumbo.

Resolução:
Dados do problema:
\(m = 150 \, \text{g}\), \(Q = 2000 \, \text{cal}\) e \(\Delta T = 80°C\).
Usando a fórmula do calor específico: \(c = \frac{Q}{{m \cdot \Delta T}}\).
\(c = \frac{2000 \, \text{cal}}{150 \, \text{g} \cdot 80°C}\).
\(c = \frac{2000}{12000}\) cal/g°C.
\(c = 0,167\) cal/g°C.
Portanto, o calor específico do chumbo é \(0,167\) cal/g°C.

Exercício 8

Um bloco de plástico de 300g recebe 600 calorias de calor e sua temperatura se eleva em 15°C. Calcule o calor específico do plástico.

Resolução:
Dados do problema:
\(m = 300 \, \text{g}\), \(Q = 600 \, \text{cal}\) e \(\Delta T = 15°C\).
Usando a fórmula do calor específico: \(c = \frac{Q}{{m \cdot \Delta T}}\).
\(c = \frac{600 \, \text{cal}}{300 \, \text{g} \cdot 15°C}\).
\(c = \frac{600}{4500}\) cal/g°C.
\(c = 0,133\) cal/g°C.
Portanto, o calor específico do plástico é \(0,133\) cal/g°C.