Questões laboratoriais
Voltar a: Atividades Laboratoriais – 10.º Ano
🧲 Física · 10.º ano · Atividades Laboratoriais
AL 3.3 │ Balanço energético num sistema termodinâmico: entalpia de fusão do gelo
🔬 Atividade📖 Teóricas🧪 Laboratoriais🧮 Práticas🏁 Exames e TI
Outras AL: 📚 Todas as AL do 10.º anoFísica · AL 1.1 Plano inclinadoFísica · AL 1.2 Queda e ressaltoFísica · AL 2.1 PilhaFísica · AL 3.1 Painel fotovoltaicoFísica · AL 3.2 Capacidade térmica mássicaQuímica · AL 1.1 Gota de águaQuímica · AL 1.2 Teste de chamaQuímica · AL 1.3 Densidade relativaQuímica · AL 2.2 Soluções
📝 10 exercícios
Os exercícios essenciais do tema, no estilo dos exames nacionais e dos testes intermédios, com o grau de dificuldade de cada um. Clica numa opção para ver logo se acertaste e abre a Resolução para perceberes o raciocínio completo.
📘 Resumo da matéria
Antes de começares, revê Atividade laboratorial AL 3.3 – laboratório virtual.
1Fácil As massas de água e de gelo medem-se com…
Ver resolução
- 📐 Fórmulasmedição de massa
- (A) termómetroFalsa. o termómetro mede temperatura.
- (B) balançaVerdadeira. a balança mede massa (converte para kg).
- (C) cronómetroFalsa. o cronómetro mede tempo.
- (D) amperímetroFalsa. o amperímetro mede corrente.
2Fácil A temperatura de equilíbrio lê-se quando…
Ver resolução
- 📐 Fórmulasequilíbrio térmico
- (A) se juntamFalsa. logo ao juntar ainda não há equilíbrio.
- (B) estabiliza depois de agitarVerdadeira. o equilíbrio atinge-se quando a temperatura deixa de variar.
- (C) ferveFalsa. a água não ferve neste processo.
- (D) gelo inteiroFalsa. com gelo inteiro ainda não há equilíbrio.
3Fácil O isolante térmico em volta do recipiente serve para…
Ver resolução
- 📐 Fórmulassistema isolado
- (A) aumentar energiaFalsa. não acrescenta energia.
- (B) reduzir trocasVerdadeira. aproxima o sistema de um sistema isolado.
- (C) medir temperaturaFalsa. é o termómetro que mede.
- (D) pesarFalsa. é a balança que pesa.
4Médio 200 g de água a 45,0 °C recebem 40,0 g de gelo fundente; a temperatura de equilíbrio é 25,0 °C. Determina a entalpia de fusão do gelo e o erro percentual (referência 334 kJ/kg).
Ver resolução
- 📐 Fórmulasm1 c (θ1 − θf) = mg ΔHfus + mg c θf
- EnergiasQ1 = 0,200 × 4180 × (45,0 − 25,0) = 16720 J; Q2 = 0,0400 × 4180 × 25,0 = 4180 J.
- Entalpia de fusãoΔHfus = 16720 − 41800,0400 = 314 kJ/kg.
- Erro percentualErro % = |314 − 334|334 × 100 = 6,1 %.
5Médio Três ensaios deram ΔHfus = 312 kJ/kg, 318 kJ/kg e 308 kJ/kg. Indica o resultado com a incerteza e o desvio percentual.
Ver resolução
- 📐 Fórmulasx̄ = x1 + x2 + x33 · u = |xi − x̄|máx · ur = ux̄ × 100
- Média e incertezax̄ = 312 + 318 + 3083 = 312,7 kJ/kg; desvios 0,7 · 5,3 · 4,7 ⇒ u = 5,3 kJ/kg.
- ResultadoΔHfus = (313 ± 5) kJ/kg; ur = 5,3312,7 × 100 = 1,7 %.
6Médio O gelo trazia água à superfície, o que faz o resultado sair sempre num mesmo sentido. Este erro é…
Ver resolução
- 📐 Fórmulaserro sempre no mesmo sentido ⇒ sistemático
- (A) aleatórioFalsa. um erro aleatório variava ao acaso.
- (B) sistemáticoVerdadeira. desvia sempre os resultados no mesmo sentido: sistemático.
- (C) instrumentalFalsa. não é limite do aparelho.
- (D) de cálculoFalsa. não é erro de cálculo.
7Médio Misturaram-se 200 g de água a 60 °C com 100 g de água a 20 °C: mediu-se θf = 46,9 °C. Compara com a previsão (erro percentual).
Ver resolução
- 📐 Fórmulasθf = m1 θ1 + m2 θ2m1 + m2 · Erro % = |valor exp. − valor ref.|valor ref. × 100
- Previsãoθf,prev = 0,200 × 60 + 0,100 × 200,300 = 46,7 °C.
- ComparaçãoErro % = |46,9 − 46,7|46,7 × 100 = 0,4 %: muito próximo.
8Médio Na mistura anterior, indica o sinal da variação de energia interna da água quente e da água fria, e a sua soma.
Ver resolução
- 📐 FórmulasΔU = m c Δθ
- SinaisÁgua quente: Δθ < 0 ⇒ ΔU < 0 (cede). Água fria: Δθ > 0 ⇒ ΔU > 0 (recebe).
- SomaSistema isolado: ΔU1 + ΔU2 ≈ 0 (a pequena diferença deve-se a perdas e ao calorímetro).
9Difícil Para minimizar o erro na determinação da entalpia de fusão, o gelo adicionado deve estar dividido em pedaços pequenos ou num só bloco? Justifica.
Ver resolução
- RespostaEm pequenos pedaços: a fusão é mais rápida (maior área de contacto) e o equilíbrio atinge-se depressa, com menos perdas para o exterior.
10Difícil Porque se começa com a água 15 °C a 20 °C acima da temperatura ambiente?
Ver resolução
- RespostaAs perdas para o ambiente no início (água mais quente do que o ambiente) compensam-se com os ganhos no fim (água mais fria do que o ambiente), pois o equilíbrio fica perto da temperatura ambiente.
➡️ A seguir
Termina com as questões práticas (cálculos).
