Questões práticas
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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
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📝 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 200 g de água arrefecem de 60 °C para 47 °C. Calcula a energia cedida. (c = 4180 J kg⁻¹ K⁻¹)
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- 📐 FórmulasQ = m c Δθ
- RespostaQ = 0,200 × 4180 × (60 − 47) = 10868 J.
2Fácil Prevê a temperatura final da mistura de 250 g de água a 50 °C com 150 g de água a 10 °C (sistema isolado).
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- 📐 Fórmulasθf = m1 θ1 + m2 θ2m1 + m2
- Respostaθf = 0,250 × 50 + 0,150 × 100,400 = 35,0 °C.
3Fácil Qual é a energia necessária para fundir 40,0 g de gelo a 0 °C? (ΔHfus = 3,34×10⁵ J kg⁻¹)
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- 📐 FórmulasQ = m ΔHfus
- RespostaQ = 0,0400 × 3,34×10⁵ = 13360 J.
4Médio 200 g de água a 45,0 °C fundem 40,0 g de gelo e ficam a 25,0 °C. Determina a entalpia de fusão.
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- 📐 FórmulasΔHfus = m1 c (θ1 − θf) − mg c θfmg
- RespostaΔHfus = 0,200 × 4180 × (45,0 − 25,0) − 0,0400 × 4180 × 25,00,0400 = 314 kJ/kg.
5Médio Calcula o erro percentual do valor obtido no exercício anterior (referência 334 kJ/kg).
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- 📐 FórmulasErro % = |valor exp. − valor ref.|valor ref. × 100
- RespostaErro % = |314 − 334|334 × 100 = 6,1 %.
6Médio Exame (2017 – 2.ª F, adaptado): num recipiente há 150 g de gelo a 0,0 °C. Qual é a massa mínima de água a 20,0 °C a adicionar para fundir todo o gelo (temperatura final 0 °C)?
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- 📐 Fórmulasmágua c (20,0 − 0) = mg ΔHfus ⇒ mágua = mg ΔHfusc × 20,0
- Respostamágua = 0,150 × 3,34×10⁵4180 × 20,0 = 0,60 kg.
7Médio Exame (2015 – 1.ª F, adaptado): fornece-se 92,0 kJ a 400 g de gelo a −10,0 °C. Calcula a massa de gelo que funde. (cgelo = 2,09×10³ J kg⁻¹ K⁻¹; ΔHfus = 3,34×10⁵ J kg⁻¹)
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- 📐 FórmulasE = m cgelo Δθ + mf ΔHfus
- AquecimentoAquecer o gelo de −10,0 °C a 0 °C: 0,400 × 2,09×10³ × 10,0 = 8360 J.
- FusãoResta 83640 J para fundir: mf = 836403,34×10⁵ = 0,250 kg.
8Médio Exame (2014 – 2.ª F, adaptado): 30,0 g de gelo a 0,0 °C são adicionados a 260,0 g de água a 20,0 °C. Determina a temperatura final.
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- 📐 Fórmulasm1 c (θf − θ1) + mg ΔHfus + mg c θf = 0
- Respostaθf = m1 c θ1 − mg ΔHfus(m1 + mg) c = 0,2600 × 4180 × 20,0 − 0,0300 × 3,34×10⁵0,2900 × 4180 = 9,7 °C.
9Difícil Mediu-se θf = 9,2 °C na experiência anterior. Calcula o erro percentual relativamente ao valor previsto.
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- 📐 FórmulasErro % = |valor exp. − valor ref.|valor ref. × 100
- RespostaErro % = |9,2 − 9,7|9,7 × 100 = 4,8 %.
10Difícil Que massa de gelo a 0 °C é necessária para arrefecer 250 g de água de 30 °C para 10 °C? (c = 4180 J kg⁻¹ K⁻¹; ΔHfus = 3,34×10⁵ J kg⁻¹)
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- 📐 Fórmulasm c (30 − 10) = mg ΔHfus + mg c (10 − 0)
- CedidaEnergia cedida: 0,250 × 4180 × 20 = 20900 J.
- Massa de gelomg = 209003,34×10⁵ + 4180 × 10 = 0,0556 kg (≈ 56 g).
➡️ A seguir
Verifica o que aprendeste no laboratório virtual e resolve os itens de exame.
