Questões Sobre Termometria - Física - 2º ano do ensino médio
1) Analise as seguintes afirmações sobre conceitos de termologia:
I) Calor é uma forma de energia.
II) Calor é o mesmo que temperatura.
III) A grandeza que permite informar se dois corpos estão em equilíbrio térmico é a temperatura.
Está(ão) correta(s) apenas:
- A) I.
- B) II.
- C) III.
- D) I e II.
- E) I e III.
Vamos analisar cada uma das afirmações sobre termologia:
I) Calor é uma forma de energia: Esta afirmação é correta. O calor é a energia transferida entre sistemas ou corpos devido a uma diferença de temperatura.
II) Calor é o mesmo que temperatura: Esta afirmação é incorreta. Calor e temperatura são conceitos diferentes. A temperatura é uma medida da energia cinética média das partículas de um corpo, enquanto o calor é a transferência de energia térmica entre corpos de diferentes temperaturas.
III) A grandeza que permite informar se dois corpos estão em equilíbrio térmico é a temperatura: Esta afirmação é correta. Dois corpos estão em equilíbrio térmico quando têm a mesma temperatura, e não há transferência de calor entre eles.
Portanto, as afirmações I e III estão corretas. A opção que contém apenas essas duas afirmações corretas é:
E) I e III.
2) Em relação à termometria, é certo dizer que:
- A) -273 K representa a menor temperatura possível de ser atingida por qualquer substância.
- B) a quantidade de calor de uma substância equivale à sua temperatura.
- C) em uma porta de madeira, a maçaneta metálica está sempre mais fria que a porta.
- D) a escala Kelvin é conhecida como absoluta porque só admite valores positivos.
- E) o estado físico de uma substância depende exclusivamente da temperatura em que ela se encontra.
A alternativa correta é letra D) a escala Kelvin é conhecida como absoluta porque só admite valores positivos.
Vamos analisar cada alternativa individualmente:
A) A afirmação de que -273 K é a menor temperatura possível é incorreta. A menor temperatura possível, conhecida como zero absoluto, é -273,15ºC, o que corresponde a 0 K na escala Kelvin.
B) A afirmação de que a quantidade de calor de uma substância equivale à sua temperatura é incorreta. A temperatura de uma substância está relacionada ao grau de agitação das moléculas, enquanto a quantidade de calor é a energia transferida devido à diferença de temperatura.
C) A afirmação de que a maçaneta metálica está sempre mais fria que a porta de madeira é incorreta. Ambas as partes podem estar na mesma temperatura, mas o metal, sendo um melhor condutor de calor, pode transferir calor mais rapidamente da mão para si, criando a sensação de frio.
D) A afirmação de que a escala Kelvin é conhecida como absoluta porque só admite valores positivos é correta. A escala Kelvin começa em 0 K, que é o zero absoluto, e aumenta a partir daí.
E) A afirmação de que o estado físico de uma substância depende exclusivamente da temperatura em que ela se encontra é incorreta. O estado físico também depende da pressão a que a substância está submetida.
Portanto, com base na resolução fornecida, a alternativa D é a correta.
3) Quando uma enfermeira coloca um termômetro clínico de mercúrio sob a língua de um paciente, por exemplo, ela sempre aguarda algum tempo antes de fazer a sua leitura. Esse intervalo de tempo é necessário.
- A) para que o termômetro entre em equilíbrio térmico com o corpo do paciente.
- B) para que o mercúrio, que é muito pesado, possa subir pelo tubo capilar.
- C) para que o mercúrio passe pelo estrangulamento do tubo capilar.
- D) devido à diferença entre os valores do calor específico do mercúrio e do corpo humano.
- E) porque o coeficiente de dilatação do vidro é diferente do coeficiente de dilatação do mercúrio.
Quando uma enfermeira usa um termômetro clínico de mercúrio, ela espera um tempo antes de ler a temperatura para garantir que o termômetro tenha atingido o equilíbrio térmico com o corpo do paciente. Isso significa que a temperatura do termômetro precisa se estabilizar para refletir com precisão a temperatura corporal do paciente. Portanto, a resposta correta é:
A) para que o termômetro entre em equilíbrio térmico com o corpo do paciente.
As outras opções mencionadas não são os motivos pelos quais a enfermeira espera antes de fazer a leitura. O mercúrio sobe pelo tubo capilar devido à expansão térmica quando aquecido e não devido ao seu peso. O estrangulamento no tubo capilar é um recurso de segurança para evitar que o mercúrio caia rapidamente quando o termômetro é removido, o que poderia causar uma leitura incorreta se acontecesse durante a medição. As diferenças nos calores específicos e coeficientes de dilatação não são relevantes para o tempo de espera necessário para a leitura do termômetro.
4) Certo dia, um viajante verificou que a temperatura local acusava X°F. Se a escala utilizada tivesse sido a Celsius, a leitura seria 52 unidades mais baixa. Essa temperatura é:
- A) agradável
- B) 50°C
- C) 84°C
- D) 100°C
- E) acima de 100°C
Para resolver essa questão, podemos usar a fórmula de conversão de Fahrenheit para Celsius:
T(°C) = (T(°F) − 32) × 5/9
Sabemos que a leitura em Celsius seria 52 unidades mais baixa do que a leitura em Fahrenheit. Portanto, podemos estabelecer a seguinte relação:
T(°C) = T(°F) − 52
Substituindo a primeira fórmula na segunda, temos:
T(°F) − 52 = (T(°F) − 32) × 5/9
Para encontrar o valor de ( T(°F) ), precisamos resolver essa equação. Multiplicando ambos os lados por 9 e dividindo por 5, obtemos:
9(T(°F) − 52) = 5(T(°F) − 32)
Expandindo e simplificando a equação, chegamos a:
9T(°F) − 468 = 5T(°F) − 160
Isolando ( T(°F) ) no lado esquerdo e os números no lado direito, temos:
4T(°F)=308
Dividindo ambos os lados por 4, encontramos:
T(°F) = 77
Agora, vamos converter 77°F para Celsius usando a fórmula de conversão:
T(°C) =(77 − 32) × 5/9
T(°C) = 45 × 5/9
T(°C) = 25
Portanto, a temperatura em Celsius é 25°C, analisando as alternativas concluimos que a correta trata-se da letra A) agradável
5) Quando se mede a temperatura do corpo humano com um termômetro clínico de mercúrio em vidro, procura-se colocar o bulbo do termômetro em contato direto com regiões mais próximas do interior do corpo e manter o termômetro assim durante algum tempo, antes de fazer a leitura. Esses dois procedimentos são necessários porque
- A) O equilíbrio térmico só é possível quando há contato direto entre dois corpos e porque demanda sempre algum tempo para que a troca de calor entre o corpo humano e o termômetro se efetive.
- B) É preciso reduzir a interferência da pele, órgão que regula a temperatura interna do corpo, e porque demanda sempre algum tempo para que a troca de calor entre o corpo humano e o termômetro se efetive.
- C) O equilíbrio térmico só é possível quando há contato direto entre dois corpos e porque é preciso evitar a interferência do calor específico médio do corpo humano.
- D) É preciso reduzir a interferência da pele, órgão que regula a temperatura interna do corpo, e porque o calor específico médio do corpo humano é muito menor que o do mercúrio e do vidro.
- E) O equilíbrio térmico só é possível quando há contato direto entre dois corpos e porque é preciso reduzir a interferência da pele, órgão que regula a temperatura interna do corpo.
A alternativa correta é letra B) É preciso reduzir a interferência da pele, órgão que regula a temperatura interna do corpo, e porque demanda sempre algum tempo para que a troca de calor entre o corpo humano e o termômetro se efetive.
Explicação:
Para minimizar a influência isolante da pele e garantir uma medição de temperatura mais precisa, o termômetro deve ser inserido de forma que seu bulbo esteja em contato direto com áreas mais internas do corpo, permitindo assim uma leitura mais exata da temperatura corporal interna.
6) O quíntuplo de uma certa indicação de temperatura registrada num termômetro graduado na escala Celsius excede em 6 unidades o dobro da correspondente indicação na escala Fahrenheit. Esta temperatura, medida na escala Kelvin, é de:
- A) 50K
- B) 223K
- C) 273K
- D) 300K
- E) 323K
A alternativa correta é letra E) 323K
Fórmula de conversão de Celsius/Fahrenheit:
TC / 5 = (TF – 32) / 9
9TC / 5 + 32 = TF
PASSO 1: A questão nos diz que “o quíntuplo de uma certa indicação de temperatura registrada num termômetro graduado na escala Celsius excede em 6 unidades o dobro da correspondente indicação na escala Fahrenheit”, ou seja:
5 . TC = (2 . TF + 6)
PASSO2: Substituindo TF pelo resultado da primeira equação, teremos:
5TC = 2.(9TC / 5 + 32) + 6
5TC = 18TC / 5 + 64 + 6
5TC – 18TC / 5 = 70
25TC-18TC / 5 = 70
7TC = 70.5
TC = 350 / 7
TC = 50ºC
PASSO 3: Por fim, basta converter esse resultado para a escala Kelvin:
K = TC + 273
K = 50 + 273
K = 323K
7) Existem duas escalas termométricas que só admitem temperaturas positivas. São elas:
- A) Celsius e Fahrenheit.
- B) Fahrenheit e Kelvin.
- C) Kelvin e Rankine.
- D) Rankine e Reaumur.
- E) Reaumur e Celsius.
A alternativa correta é letra C) Kelvin e Rankine.
As escalas termométricas que só admitem temperaturas positivas são aquelas que não têm valores negativos. A escala Celsius e a escala Fahrenheit ambas têm temperaturas negativas, então podemos descartar as opções A e E.
A escala Kelvin é a escala termométrica absoluta, onde o zero (0 K) representa o zero absoluto, e não há temperaturas negativas. A escala Rankine é semelhante à Kelvin, mas usa a escala Fahrenheit como base. Assim como a Kelvin, a Rankine começa no zero absoluto e, portanto, também não tem temperaturas negativas.
Portanto, as duas escalas termométricas que só admitem temperaturas positivas são:
C) Kelvin e Rankine.
8) Um viajante, ao desembarcar de um avião no aeroporto de Londres, verificou que a temperatura indicada em um termômetro era 14 °F. A indicação dessa temperatura em um termômetro graduado na escala Celsius é:
- A) – 5 °C
- B) – 10 °C
- C) – 15 °C
- D) – 20 °C
- E) – 25 °C
A alternativa correta é letra B) – 10 °C
Conversão Celsius/Fahrenheit:
ΔTC / 5 = ΔTF / 9
TC / 5 = (TF – 32) / 9
TC / 5 = (14 – 32) / 9
TC . 9 = 5 . (-18)
TC = -90 / 9
TC = -10ºC
9) O verão de 1994 foi particularmente quente nos Estados Unidos da América. A diferença entre a máxima temperatura do verão e a mínima do inverno anterior foi de 60ºC. Qual o valor dessa diferença na escala Fahrenheit?
- A) 33ºF
- B) 60ºF
- C) 92ºF
- D) 108ºF
- E) 140ºF
A alternativa correta é letra D) 108ºF
Para converter a diferença de temperatura de Celsius para Fahrenheit, usamos a fórmula:
ΔF = ΔC × 9/5
Onde:
- ( ΔF ) é a diferença de temperatura em Fahrenheit.
- ( ΔC ) é a diferença de temperatura em Celsius.
Dado que a diferença de temperatura é de 60ºC, aplicamos a fórmula:
ΔF = 60 × 9/5
ΔF = 60 × 1.8
ΔF = 108
Portanto, a diferença de temperatura na escala Fahrenheit é de 108ºF. A resposta correta é a alternativa (D) 108ºF
10) O conceito de temperatura foi aprimorado nos últimos séculos. Nos dias atuais, está relacionado à(ao)
- A) ponto tríplice da água.
- B) grau de agitação térmica.
- C) equilíbrio térmico do meio.
- D) mudança de estado físico.
- E) sensação de quente e frio.
A temperatura é um conceito fundamental na física e está diretamente relacionada ao grau de agitação térmica das partículas de um corpo. Quando as partículas estão mais agitadas, dizemos que a temperatura é mais alta; quando estão menos agitadas, a temperatura é mais baixa.
Portanto, a opção correta é:
B) grau de agitação térmica.
Esse conceito é central para a termodinâmica e para entender como a energia é transferida na forma de calor. As outras opções mencionam aspectos que podem estar associados à temperatura, mas não definem o conceito em si. Por exemplo, o ponto tríplice da água é uma condição específica usada para definir a escala Kelvin, mas não é uma definição de temperatura. A mudança de estado físico e o equilíbrio térmico são fenômenos que ocorrem em resposta a mudanças de temperatura, e a sensação de quente e frio é uma percepção humana subjetiva da temperatura.