Questões Sobre Calorimetria - Física - concurso

Para resolver esse problema, vamos analisar as transformações que ocorrerão com a mistura de gelo e água no interior do calorímetro. Inicialmente, o sistema está em equilíbrio térmico, com 100 g de gelo a 0 °C e 400 g de água também a 0 °C. Ao transferir 10 g de vapor de água a 100 °C para o interior do calorímetro, ocorrerá uma transferência de calor da água vapor para a mistura de gelo e água.

Primeiramente, o vapor de água se condensará, liberando calor latente de vaporização. O calor latente de vaporização da água é de 540 cal/g, então a quantidade de calor liberada será:

Q = m × L_vap = 10 g × 540 cal/g = 5400 cal

Esse calor será absorvido pela mistura de gelo e água, aumentando a temperatura do sistema. No entanto, como o gelo está a 0 °C, parte do calor será utilizado para fundir o gelo, e não para aumentar a temperatura da água. O calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g, então a quantidade de gelo que derreterá será:

m_gelo = Q / L_fus = 5400 cal / 80 cal/g = 67,5 g

Como 67,5 g é menor que 100 g, haverá gelo remanescente. Além disso, como o calor liberado pela condensação do vapor de água foi completamente absorvido pela fusão do gelo, a temperatura do sistema permanecerá a 0 °C.

Portanto, a resposta correta é A) 80 g de gelo derreterão, e a temperatura da água, no interior do calorímetro, será 0 °C.

Existe, atualmente, uma bandagem térmica para contusões. Ela utiliza como princípio curativo o calor aplicado ao local, cujas ações terapêuticas são conhecidas há muito tempo. Uma das vantagens citadas na bula do produto é a facilidade de uso, pois o calor é ativado pelo ar, sendo preciso apenas retirar a película protetora da bandagem para que ela comece a esquentar, não necessitando de nenhum outro meio de aquecimento.

Conclui-se que a bandagem térmica se aquece porque ocorre

• A)reação endotérmica entre as substâncias da bandagem.
• B)reação exotérmica do gás carbônico com o gás oxigênio do ar.
• C)mistura do gás nitrogênio do ar com as substâncias da bandagem.
• D)acúmulo do calor do ar nas substâncias que compõem a bandagem.
• E)reação exotérmica do gás oxigênio do ar com as substâncias da bandagem.

O gabarito correto é, de fato, a opção E). Isso ocorre porque, quando a película protetora é retirada, as substâncias da bandagem entram em contato com o ar, o que desencadeia uma reação química exotérmica entre o gás oxigênio do ar e as substâncias da bandagem. Essa reação libera calor, que é então absorvido pela bandagem, tornando-a quente.

É importante notar que essa tecnologia é muito útil para o tratamento de contusões, pois o calor aplicado ao local ajuda a reduzir a dor e o inchaço. Além disso, a facilidade de uso da bandagem térmica a torna uma opção viável para os pacientes que necessitam de tratamento em casa.

Outra vantagem da bandagem térmica é que ela pode ser reaproveitada várias vezes, desde que seja armazenada corretamente após o uso. Isso a torna uma opção econômica e sustentável para os pacientes que necessitam de tratamento contínuo.

Em resumo, a bandagem térmica é uma opção eficaz e prática para o tratamento de contusões, graças à sua facilidade de uso e ao seu princípio curativo baseado na aplicação de calor. Além disso, sua reutilização e sua tecnologia inovadora a tornam uma opção econômica e sustentável.

Para encontrar a temperatura do objeto após 30 minutos, precisamos primeiro encontrar as constantes C e k. Para isso, podemos utilizar as informações dadas: a temperatura inicial do objeto é de 24°C, e após 15 minutos, a temperatura do objeto é de 21°C.

Substituindo esses valores na fórmula, temos:

T = 18 + C.e^kt

Para t = 0, T = 24, então:

24 = 18 + C.e^k(0)

C = 6

Agora, para t = 15, T = 21, então:

21 = 18 + 6.e^15k

e^15k = 0,5

k = -ln(0,5)/15 ≈ -0,046

Agora que encontramos as constantes C e k, podemos encontrar a temperatura do objeto após 30 minutos:

T = 18 + 6.e^-0,046(30) ≈ 19,5°C

Portanto, a temperatura do objeto após 30 minutos é de 19,5°C, que é a opção E) do gabarito.

A energia térmica (ou calor) é a energia em trânsito que ocorre única e exclusivamente devido a uma diferença de temperatura. Ela pode ocorrer nos sólidos, nos líquidos e nos gases, basicamente por meio de três mecanismos de transferência. A esse respeito, afirma-se que

• A)o coeficiente de troca de calor por convecção deverá ser tanto maior, quanto maior for a viscosidade de um fluido.
• B)a condução, por ser um mecanismo que exige contato físico entre as moléculas, não ocorre nos gases, porque neles as moléculas ficam muito afastadas.
• C)a radiação é o único mecanismo de transferência de calor que dispensa a existência de um meio físico para ocorrer.
• D)a radiação térmica é emitida por meio de ondas eletromagnéticas de diferentes comprimentos de onda, incluindo todo o espectro visível e toda a região do ultravioleta e do infravermelho.
• E)a transferência de calor por convecção, no interior de um fluido, ocorre exclusivamente devido ao escoamento global do fluido.

É importante notar que a radiação térmica é um processo que ocorre em todos os corpos, independentemente da temperatura. Isso significa que todos os objetos emitem radiação térmica, desde uma lâmpada quente até um bloco de gelo.

Além disso, a radiação térmica pode ocorrer em várias formas, como ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho, visível e ultravioleta. Cada uma dessas formas de radiação térmica tem uma frequência e um comprimento de onda específicos.

No caso do espectro visível, a radiação térmica é percebida como luz. Já no caso do infravermelho, a radiação térmica é percebida como calor. Isso significa que, quando você sente o calor de um objeto, como uma chama ou um forno, você está recebendo radiação térmica infravermelha.

Em resumo, a radiação térmica é um processo fundamental para a transferência de calor entre os corpos e éresponsável por uma grande variedade de fenômenos naturais, desde a luz do Sol até o calor do corpo humano.

É importante lembrar que a radiação térmica é um processo que ocorre em todas as direções, ou seja, não tem uma direção específica. Isso significa que, quando um objeto emite radiação térmica, ela se propaga em todas as direções ao seu redor.

Além disso, a radiação térmica pode ser absorvida ou refletida por outros objetos. Isso significa que, quando a radiação térmica atinge um objeto, ela pode ser absorvida pelo objeto, aumentando sua temperatura, ou refletida, mantendo a temperatura do objeto.

Em conclusão, a radiação térmica é um processo fundamental para a transferência de calor entre os corpos e éresponsável por uma grande variedade de fenômenos naturais. Ela ocorre em todas as direções e pode ser absorvida ou refletida por outros objetos.

Um gás ideal, ao receber calor de uma fonte térmica, executa um processo isotérmico no qual sua pressão final é 5 vezes maior do que a pressão inicial. Qual o volume e a temperatura finais do gás nesse processo?

Para responder a essa pergunta, precisamos lembrar que no processo isotérmico, a temperatura é constante. Além disso, como a pressão final é 5 vezes maior do que a pressão inicial, podemos concluir que o volume final é 1/5 do volume inicial. Isso ocorre porque, pela equação de estado dos gases ideais (PV = nRT), se a temperatura é constante, a razão entre a pressão e o volume também é constante.

Vamos chamamar a pressão inicial de P1 e o volume inicial de V1. Então, como a pressão final é 5 vezes maior do que a pressão inicial, podemos escrever a pressão final como P2 = 5P1.

Como o processo é isotérmico, a temperatura é constante. Portanto, a temperatura inicial (T1) é igual à temperatura final (T2), ou seja, T1 = T2.

Agora, podemos usar a equação de estado dos gases ideais para relacionar a pressão e o volume. Para a situação inicial, temos:

P1V1 = nRT1

E para a situação final, temos:

P2V2 = nRT2

Como a temperatura é constante, T1 = T2. Além disso, como o número de mols de gás (n) é constante, podemos igualar as duas equações:

P1V1 = P2V2

Substituindo P2 = 5P1, temos:

P1V1 = 5P1V2

Cancelando P1, temos:

V1 = 5V2

Portanto, o volume final é 1/5 do volume inicial. Além disso, como a temperatura é constante, a temperatura final é igual à temperatura inicial.

• E) Volume final é 1/5 do volume inicial e a temperatura final é igual à temperatura inicial.

Vamos calcular a resistência térmica da parede de aço. A fórmula para calcular a resistência térmica é dada por R = L / (k * A), onde R é a resistência térmica, L é a espessura da parede, k é a condutividade térmica do material e A é a área da seção reta da parede.

No caso da nossa parede de aço, temos que L = 10 cm = 0,1 m (convertendo centímetros para metros). Além disso, a área da seção reta é A = 10 cm * 20 cm = 0,02 m².

Substituindo os valores na fórmula, temos:

R = 0,1 m / (46 W/(m.K) * 0,02 m²) = 0,1 m / 0,92 W/K = 1 / 9,2 K/W

Portanto, a resposta correta é B) 1 ⁄9,2 K/W.

É importante notar que a unidade de medida da condutividade térmica é W/(m.K), e a unidade de medida da resistência térmica é K/W. Além disso, é fundamental converter as unidades de medida para que elas sejam consistentes durante o cálculo.

Essa é uma questão clássica em transferência de calor, e é fundamental entender como calcular a resistência térmica de uma parede para resolver problemas mais complexos nessa área.

Além disso, é importante lembrar que a condutividade térmica é uma propriedade do material, e pode variar de acordo com a temperatura e outras condições. No caso do aço, a condutividade térmica é relativamente alta, o que significa que o aço é um bom condutor de calor.

É esperado que o aluno entenda como aplicar a fórmula da resistência térmica e como converter unidades de medida para resolver problemas de transferência de calor.

Com base no conceito de calorimetria, sabe-se que o calor específico de um corpo pode ser medido aquecendo-se esse corpo até uma temperatura conhecida e, depois, colocando-o num banho de água, com massa e temperatura conhecidas, medindo-se a temperatura final de equilíbrio.

Sobre o sistema descrito, considere as afirmações a seguir.

I - Se o sistema, composto pelo corpo e o banho de água, estiver isolado termicamente das suas vizinhanças, o calor que o corpo cede é igual ao calor que a água e o vaso que a contém recebem.

II - A quantidade de calor que sai do corpo é dada por Q = m.c.(T_i - T_f),  onde m é a massa do corpo, c é o seu calor específico, T_i  é a sua temperatura inicial e T_f é a temperatura final do corpo e do banho de água.

III - No equacionamento do problema, é indiferente que as temperaturas indicadas estejam na escala Celsius ou na escala Kelvin, uma vez que só aparecem diferenças de temperatura.

Está correto o que se afirma em

• A)I, apenas.
• B)II, apenas.
• C)I e III, apenas.
• D)II e III, apenas.
• E)I, II e III.

A resposta correta é a letra E) I, II e III. Isso ocorre porque todas as afirmações são verdadeiras. A afirmação I é verdadeira porque, se o sistema estiver isolado, a energia não é perdida, apenas transferida do corpo para o banho de água. A afirmação II é verdadeira porque a fórmula Q = m.c.(T_i - T_f) é a equação que relaciona a quantidade de calor transferida com a variação de temperatura do corpo. Já a afirmação III é verdadeira porque, como a escala Celsius e a escala Kelvin têm a mesma variação de temperatura, as diferenças de temperatura são as mesmas em ambas as escalas. Portanto, a resposta correta é a letra E) I, II e III.

É importante notar que a calorimetria é uma ferramenta importante na medida de propriedades térmicas de substâncias. Através da calorimetria, é possível determinar o calor específico de um corpo, que é uma propriedade importante na caracterização de materiais. Além disso, a calorimetria é utilizada em diversas aplicações práticas, como na indústria química, na medicina e na engenharia.

Em resumo, a calorimetria é uma área fundamental da física que estuda as propriedades térmicas de substâncias. Através da calorimetria, é possível determinar o calor específico de um corpo e estudar as transferências de calor em sistemas isolados. Além disso, a calorimetria tem aplicações práticas importantes em diversas áreas.

Na vaporização de um líquido por ebulição, tem-se um processo
que envolve a transformação do estado líquido para o estado gasoso, mantendo a pressão constante. Nesse processo, o líquido absorve calor da fonte de aquecimento, aumentando sua temperatura até atingir o ponto de ebulição.

• A) no qual calor é fornecido ao líquido, que se aquece à pressão constante.
• B) lento, que ocorre espontaneamente à temperatura ambiente.
• C) lento, que ocorre espontaneamente à temperatura de 100 oC.
• D) rápido, que ocorre espontaneamente à temperatura de 100 o C.
• E) que ocorre, ao se borrifar um líquido sobre uma chapa superaquecida.

Em resumo, a resposta certa é a opção A, pois a vaporização de um líquido por ebulição ocorre quando o líquido recebe calor e se aquece à pressão constante. Isso permite que o líquido atinja o ponto de ebulição e comece a se transformar em vapor.

É importante notar que a vaporização por ebulição é um processo comum em muitas situações, como no cozimento de alimentos, na produção de bebidas quentes e em processos industriais. Além disso, é fundamental entender como o calor é transferido ao líquido e como isso afeta a sua temperatura e estado.

Para um melhor entendimento do processo de vaporização por ebulição, é necessário estudar as propriedades físicas dos líquidos, como a temperatura de ebulição, a pressão de vapor e a entalpia de vaporização. Além disso, é importante compreender como essas propriedades são afetadas pelas condições de temperatura e pressão.

Em conclusão, a vaporização de um líquido por ebulição é um processo importante que ocorre em muitas situações cotidianas e industriais. É fundamental entender como o calor é transferido ao líquido e como isso afeta a sua temperatura e estado, bem como as propriedades físicas dos líquidos envolvidos.

para elevar a temperatura de 200 g de uma certa substância, de calor específico igual a 0,6 cal/g°C, de 20°C para 50°C, será necessário fornecer-lhe uma quantidade de energia igual a:

• A)120 cal
• B)600 cal
• C)900 cal
• D)1800 cal
• E)3600 cal

Vamos resolver essa questão de física juntos! Primeiramente, precisamos entender o conceito de calor específico. O calor específico é a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura de um grama de uma substância em um grau Celsius. No nosso problema, o calor específico é de 0,6 cal/g°C.

Agora, vamos calcular a variação de temperatura necessária para elevar a temperatura da substância de 20°C para 50°C. A variação de temperatura é de 50°C – 20°C = 30°C.

Com essas informações, podemos calcular a quantidade de energia necessária para elevar a temperatura da substância. A fórmula para calcular a energia é:

Energia = massa x calor específico x variação de temperatura

Energia = 200 g x 0,6 cal/g°C x 30°C

Energia = 3600 cal

Portanto, a resposta correta é a opção E) 3600 cal.

Espero que tenha entendido a resolução desse problema de física. Se tiver alguma dúvida, não hesite em perguntar!

A utilização do termômetro, para a avaliação da temperatura de um determinado corpo, é possível porque, após algum tempo de contato entre eles, ambos adquirem a mesma temperatura. Neste caso, é válido dizer que eles atingem a
equilíbrio térmico.

• A)equilíbrio térmico.
• B)ponto de condensação.
• C)coeficiente de dilatação máximo.
• D)mesma capacidade térmica.
• E)mesmo calor específico.

Isso ocorre porque, quando dois corpos estão em contato térmico, a energia térmica flui do corpo mais quente para o corpo mais frio, até que ambos atinjam a mesma temperatura. Nesse ponto, não há mais fluxo de calor entre eles, pois ambos estão na mesma temperatura.

É importante notar que o equilíbrio térmico não significa que os corpos tenham a mesma temperatura inicial. O que ocorre é que, apesar de terem temperaturas diferentes inicialmente, eles se igualam após o contato térmico.

Um exemplo disso é quando você toca um objeto quente, como uma xícara de café. Inicialmente, a xícara de café está mais quente que a sua pele. No entanto, após algum tempo de contato, a temperatura da sua pele e da xícara de café se igualam, alcançando o equilíbrio térmico.

O equilíbrio térmico é um conceito fundamental em física e é amplamente utilizado em diversas áreas, como na meteorologia, na medicina e na engenharia. Além disso, é um conceito que está presente em nosso cotidiano, como no exemplo da xícara de café.