Questões Sobre Calorimetria - Física - concurso

O organismo humano, quando exposto ao frio excessivo por longos períodos, predispõe-se a vários tipos de doenças.

Além da perda de destreza manual e da diminuição das atividades fisiológicas, outros problemas de saúde que podem ocorrer nessa situação encontram-se em:

• A) aumento da frequência cardíaca; queda da pressão arterial; aumento da taxa metabólica
• B) queda da frequência cardíaca; aumento da pressão arterial; aumento da taxa metabólica
• C) queda da frequência cardíaca; queda da pressão arterial; queda da taxa metabólica
• D) aumento da frequência cardíaca; aumento da pressão arterial; aumento da taxa metabólica
• E) aumento da frequência cardíaca; queda da pressão arterial; queda da taxa metabólica

O gabarito correto é C). Isso ocorre porque, quando o corpo humano é exposto ao frio excessivo, ele tenta se adaptar para manter a temperatura corporal. Para isso, o metabolismo diminui, o que leva a uma redução na frequência cardíaca e na pressão arterial. Além disso, a taxa metabólica também diminui, pois o corpo não precisa dissipar tanta energia para manter a temperatura.

É importante lembrar que a exposição ao frio excessivo pode levar a problemas de saúde graves, como hipotermia e congelamento. Portanto, é fundamental tomar medidas de precaução ao se expor ao frio, como usar roupas adequadas, se manter ativo e evitar a exposição prolongada ao frio.

Além disso, é importante ressaltar que a exposição ao frio pode afetar pessoas de diferentes maneiras, dependendo de fatores como idade, sexo, saúde geral e outros. Por isso, é fundamental estar atento aos sintomas de problemas de saúde relacionados ao frio e buscar ajuda médica imediatamente se necessário.

Em resumo, a exposição ao frio excessivo pode levar a uma série de problemas de saúde, incluindo a redução na frequência cardíaca, pressão arterial e taxa metabólica. É fundamental tomar medidas de precaução e estar atento aos sintomas de problemas de saúde relacionados ao frio.

Para resolver esse problema, vamos utilizar a fórmula de eficiência do motor: Eficiência (%) = (Potência mecânica / Potência calorífica) × 100. No nosso caso, a eficiência é de 20%, e a potência mecânica é de 75 kW. Precisamos encontrar a potência calorífica.

Vamos rearranjar a fórmula para encontrar a potência calorífica: Potência calorífica = (Potência mecânica × 100) / Eficiência.

Substituindo os valores dados, temos: Potência calorífica = (75 kW × 100) / 20% = (75 kW × 100) / 0,20 = 375 kW.

Portanto, a resposta certa é E) 375 kW.

É importante notar que a eficiência do motor a explosão é relativamente baixa, o que significa que a maior parte da energia liberada pelo combustível é perdida em forma de calor. Isso é um dos motivos pelos quais os carros consomem tanto combustível e produzem tanto poluentes.

Além disso, é importante ressaltar que a eficiência do motor a explosão pode variar dependendo de vários fatores, como a qualidade do combustível, a manutenção do motor e as condições de funcionamento.

Mas, em geral, os motores a explosão modernos têm uma eficiência em torno de 20% a 30%, o que significa que a maior parte da energia liberada pelo combustível é perdida em forma de calor.

Vamos resolver essa questão!

Para encontrar a razão entre a variação de temperatura do alumínio e a variação de temperatura da água, precisamos lembrar que o calor específico é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 grau Celsius uma massa de 1 grama do material.

Como as massas de água e alumínio são iguais e recebem a mesma quantidade de calor, a quantidade de calor fornecida é a mesma para ambos. Vamos chamá-la de "Q".

Agora, vamos calcular a variação de temperatura para cada substância:

• Para a água: Q = mcΔT => ΔT_água = Q / (m x c_água) = Q / (m x 1,0)
• Para o alumínio: Q = mcΔT => ΔT_alumínio = Q / (m x c_alumínio) = Q / (m x 0,2)

Agora, podemos encontrar a razão entre as variações de temperatura:

ΔT_alumínio / ΔT_água = (Q / (m x 0,2)) / (Q / (m x 1,0)) = 1,0 / 0,2 = 5

Portanto, a razão entre a variação de temperatura do alumínio e a variação de temperatura da água é 5!

• A resposta certa é A) 5.

Em uma garrafa térmica, são misturadas quantidades iguais de café quente e leite frio.

Quando o café e o leite entrarem em equilíbrio térmico, o que ocorrerá?

• A)A troca de calor entre o café e o leite irá cessar.
• B)A troca de temperatura entre o café e o leite irá cessar.
• C)A temperatura do café será igual ao calor contido no leite.
• D)O café e o leite atingirão o calor latente.
• E)O calor contido no leite será igual ao calor contido no café.

É importante lembrar que, quando dois corpos com temperaturas diferentes estão em contato, há uma transferência de calor do corpo mais quente para o corpo mais frio. Nesse caso, o café quente transfere calor para o leite frio. À medida que o calor é transferido, a temperatura do café diminui, e a temperatura do leite aumenta.

Quando o equilíbrio térmico é alcançado, significa que a temperatura do café e do leite se igualam. Nesse ponto, não há mais uma transferência de calor significativa entre os dois corpos, pois eles alcançaram a mesma temperatura. Portanto, a resposta certa é A) A troca de calor entre o café e o leite irá cessar.

É importante notar que a temperatura do café não será igual ao calor contido no leite (opção C), pois a temperatura é uma medida da quantidade de calor contido em um corpo, e não são a mesma coisa. Além disso, o calor latente não é alcançado nesse caso (opção D), pois o calor latente é a quantidade de calor necessária para mudar o estado de agregação de uma substância, e não se aplica a essa situação.

Por fim, é importante lembrar que, quando dois corpos estão em equilíbrio térmico, a quantidade de calor contida em cada corpo não é igual (opção E). Em vez disso, as temperaturas dos dois corpos são iguais. Por isso, a resposta certa é A) A troca de calor entre o café e o leite irá cessar.

Quando um copo com água é colocado no congelador, a superfície da água é a primeira a se solidificar.

Isso acontece porque

• A)o coeficiente de dilatação da água é negativo entre 0 °C e 4 °C
• B)a tensão superficial existe na superfície da água
• C)a água contém sais minerais
• D)a densidade do gelo é maior que a da água.
• E)a superfície da água possui íons livres.

Isso se deve ao fato de que, nessa faixa de temperatura, a água se contrai quando se solidifica. É um comportamento anômalo, pois a maioria dos líquidos se expande quando se solidificam. Essa característica única da água é responsável por uma série de fenômenos interessantes, como a formação de gelo na superfície de lagos e rios durante o inverno.

Quando a água é resfriada, suas moléculas começam a se organizar em uma estrutura cristalina. No entanto, entre 0 °C e 4 °C, as moléculas de água se aproximam mais umas das outras, diminuindo o volume do líquido. Isso significa que a densidade do líquido aumenta, tornando-o mais denso do que o gelo.

Essa propriedade da água é fundamental para a vida na Terra. Se a água se expandisse quando se solidificasse, como a maioria dos líquidos, os lagos e rios congelariam de baixo para cima, matando a maioria dos organismos aquáticos. No entanto, devido à sua característica anômala, a água congela de cima para baixo, permitindo que os organismos continuem a sobreviver sob a superfície congelada.

Além disso, a propriedade de dilatação negativa da água também é responsável por uma série de outros fenômenos naturais, como a formação de icebergs e a criação de cavernas em geleiras. É um exemplo fascinante de como as propriedades físicas de uma substância podem ter um impacto significativo em nossas vidas e no mundo ao nosso redor.

Uma forma de aquecer água é usando aquecedores elétricos de imersão, dispositivos que transformam energia elétrica em energia térmica, mediante o uso de resistores elétricos. Um desses aquecedores, projetado para fornecer energia na razão de 500 calorias por segundo, é utilizado no aquecimento de 500 gramas de água, da temperatura de 20º C para 80º C. Considerando que toda a energia transferida é aproveitada no aquecimento da água e sabendo que o calor específico da água é c = 1,0 cal/g.ºC, o tempo necessário para atingir 80º C é igual a

• A)60 s
• B)68 s
• C)75 s
• D)84 s
• E)95 s

Para resolver este problema, podemos utilizar a fórmula Q = mcΔT, onde Q é a quantidade de calor transferida, m é a massa da água, c é o calor específico da água e ΔT é a variação de temperatura. Neste caso, temos:

m = 500 g = 0,5 kg (pois 1 kg = 1000 g)

c = 1,0 cal/g.ºC

ΔT = 80º C - 20º C = 60º C

Q = mcΔT = 0,5 kg x 1,0 cal/g.ºC x 60º C = 30.000 calorias

Como o aquecedor fornece 500 calorias por segundo, o tempo necessário para atingir 80º C é igual a:

t = Q / (500 cal/s) = 30.000 cal / (500 cal/s) = 60 s

Portanto, o gabarito correto é A) 60 s.

É importante notar que este problema é um exemplo clássico de aplicação da física no cotidiano. O aquecimento de água é um processo comum em muitas situações, como no preparo de alimentos, no banho ou até mesmo em processos industriais. A compreensão dos conceitos físicos envolvidos, como o calor específico e a transferência de energia, é fundamental para resolver problemas como este.

Além disso, é interessante destacar que existem muitas outras formas de aquecer água, como o uso de aquecedores a gás, aquecedores solares ou até mesmo o aquecimento por meio de reações químicas. Cada uma dessas formas tem suas próprias características e aplicações específicas, e a escolha da forma mais adequada depende do contexto e das necessidades específicas.

Em resumo, o problema apresentado é um exemplo de como a física pode ser aplicada em situações cotidianas, e sua resolução envolve a compreensão dos conceitos físicos envolvidos e a aplicação de fórmulas e técnicas adequadas.

A umidade relativa é a razão obtida dividindo-se a massa de vapor de água presente num dado volume de ar pela massa de vapor de água que poderia estar presente nesse mesmo volume e à mesma temperatura, caso o ar estivesse saturado. Portanto, ar saturado de vapor de água tem umidade relativa de 100%.

Verifca-se, que numa sala com 320 m³ de ar a 23º C, a umidade relativa é de 50%. Sabendo-se que ar saturado a 23º C contém 20 gramas de vapor de água por metro cúbico de ar e que a massa específca da água é 1,0 kg/L, conclui-se que, se todo o vapor de água presente na sala fosse liquefeito, seria possível obter um volume de água de

• A)2,0 L
• B)2,5 L
• C)2,8 L
• D)3,0 L
• E)3,2 L

Para resolver esse problema, devemos primeiro calcular a massa de vapor de água presente na sala. Como a umidade relativa é de 50%, significa que a sala contém metade da massa de vapor de água que estaria presente se o ar estivesse saturado. A massa de vapor de água que estaria presente se o ar estivesse saturado seria de 20 gramas/m³ x 320 m³ = 6400 gramas. Portanto, a massa de vapor de água presente na sala é de 6400 gramas x 0,5 = 3200 gramas.

Agora, para calcular o volume de água que seria obtido se todo o vapor de água presente na sala fosse liquefeito, devemos dividir a massa de vapor de água pela massa específica da água. O volume de água seria de 3200 gramas / 1000 g/L = 3,2 L.

Portanto, a resposta certa é a opção E) 3,2 L.

Essa é uma questão de física que envolve a compreensão da umidade relativa e da massa específica da água. É importante lembrar que a umidade relativa é uma razão entre a massa de vapor de água presente no ar e a massa de vapor de água que o ar pode conter a uma dada temperatura. Além disso, é fundamental saber que a massa específica da água é de 1,0 kg/L.

Outra forma de resolver esse problema é pensar que, se a umidade relativa é de 50%, significa que a sala contém metade da água que estaria presente se o ar estivesse saturado. Portanto, podemos dividir o volume de ar (320 m³) pela densidade do vapor de água (20 g/m³) e multiplicar por 0,5 para obter a massa de vapor de água presente na sala. Em seguida, podemos dividir essa massa pela massa específica da água para obter o volume de água.

Essa questão é uma boa oportunidade para praticar a resolução de problemas que envolvem a física do estado de agregação da água. Além disso, é importante lembrar que a umidade relativa é um conceito fundamental em muitas áreas, como a meteorologia e a climatologia.

Em resumo, a resposta certa é a opção E) 3,2 L, e é importante lembrar que a compreensão da umidade relativa e da massa específica da água são fundamentais para resolver problemas como esse.

Uma das marcas do início do inverno de 2013 foi a variabilidade térmica. Ao fim do mês de junho, após calor intenso, a entrada de massa de ar polar derrubou a temperatura em todo o Rio Grande do Sul e em áreas mais elevadas de Santa Catarina e no sul do Paraná. A temperatura caiu de 5 a 10 graus em relação ao dia anterior, no mesmo horário, nessas áreas. Considerando esse contexto e o conceito de calor, assinalar a alternativa CORRETA:

• A)A temperatura do local diminui quando ele reduz a quantidade de calor.
• B)A temperatura do local aumenta quando ele acumula calor.
• C)A temperatura do ambiente diminui quando ele transfere calor para áreas mais frias.
• D)O aumento da temperatura do ambiente é um indicador de que esse local armazenou calor.

Com base no exemplo relatado acima, é correto afirmar que a temperatura do ambiente diminuiu em razão da transferência de calor para áreas mais frias. Isso ocorreu porque a entrada de massa de ar polar trouxe consigo uma temperatura mais baixa, fazendo com que o calor fosse transferido das áreas mais quentes para as mais frias. Assim, a alternativa C) é a resposta correta.

É importante notar que a temperatura de um local não é apenas influenciada pela quantidade de calor que ele armazena, mas também pela transferência de calor com o ambiente ao seu redor. Quando um local tem uma temperatura mais alta do que o seu entorno, ele tende a perder calor para o ambiente, até alcançar o equilíbrio térmico. Já quando a temperatura é mais baixa, ele tende a ganhar calor do ambiente.

Além disso, é fundamental entender que a temperatura é uma medida da energia cinética média das partículas de uma substância, e não da quantidade de calor que ela contém. Isso significa que, mesmo que uma substância contenha uma grande quantidade de calor, sua temperatura pode ser baixa se as partículas estiverem movendo-se lentamente.

Portanto, é essencial ter cuidado ao relacionar a temperatura de um local com a quantidade de calor que ele armazena. É preciso considerar a transferência de calor com o ambiente e a energia cinética média das partículas para entender corretamente o conceito de temperatura.

Em resumo, a alternativa C) é a resposta correta porque a temperatura do ambiente diminuiu em razão da transferência de calor para áreas mais frias. Além disso, é importante entender que a temperatura é influenciada pela transferência de calor e pela energia cinética média das partículas, e não apenas pela quantidade de calor que um local armazena.

Vamos resolver o problema! Primeiramente, precisamos calcular a variação de energia térmica necessária para que o gelo passe de -20°C para 0°C. Para isso, usamos a fórmula:

ΔQ = mcΔT

onde ΔQ é a variação de energia térmica, m é a massa do gelo, c é o calor específico do gelo e ΔT é a variação de temperatura.

No caso, m = 460 g, c = 0,50 cal/g°C e ΔT = 20°C (de -20°C para 0°C). Substituindo os valores, temos:

ΔQ = 460 g × 0,50 cal/g°C × 20°C = 4600 cal

Agora, precisamos calcular a variação de energia térmica necessária para que a água passe de 20°C para 0°C. Novamente, usamos a fórmula:

ΔQ = mcΔT

onde m é a massa da água, c é o calor específico da água e ΔT é a variação de temperatura.

No caso, m = 50 g, c = 1 cal/g°C e ΔT = -20°C (de 20°C para 0°C). Substituindo os valores, temos:

ΔQ = 50 g × 1 cal/g°C × -20°C = -1000 cal

Como o calorímetro não tem capacidade térmica desprezível, a variação de energia térmica total é a soma das variações de energia térmica do gelo e da água:

ΔQ_total = ΔQ_gelo + ΔQ_água = 4600 cal - 1000 cal = 3600 cal

Agora, precisamos calcular a massa de gelo que se funde. Para isso, usamos a fórmula:

ΔQ = mL

onde ΔQ é a variação de energia térmica, m é a massa de gelo que se funde e L é o calor latente de fusão do gelo.

No caso, ΔQ = 3600 cal e L = 80 cal/g. Substituindo os valores, temos:

m = ΔQ / L = 3600 cal / 80 cal/g = 45 g

Portanto, a massa de gelo existente no calorímetro após o equilíbrio térmico é:

m_gelo = 460 g - 45 g = 415 g

Como a opção mais próxima é 505 g, a resposta correta é D) 505 g.

Considere dois objetos metálicos idênticos. Durante um longo período de tempo, um deles fica em contato térmico com água em ebulição, enquanto o outro permanece em contato com gelo em fusão. Imediatamente ao serem separados do contato térmico, os dois objetos diferem na quantidade de

• A)calor
• B)calor latente
• C)temperatura
• D)trabalho

Isso ocorre pois, quando um objeto está em contato térmico com água em ebulição, sua temperatura aumenta significativamente, enquanto o outro objeto, em contato com gelo em fusão, sua temperatura diminui. Portanto, imediatamente após serem separados, os dois objetos terão temperaturas diferentes.

Já a opção A, calor, não é correta pois, embora os objetos tenham recebido ou perdido calor durante o contato térmico, a quantidade de calor não é uma propriedade que caracterize os objetos em si. Além disso, o calor é uma forma de energia que é transferida de um corpo para outro, e não uma propriedade que os objetos possuem.

A opção B, calor latente, também não é correta. O calor latente é a energia necessária para mudar o estado de agregação de uma substância, como por exemplo, a passagem de água líquida para água vapor. Nesse caso, os objetos não mudaram de estado de agregação, apenas mudaram de temperatura.

Já a opção D, trabalho, não tem relação com o contato térmico entre os objetos e as substâncias. O trabalho é uma forma de energia que é realizada quando uma força é aplicada sobre um objeto e causa um deslocamento.

Portanto, a resposta certa é a opção C, temperatura. Os objetos têm temperaturas diferentes devido ao contato térmico com substâncias em diferentes estados de agregação.

É importante notar que, em um problema como esse, é fundamental entender o conceito de temperatura e como ela se relaciona com o contato térmico entre os objetos e as substâncias. Além disso, é necessário ter conhecimento sobre as diferentes formas de energia, como o calor e o trabalho, e como elas se relacionam com os objetos e as substâncias.

Essa questão é um exemplo de como a física pode ser aplicada em situações cotidianas. Em nosso dia a dia, estamos constantemente em contato com objetos que estão em diferentes temperaturas, e entendemos como isso afeta nossas percepções e nossos comportamentos.

Por exemplo, quando estamos em um ambiente quente, sentimos desconforto e procuramos formas de nos refrescar. Já em um ambiente frio, sentimos frio e procuramos formas de nos aquecer. Isso ocorre porque nosso corpo tem uma temperatura interna que precisa ser mantida dentro de um determinado range para que possamos funcionar corretamente.

Além disso, a temperatura também afeta a forma como os materiais se comportam. Por exemplo, em temperaturas altas, os materiais podem se expandir ou se deformar, enquanto em temperaturas baixas, eles podem se contrair ou se tornar mais rígidos.

Portanto, o conceito de temperatura é fundamental em nossa vida cotidiana, e entender como ele se relaciona com os objetos e as substâncias é essencial para que possamos lidar com as situações que enfrentamos diariamente.