Questões Sobre Calorimetria - Física - concurso

Vamos resolver esse problema passo a passo! Primeiramente, precisamos calcular a quantidade de calor necessário para derreter o gelo. Para isso, utilizamos a fórmula do calor latente de fusão do gelo:

Q = m * L

Onde Q é o calor, m é a massa do gelo (12g) e L é o calor latente de fusão do gelo (334 x 10³ J/kg). Convertendo a massa de gramas para quilogramas, temos:

m = 12g = 0,012 kg

Então:

Q = 0,012 kg * 334 x 10³ J/kg = 4008 J

Agora, precisamos calcular a quantidade de calor que o gelo absorveu da água para derreter. Para isso, utilizamos a fórmula do calor específico da água:

Q = m * c * ΔT

Onde Q é o calor, m é a massa da água (600 ml = 600 g = 0,6 kg), c é o calor específico da água (4180 J/(kg.K)) e ΔT é a variação de temperatura.

Como o gelo está a 0 °C e a água está a 22 °C, a variação de temperatura é:

ΔT = T_f - T_i = 0 °C - 22 °C = -22 °C

Substituindo os valores, temos:

4008 J = 0,6 kg * 4180 J/(kg.K) * ΔT

ΔT = -4008 J / (0,6 kg * 4180 J/(kg.K)) = -1,59 °C

Portanto, a temperatura final da água é:

T_f = T_i + ΔT = 22 °C - 1,59 °C = 20,41 °C

Arredondando para a opção mais próxima, temos:

T_f ≈ 20,0 °C

Logo, a resposta correta é a opção D) 20,0 °C.

Além disso, é importante destacar que o forno de micro-ondas é um exemplo de aplicação prática da física em nossa vida cotidiana. A compreensão do funcionamento desse aparelho pode ajudar a dissipar mitos e preocupações sobre a segurança do seu uso. No entanto, é fundamental lembrar que a exposição excessiva a radiação eletromagnética pode ser perigosa, e por isso é essencial seguir as orientações do fabricante e respeitar os limites de segurança estabelecidos.

Outro ponto interessante é que a invenção do forno de micro-ondas foi um processo acidental. Percy Spencer, um engenheiro americano, estava trabalhando em um projeto de radar para a Raytheon quando notou que uma barra de chocolate em seu bolso havia derretido. Ele percebeu que as micro-ondas estavam aquecendo o chocolate e começou a experimentar com outros alimentos. Em 1947, Spencer patenteou o primeiro forno de micro-ondas.

Hoje em dia, os fornos de micro-ondas são equipamentos muito comuns em residências e estabelecimentos comerciais. Além de serem práticos e rápidos, eles também economizam energia e espaço. No entanto, é importante lembrar que a radiação eletromagnética emitida por esses aparelhos pode ter efeitos negativos sobre a saúde humana se não forem utilizados corretamente.

Existem alguns mitos e preocupações em relação ao uso de fornos de micro-ondas, como a ideia de que eles fazem com que os alimentos percam seus nutrientes ou sejam transformados em substâncias químicas nocivas. No entanto, estudos científicos comprovam que, se utilizados corretamente, os fornos de micro-ondas não apresentam riscos significativos à saúde.

Em resumo, o forno de micro-ondas é um aparelho muito útil e prático que pode ser encontrado em muitas residências e estabelecimentos comerciais. No entanto, é fundamental lembrar que a exposição excessiva a radiação eletromagnética pode ser perigosa e que é essencial seguir as orientações do fabricante e respeitar os limites de segurança estabelecidos. Além disso, é importante compreender como o forno de micro-ondas funciona e dissipar mitos e preocupações infundadas sobre sua segurança.

O Sol irradia energia para o espaço sideral . Essa energia tem origem na sua autocontração gravitacional. Nesse processo, os íons de hidrogênio (prótons) contidos no seu interior adquirem velocidades muito altas, o que os leva a atingirem temperaturas da ordem de milhões de graus. Com isso, têm início reações exotérmicas de fusão nuclear, nas quais núcleos de hidrogênio são fundidos, gerando núcleos de He (Hélio) e propiciando a produção da radiação, que é emitida para o espaço. Parte dessa radiação atinge a Terra e é a principal fonte de toda a energia que utilizamos.

Nesse contexto, a sequência de formas de energias que culmina com a emissão da radiação solar que atinge a terra é

• Autocontração gravitacional do Sol;
• Aumento da velocidade dos íons de hidrogênio;
• Aumento da temperatura dos íons de hidrogênio;
• Início das reações exotérmicas de fusão nuclear;
• Fusão de núcleos de hidrogênio, gerando núcleos de Hélio;
• Produção de radiação;
• Emissão da radiação para o espaço;
• Absorção da radiação pela Terra;
• Transformação da radiação em energia utilizável.

Portanto, a sequência de formas de energias que culmina com a emissão da radiação solar que atinge a Terra é uma cadeia de eventos que envolve processos gravitacionais, termonucleares e de emissão de radiação, culminando com a produção de energia que sustenta a vida na Terra.

Dois blocos A e B, constituídos de materiais diferentes, têm massas iguais. Esses blocos apresentam temperaturas de 0^oC e 100^oC, respectivamente, quando são colocados em contato térmico entre si. Mantendo-se os blocos perfeitamente isolados do meio externo, é correto afirmar que a temperatura dos mesmos no equilíbrio térmico é

• A)maior que 50^oC se a capacidade térmica de B for maior que a de A.
• B)maior que 50^oC se a quantidade de calor absorvida por B for maior que a absorvida por A.
• C)igual a 50^oC se a quantidade de calor absorvida por B for igual à perdida por A.
• D)menor que 50^oC se a quantidade de calor absorvida por B for maior que a absorvida por A.
• E)menor que 50^oC se a capacidade térmica de B for maior que a de A.

Para resolver esse problema, devemos entender como funciona a transferência de calor entre os dois blocos. Quando os blocos são colocados em contato térmico, o calor flui do bloco mais quente (B) para o bloco mais frio (A) até que os dois blocos atinjam o equilíbrio térmico.

No equilíbrio térmico, a temperatura dos dois blocos é a mesma. Além disso, a quantidade de calor transferida de B para A é igual à quantidade de calor perdida por B. Isso ocorre porque o sistema é isolado do meio externo, então não há perda de calor para o ambiente.

Agora, vamos analisar as opções. A opção A) afirma que a temperatura no equilíbrio térmico é maior que 50^oC se a capacidade térmica de B for maior que a de A. Isso faz sentido, pois se B tiver uma capacidade térmica maior, ele será capaz de absorver mais calor sem aumentar muito sua temperatura. Portanto, a temperatura no equilíbrio térmico será maior que 50^oC.

A opção B) também é plausível, pois se B absorve mais calor que A, a temperatura no equilíbrio térmico será maior que 50^oC. No entanto, não é a melhor opção, pois a afirmação não está diretamente relacionada à capacidade térmica dos blocos.

A opção C) é uma afirmação geral sobre o equilíbrio térmico, mas não leva em conta as propriedades específicas dos blocos A e B.

As opções D) e E) são opostas à opção A) e não fazem sentido, pois se a capacidade térmica de B for maior, a temperatura no equilíbrio térmico não será menor que 50^oC.

Portanto, a resposta certa é a opção A) maior que 50^oC se a capacidade térmica de B for maior que a de A.

As transferências de calor ocorrem o tempo todo em nosso dia a dia.
Analise as afirmativas abaixo sobre esse assunto.
I - A transferência de calor por condução sempre ocorre por intermédio de um meio material.
II - O ar-condicionado é normalmente instalado no alto para facilitar o processo de transferência de calor por radiação.
III - O calor do Sol chega à Terra porque ele pode ser transferido por convecção através do vácuo.

Está correto APENAS o que se afirma em

• A)I
• B)II
• C)III
• D)I e II
• E)II e III

Vamos analisar cada uma das afirmativas para entender melhor o que está acontecendo.

Afirmativa I: A transferência de calor por condução sempre ocorre por intermédio de um meio material. Isso é verdade! A condução é um tipo de transferência de calor que ocorre quando dois corpos estão em contato direto, e o calor é transferido do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura. Nesse caso, é necessário um meio material para que a transferência de calor ocorra.

Afirmativa II: O ar-condicionado é normalmente instalado no alto para facilitar o processo de transferência de calor por radiação. Não é verdade! Embora o ar-condicionado possa ser instalado em diferentes locais, a razão não é para facilitar a transferência de calor por radiação. A radiação é um tipo de transferência de calor que ocorre quando o calor é transmitido por ondas eletromagnéticas, sem a necessidade de um meio material. O ar-condicionado é instalado em uma posição que permita uma melhor circulação de ar e distribuição do calor.

Afirmativa III: O calor do Sol chega à Terra porque ele pode ser transferido por convecção através do vácuo. Não é verdade! A convecção é um tipo de transferência de calor que ocorre quando o calor é transferido por meio de fluidos em movimento, como ar ou água. No entanto, o vácuo é um espaço sem matéria, então não há fluidos em movimento para transferir o calor. O calor do Sol chega à Terra por meio de radiação.

Portanto, apenas a afirmativa I está correta. O gabarito correto é A).

É importante entender as diferentes formas de transferência de calor, como condução, convecção e radiação, para que possamos analisar e compreender melhor os processos que ocorrem ao nosso redor.

Além disso, é fundamental saber como essas formas de transferência de calor são aplicadas em nossas vidas cotidianas, como no caso do ar-condicionado. Isso nos permite aproveitar melhor as tecnologias e processos que nos cercam.

Em resumo, a transferência de calor é um processo importante que ocorre em nosso dia a dia, e é fundamental entender as diferentes formas como ela ocorre para que possamos aproveitar melhor as tecnologias e processos que nos cercam.

Em uma sala fechada e isolada termicamente, uma geladeira, em funcionamento, tem, num dado instante, sua porta completamente aberta. Antes da abertura dessa porta, a temperatura da sala é maior que a do interior da geladeira. Após a abertura da porta, a temperatura da sala

começa a diminuir, pois o ar frio da geladeira começa a sair e a temperatura mais baixa do interior da geladeira começa a influenciar a temperatura da sala. No entanto, à medida que o ar frio da geladeira entra em contato com o ar quente da sala, ele começa a se aquecer, fazendo com que a temperatura da sala comece a subir novamente. Portanto, a temperatura da sala diminui inicialmente, mas posteriormente aumenta, tornando-se maior do que quando a porta foi aberta.

• A)diminui até que o equilíbrio térmico seja estabelecido.
• B)diminui continuamente enquanto a porta permanecer aberta.
• C)diminui inicialmente, mas, posteriormente, será maior do que quando a porta foi aberta.
• D)aumenta inicialmente, mas, posteriormente, será menor do que quando a porta foi aberta.
• E)não se altera, pois se trata de um sistema fechado e termicamente isolado.

É importante notar que, embora a sala seja termicamente isolada, a abertura da porta da geladeira permite a troca de calor entre o interior da geladeira e a sala, o que faz com que a temperatura da sala se altere. Além disso, é fundamental entender que o equilíbrio térmico não é alcançado instantaneamente, pois o processo de troca de calor é gradual e depende de Various fatores, como a temperatura inicial da sala e da geladeira, a eficiência da geladeira em manter a temperatura baixa e a quantidade de ar que entra em contato com a sala.

Em resumo, a temperatura da sala diminui inicialmente devido à saída do ar frio da geladeira, mas posteriormente aumenta à medida que o ar frio se aquece em contato com o ar quente da sala, tornando a opção C) a resposta correta.

A temperatura de um sistema pode ser alterada, quando ele troca trabalho ou calor com sua vizinhança. Seja um sistema constituído por um gás no interior de um cilindro, dotado de êmbolo móvel.
Assinale, abaixo, a alternativa com a descrição CORRETA da situação em que a temperatura do sistema irá diminuir:

• A)O sistema recebe uma quantidade de calor maior que o trabalho que ele realiza numa expansão.
• B)O êmbolo é comprimido bruscamente.
• C)O gás sofre uma expansão, realizando trabalho, enquanto recebe uma quantidade de calor de mesmo valor que o trabalho realizado
• D)O trabalho realizado pelo sistema é maior que a quantidade de calor que ele recebe da vizinhança.

Para entender melhor essa questão, vamos analisar cada uma das alternativas:

A alternativa A está ERRADA, pois se o sistema recebe uma quantidade de calor maior que o trabalho que ele realiza, isso significa que há um ganho de energia interna no sistema, o que levaria a um aumento de temperatura, e não a uma diminuição.

Já a alternativa B também está ERRADA, pois a compressão brusca do êmbolo não altera a temperatura do sistema, pois não há troca de calor ou trabalho com a vizinhança.

A alternativa C também não é a correta, pois nesse caso, a energia interna do sistema permanece constante, pois o trabalho realizado é igual à quantidade de calor recebida, o que não altera a temperatura do sistema.

Portanto, a alternativa CORRETA é a D) O trabalho realizado pelo sistema é maior que a quantidade de calor que ele recebe da vizinhança. Isso significa que o sistema está perdendo energia interna, o que levará a uma diminuição de temperatura.

Em resumo, para que a temperatura de um sistema diminua, é necessário que o trabalho realizado pelo sistema seja maior que a quantidade de calor que ele recebe da vizinhança. Isso ocorre porque a energia interna do sistema está diminuindo, o que leva a uma temperatura menor.

Essa é uma questão clássica de termodinâmica, que requer um entendimento básico das relações entre trabalho, calor e energia interna de um sistema. Esperamos que essa explicação tenha ajudado a esclarecer a dúvida!

Um copo plástico e um de alumínio estão dentro de uma geladeira. Eles possuem o mesmo volume e a mesma forma. Uma pessoa pega cada copo com uma das mãos e tem a sensação de que o copo de alumínio está mais frio que o de plástico.

Isso acontece porque

• A)o copo de alumínio está mais frio, pois a capacidade térmica do plástico é maior que a do alumínio.
• B)o copo de plástico está realmente mais quente, pois a capacidade térmica do plástico é maior que a do alumínio.
• C)os dois estão à mesma temperatura, possuem a mesma condutividade térmica e a sensação diferente deve-se aos calores específicos de ambos.
• D)os dois estão à mesma temperatura, e a sensação diferente que ocorre é porque a condutividade térmica do alumínio ser maior que a do plástico.
• E)os dois estão à mesma temperatura, e a sensação diferente que ocorre é devido ao fato de a condutividade térmica do alumínio ser menor que a do plástico.

Essa pergunta pode parecer estranha, mas é uma boa oportunidade para entendermos como funcionam as propriedades térmicas dos materiais. A resposta certa é D) os dois estão à mesma temperatura, e a sensação diferente que ocorre é porque a condutividade térmica do alumínio ser maior que a do plástico.

Vamos entender melhor o que está acontecendo. Quando você pega os copos, a temperatura deles é a mesma, pois estão dentro da geladeira. No entanto, a sensação de temperatura pode ser diferente devido às propriedades térmicas dos materiais. A condutividade térmica é a capacidade de um material de conduzir o calor. No caso do alumínio, sua condutividade térmica é muito maior que a do plástico.

O que isso significa? Significa que o alumínio é mais eficiente em conduzir o calor do seu corpo para o copo. Quando você pega o copo de alumínio, o calor do seu corpo é rapidamente transferido para o copo, fazendo com que você sinta uma sensação de frio mais intensa. Já o plástico, com sua baixa condutividade térmica, não consegue conduzir o calor do seu corpo tão eficientemente, fazendo com que você sinta uma temperatura mais próxima à do plástico.

Portanto, a resposta certa é D) os dois estão à mesma temperatura, e a sensação diferente que ocorre é porque a condutividade térmica do alumínio ser maior que a do plástico. Isso mostra que a nossa percepção de temperatura pode ser influenciada pelas propriedades térmicas dos materiais, e não apenas pela temperatura real deles.

Essa é uma lição importante para entendermos como funcionam os materiais e como eles interagem conosco. Além disso, é uma boa maneira de treinar nossa percepção e não confiar apenas em nossas sensações. Afinal, a ciência é feita de observações, experimentos e conclusões, e não apenas de impressões.

Para resolver este problema, vamos dividir em etapas. Primeiramente, precisamos calcular a quantidade de calor necessária para derreter o gelo e, em seguida, aumentar a temperatura da água até 50°C.

Para derreter 2 kg de gelo, é necessário fornecer uma quantidade de calor igual ao produto do calor latente de fusão do gelo pela massa de gelo. Portanto, podemos calcular:

Q1 = m * L = 2000 g * 80 cal/g = 160.000 cal

Em seguida, precisamos calcular a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura da água líquida de 0°C (temperatura de fusão do gelo) até 50°C. Para isso, usamos a fórmula:

Q2 = m * c * ΔT

Onde m é a massa de água, c é o calor específico da água e ΔT é a variação de temperatura. Substituindo os valores, temos:

Q2 = 2000 g * 1 cal/g°C * 50°C = 100.000 cal

Portanto, a quantidade total de calor necessária é a soma das quantidades de calor calculadas acima:

Qt = Q1 + Q2 = 160.000 cal + 100.000 cal = 260.000 cal

Agora, podemos calcular o tempo necessário para fornecer essa quantidade de calor. Sabemos que a fonte térmica fornece 20 kcal/min, então:

t = Qt / P = 260.000 cal / 20 kcal/min = 13.000 min

Para convertê-lo para unidades do Sistema Internacional, devemos dividir por 60 (pois 1 minuto é igual a 60 segundos):

t = 13.000 min / 60 = 216,67 s ≈ 840 s

Portanto, o tempo necessário para o pesquisador esperar para continuar o seu experimento é de aproximadamente 840 segundos.

Assinale a opção que completa corretamente as lacunas das sentenças abaixo, em relação aos processos de transmissão de calor.

I - Ao colocar um alimento para esquentar, a chama do fogão transmite calor para a panela principalmente por condução.

II - O aparelho de ar condicionado instalado na parte superior de uma parede refrigera o ambiente por convecção.

III - O vidro espelhado das garrafas térmicas evita a propagação do calor por irradiação.

IV - O congelador de uma geladeira, instalado na parte superior, tem por objetivo provocar a transmissão do calor por convecção.

V - Para facilitar a retirada de uma tampa metálica presa num vidro pode-se derramar água quente na tampa para que o calor, transmitido por condução, provoque a dilatação da mesma.

Portanto, a opção que completa corretamente as lacunas é a A) condução / convecção / irradiação / convecção / condução.

Essas são as formas pelas quais o calor se transmite: a condução ocorre quando o calor é transmitido entre dois corpos em contato direto; a convecção é o processo de transmissão de calor entre um corpo e um fluido (líquido ou gasoso); e a irradiação é a transmissão de calor por meio de ondas eletromagnéticas.

A compreensão desses processos é fundamental em diversas áreas, como a física, a química, a engenharia e a biologia, entre outras. Além disso, é essencial em nossas vidas diárias, pois está relacionada com a forma como nos adaptamos ao meio ambiente e como utilizamos os recursos naturais.

Por exemplo, ao cozinhar um alimento, é preciso ter conhecimento sobre a condução do calor para que o alimento seja cozido de forma uniforme. Já ao utilizar um aparelho de ar condicionado, é importante entender como a convecção do calor ocorre para que o ambiente seja refrigerado de forma eficiente.

Em resumo, a transmissão do calor é um processo fundamental em nossas vidas e é essencial que tenhamos conhecimento sobre as formas pelas quais ele ocorre para que possamos utilizar os recursos naturais de forma eficiente e sustentável.