Questões Sobre Termologia - Física - concurso
1101) O coletor solar, um dispositivo que transforma energia solar em energia térmica, constitui-se de uma caixa isolada termicamente com uma janela de vidro transparente à luz visível (comprimento de onda entre 4 e 8 décimos de mícrons) e opaco a parte da radiação infravermelha (comprimento de onda entre 2 e 100 mícrons) e com uma placa absorvedora de luz solar soldada a um encanamento por onde passa a água a ser aquecida, conforme ilustrado na figura abaixo, que esquematiza um típico coletor solar e seus componentes.
- A) Certo
- B) Errado
A alternativa correta é letra A) Certo
Quando a temperatura de um corpo cai, o comportamento comum é que seu volume diminua. Porém, a água se comporta de modo diferente no intervalo de 0 à 4ºC. Neste intervalo, a queda na temperatura provoca um aumento do volume, como a água esta presa nos canos a pressão aumentará.
Resposta: O item está CERTO
1102) Na termodinâmica, a parte do universo selecionada para a análise das mudanças de energia é denominada sistema, sendo a vizinhança o restante do universo. Alguns tipos particulares de transformações são considerados no estudo da termodinâmica, assim como o processo.
- A) fusotérmico
- B) ecotérmico
- C) coloritérmico
- D) exotérmico
- E) endotérmico
A alternativa correta é letra E) endotérmico
Resposta: Alternativa E
Processos exotérmicos são aqueles que liberam calor. O principal exemplo é a combustão.
Processos endotérmicos são aqueles que absorvem calor. Para que o gelo se funda é necessário que ele absorva calor, portanto, a fusão é um processo endotérmico.
1103) Uma chaleira contendo um litro de água à temperatura de 20 ºC é colocada no fogão para ferver. A temperatura de ebulição da água no local é de 100 ºC.
- A) 8 cal, 8 g
- B) 80 kcal, 10 g
- C) 100 kcal, 10 g
- D) 80 kcal, 8 g
- E) 80 kcal, 80 g
A alternativa correta é letra B) 80 kcal, 10 g
Pessoal, reparem nas alternativas que o erro estará nas casas decimais.
Um litro de água equivale a 1.000 g.
Logo,
Q = m c Delta T = 1.000 times 1 times (100-20) = 80 , kcal
A quantidade de massa requerida de gás é de 8 g para uma eficiência de 100%.
Para uma eficiência de 80, precisamos corrigir
m_{gas} = dfrac{8}{0,8} = 10 , g
Gabarito: LETRA B.
1104) Sobre um sistema termodinâmico realiza-se um trabalho de 100 J. Em seguida, o sistema perde 50 J de calor. Ao final desses processos, a variação de energia interna do sistema, em joules, é igual a:
- A) 50
- B) 150
- C) -50
- D) -150
- E) 100
A alternativa correta é letra A) 50
A primeira lei da termodinâmica diz que:
Q = W + Delta U,
sendo Q o calor, W o trabalho realizado e Delta U a variação da energia interna.
Notemos que foi realizado um trabalho sobre o sistema. Isso significa que W é negativo.
Além disso, o sistema perdeu calor. Portanto, Q é negativo.
Assim, substituindo os valores na equação, obtemos
-50 = Delta U + (-100)
100 - 50 = Delta U
Delta U = 50
1105) Em um laboratório aquece-se, uniformemente, uma chapa metálica com um furo no meio. Assinale a opção que representa o que acontece com o furo e a chapa após o aquecimento.
- A) O furo contrai e a chapa dilata.
- B) Nada acontece.
- C) O furo dilata e a chapa contrai.
- D) Furo e chapa contraem.
- E) O furo e a chapa dilatam.
A alternativa correta é letra E) O furo e a chapa dilatam.
Quando um corpo é aquecido, suas dimensões aumentam proporcionalmente à variação de temperatura.
Por essa razão, uma confusão comum é achar que o buraco no meio da placa diminuirá. Entretanto, é fundamental lembrar que a expansão provocada pelo aumento de temperatura mantém todas as proporções do corpo. Então, o raio do circulo interno deve aumentar. Vejamos em uma figura como a expansão ocorre:
Colocando as figuras antes e depois da expansão teremos:
Assim, concluímos que a chapa e o furo dilatam.
1106) Uma escala arbitrária X adota os valores -20 e 200 para os pontos do gelo e vapor de água. A temperatura na escala X que corresponde a 30°C é:
- A) 46
- B) 80
- C) 54
- D) 68
- E) 90
A alternativa correta é letra A) 46
(NOTA: a temperatura de 300^oC está ERRADA, deveria ser 30^oC)
Para estabelecermos a relação entre duas escalas de temperatura, devemos estabelecer a proporção entre os seguimentos em duas retas numeradas:
Então fazemos a proporção entre os segmentos:
frac{t -(-20)}{200 - (-20)} = frac{30 - 0}{100 - 0}
frac{t +20}{220} = frac{30}{100}
t +20 = frac{30.220}{100}
t +20 = 3.22
t = 66 - 46
t = 46^o X
1107) Uma certa quantidade de água encontra-se numa vasilha a 1ºC à pressão atmosférica quando é aquecida até atingir a temperatura de 6ºC. Nesta situação podemos afirmar, em relação ao volume, que ele:
- A) diminui.
- B) aumenta.
- C) aumenta e a seguir diminui.
- D) diminui e a seguir aumenta.
- E) aumenta, a seguir diminui e finalmente aumenta.
Resposta: D) diminui e a seguir aumenta.
Quando a água é aquecida, sua temperatura aumenta e, consequentemente, sua energia cinética também aumenta. Isso faz com que as moléculas de água sejam mais agitadas e ocupem mais espaço, fazendo com que o volume da água aumente.
Porém, há um fator que influencia nesse processo: a pressão atmosférica. Quando a água é aquecida, sua expansão é limitada pela pressão atmosférica, que não permite que o volume aumente indefinidamente. Isso faz com que, inicialmente, o volume da água diminua devido à compressão exercida pela pressão atmosférica.
À medida que a temperatura da água continua a aumentar, a expansão térmica se torna mais intensa e o volume da água começa a aumentar novamente. Portanto, a alternativa correta é D) diminui e a seguir aumenta.
Explicação:
A expansão térmica é um fenômeno comum em muitos materiais, incluindo a água. Quando um material é aquecido, as suas moléculas ganham energia cinética e se movimentam mais rapidamente, ocupando mais espaço. Isso faz com que o volume do material aumente.
No entanto, quando se trata de um líquido como a água, a pressão atmosférica também desempenha um papel importante. A pressão atmosférica é a força exercida pela atmosfera sobre a superfície da Terra e, consequentemente, sobre o líquido. Quando a água é aquecida, a pressão atmosférica tenta comprimir o líquido, reduzindo seu volume.
Portanto, ao analisar a questão, é importante considerar tanto a expansão térmica quanto a pressão atmosférica. Isso explica por que a alternativa correta é D) diminui e a seguir aumenta.
1108) Sabendo que o calor de fusão do gelo é 80 cal/g, que o calor específico do gelo é 0,5 cal/gºC e que o calor específico da água líquida é 1,0 cal/gºC, calcular a energia necessária para transformar 100 gramas de gelo a – 10 ºC em água a 10 ºC.
- A) 7500 cal
- B) 6000 cal
- C) 6500 cal
- D) 8500 cal
- E) 9500 cal
Resposta: 9500 cal
Para calcular a energia necessária para transformar 100 gramas de gelo a –10°C em água a 10°C, precisamos considerar as seguintes etapas:
1. Aumento de temperatura do gelo de –10°C para 0°C:
Q₁ = m × c × ΔT
Q₁ = 100 g × 0,5 cal/g°C × 10°C = 500 cal
2. Fusão do gelo a 0°C:
Q₂ = m × L
Q₂ = 100 g × 80 cal/g = 8000 cal
3. Aumento de temperatura da água de 0°C para 10°C:
Q₃ = m × c × ΔT
Q₃ = 100 g × 1,0 cal/g°C × 10°C = 1000 cal
A energia total necessária é a soma das energias necessárias para cada etapa:
Q-total = Q₁ + Q₂ + Q₃ = 500 cal + 8000 cal + 1000 cal = 9500 cal
Portanto, a alternativa correta é a letra E) 9500 cal.
1109) Um turista estrangeiro em visita a Cidade do Natal observou um termômetro em via pública que marcava uma temperatura de 35 °C. Sabendo se que em seu país de origem as temperaturas são medidas na escala Fahrenheit (F), o valor marcado no termômetro corresponde à
- A) 98 F.
- B) 95 F.
- C) 100 F.
- D) 102 F.
A alternativa correta é letra B) 95 F.
Para converter temperaturas da escala Celsius para Fahrenheit (e vice-versa) utilizamos a seguinte equação:
frac{C}{5} = frac{F - 32}{9}
A questão nos pergunta qual será a temperatura em Fahrenheit dado que em Celsius o termômetro marcada 35 °C. Vamos então substituir esse valor na equação e determinar sua equivalente em Fahrenheit.
frac{35}{5} = frac{F - 32}{9}
7 cdot 9 = F - 32
F = 95
Portanto, 35 °C equivalem a 95 F.
1110) Dois pedaços de cano de cobre estão encaixados conforme figura abaixo. Um técnico de laboratório deseja separá-los utilizando o conceito da dilatação térmica dos materiais. Dados os procedimentos para separar os canos,
- A) I.
- B) I e III.
- C) I e IV.
- D) II e III.
- E) II e IV.
Agora, vamos analisar a questão sobre termologia e encontrar a resposta correta.
A questão apresenta quatro opções para separar os canos de cobre encaixados. As opções são:
- I. Passar água fria na superfície interna do cano de dentro e água quente na superfície externa do cano de fora.
- II. Passar água fria tanto na superfície interna do cano de dentro quanto na superfície externa do cano de fora.
- III. Passar água quente na superfície interna do cano de dentro e água fria na superfície externa do cano de fora.
- IV. Passar água quente tanto na superfície interna do cano de dentro quanto na superfície externa do cano de fora.
Agora, vamos analisar cada opção e entender por que apenas uma delas é correta.
A opção I é a única que apresenta uma variação de temperatura entre a superfície interna e externa dos canos. Isso faz com que o cano de dentro se contraia e o cano de fora se expanda, o que possibilita a separação dos canos.
As outras opções não apresentam essa variação de temperatura, portanto, não possibilitam a separação dos canos.
Portanto, a resposta correta é a letra A, que corresponde à opção I.
Em resumo, a dilatação térmica dos materiais é a chave para separar os canos de cobre encaixados. A opção I é a única que explora essa propriedade, fazendo com que os canos se separem.