Questões Sobre Termologia - Física - concurso
1261) A figura ao lado mostra um sistema composto por um recipiente, separado em dois compartimentos de mesmo volume. Os dois compartimentos contêm massas iguais do mesmo gás, 0,6 gramas em cada um, e o calor específico a volume constante (cv) do gás é 0,18 cal/g°C. Inicialmente, o gás quente está a 67 °C, e o gás frio a 20 °C. Não existe fluxo de calor, exceto, lentamente, através da partição AB.
Sobre a variação da entropia, afirma-se que
I. a variação da entropia do gás no recipiente quente é negativa.
II. a variação da entropia do gás no recipiente frio é positiva.
III. como a variação da entropia do gás em cada recipiente possui o mesmo valor absoluto, a variação da energia total do universo é nula.
IV. a entropia total do universo aumentou como resultado desse processo.
Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmação(ões)
- A) III.
- B) I e II.
- C) I, II e III.
- D) I, II e IV.
A resposta correta é a letra D) I, II e IV.
Vamos analisar cada afirmação para entender por que essa é a resposta correta:
I. A variação da entropia do gás no recipiente quente é negativa.
Isso é verdade porque, quando o gás quente se expande e perde calor, sua entropia diminui.
II. A variação da entropia do gás no recipiente frio é positiva.
Isso também é verdade porque, quando o gás frio absorve calor e se expande, sua entropia aumenta.
III. Como a variação da entropia do gás em cada recipiente possui o mesmo valor absoluto, a variação da energia total do universo é nula.
Essa afirmação é falsa. Embora as variações de entropia sejam iguais em magnitude, elas têm sinais opostos (uma é positiva e a outra é negativa). Portanto, a variação total da entropia do universo não é nula.
IV. A entropia total do universo aumentou como resultado desse processo.
Isso é verdade porque, embora a entropia do gás quente tenha diminuído, a entropia do gás frio aumentou mais. Portanto, a entropia total do universo aumentou.
Portanto, as afirmações I, II e IV são verdadeiras, e a resposta correta é a letra D) I, II e IV.
1262) A seguir são feitas afirmações sobre a mudança de fases de substâncias puras e cristalinas. Assinale verdadeira (V) ou falsa (F) em cada uma das afirmativas.
( ) A pressão de vapor é máxima quando o vapor está em equilíbrio com o líquido que lhe deu origem e independe da temperatura.
( ) A temperatura de ebulição de um líquido é a temperatura para qual a sua pressão máxima de vapor se torna igual à pressão que ele suporta.
( ) Durante o processo de evaporação, a temperatura do líquido residual vai diminuindo, uma vez que as moléculas que permanecem líquidas são as de menor energia cinética.
( ) Durante o processo de calefação, a temperatura do líquido calefeito é inferior à sua temperatura de ebulição.
( ) A temperatura do ponto triplo, corresponde à temperatura mais alta à que o líquido e o gás podem coexistir e corresponde a uma temperatura diferente para cada substância.
A opção que indica a sequência correta, de cima para baixo, é
- A) F - V - V - V - F.
- B) F - V - F - V - F.
- C) V - F - F - V - V.
- D) F - V - F - V - V.
A seguir,<|begin_of_text|> Pressão de vapor é máxima quando o vapor está em equilíbrio com o líquido que lhe deu origem e é independente da temperatura. Esta afirmação é VERDADEIRA (V), pois a pressão de vapor de um líquido é máxima quando o vapor está em equilíbrio com o líquido, e não depende da temperatura.
A temperatura de ebulição de um líquido é a temperatura para a qual a sua pressão máxima de vapor se torna igual à pressão que ele suporta. Esta afirmação é VERDADEIRA (V), pois a temperatura de ebulição é a temperatura em que a pressão de vapor do líquido se iguala à pressão ambiente.
Durante o processo de evaporação, a temperatura do líquido residual vai diminuindo, uma vez que as moléculas que permanecem líquidas são as de menor energia cinética. Esta afirmação é FALSA (F), pois durante o processo de evaporação, a temperatura do líquido residual não diminui, pois as moléculas que evaporam são as de maior energia cinética.
Durante o processo de caldeação, a temperatura do líquido caldeado é inferior à sua temperatura de ebulição. Esta afirmação é FALSA (F), pois durante o processo de caldeação, a temperatura do líquido caldeado é igual à sua temperatura de ebulição.
A temperatura do ponto triplo, corresponde à temperatura mais alta à que o líquido e o gás podem coexistir e corresponde a uma temperatura diferente para cada substância. Esta afirmação é FALSA (F), pois o ponto triplo é a temperatura e pressão em que as três fases (sólida, líquida e gasosa) de uma substância coexistem, e é única para cada substância.
Portanto, a sequência correta é: F - V - V - V - F.
A explicação para a resposta correta é que a pressão de vapor é máxima quando o vapor está em equilíbrio com o líquido, a temperatura de ebulição é a temperatura em que a pressão de vapor do líquido se iguala à pressão ambiente, durante o processo de evaporação as moléculas que evaporam são as de maior energia cinética, durante o processo de caldeação a temperatura do líquido caldeado é igual à sua temperatura de ebulição, e o ponto triplo é a temperatura e pressão em que as três fases de uma substância coexistem.
1263) Analise as afirmativas abaixo referentes aos conceitos de temperatura e calor.
I- Calor é a medida de agitação molecular.
II– Calor é uma forma de energia.
III– Dois corpos estão em equilibrio térmico quando estão à mesma temperatura.
Assinale a opção correta.
- A) Apenas a afirmativa I é verdadeira.
- B) Apenas a afirmativa III é verdadeira.
- C) Apenas a afirmativa II é verdadeira.
- D) Apenas as afirmativas II e III são verdadeiras.
- E) Apenas as afirmativas I e III são verdadeiras.
A alternativa correta é letra D) Apenas as afirmativas II e III são verdadeiras.
I- Calor é a medida de agitação molecular.
II- Calor é uma forma de energia.
O item I é falso, e o item II é verdadeiro.
Calor não é medida de agitação molecular, mas sim uma forma de energia. É uma forma de energia tranferida devido à diferença de temperatura.
O calor recebido por um corpo pode ocasionar aumento de sua temperatura, o que implicaria aumento da agitação molecular. Mas não podemos dizer que calor é uma medida de agitação molecular.
III- Dois corpos estão em equilibrio térmico quando estão à mesma temperatura.
Correto. Por definição, dizemos que dois corpos estão em equilíbrio térmico quando estão a uma mesma temperatura.
Gabarito: Letra D.
1264) Com relação aos três processos de propagação de calor: condução, convecção e irradiação, assinale a opção correta.
- A) O processo de condução ocorre apenas nos líquidos e gases.
- B) O processo de convecção ocorre apenas nos sólidos.
- C) A propagação de calor por irradiação é o único dos três processos que pode ocorrer no ar atmosférico.
- D) No processo de convecção ocorre o movimento das moléculas, formando correntes de convecção.
- E) O calor do Sol propaga-se no espaço pelo processo de condução até atingir a atmosfera terrestre e ser absorvido pelos corpos.
A alternativa correta é letra D) No processo de convecção ocorre o movimento das moléculas, formando correntes de convecção.
a) O processo de condução ocorre apenas nos líquidos e gases.
Condução ocorre sólidos, líquidos e gases. É a transferência de calo por convecção que ocorre somente com líquidos e gases.
Alternativa falsa.
b) O processo de convecção ocorre apenas nos sólidos.
Convecção ocorre somente com fluido, sejam líquidos ou gases.
Fluidos aquecidos se tornam em geral menos densos e ocupam posições superiores, e fluidos resfriados se tornam em geral mais densos e ocupam posições inferiores. Esse tipo de movimento de fluidos (subida do fluido menos denso e descida do fluido mais denso) é chamado de convecção.
Alternativa falsa.
c) A propagação de calor por irradiação é o único dos três processos que pode ocorrer no ar atmosférico.
Irradiação é o único processo dos três que pode ocorrer no vácuo. Ele não necessita de um meio material para que o calor seja transferido.
Alternativa falsa.
d) No processo de convecção ocorre o movimento das moléculas, formando correntes de convecção.
Alternativa correta.
e) O calor do Sol propaga-se no espaço pelo processo de condução até atingir a atmosfera terrestre e ser absorvido pelos corpos.
O calor do Sol propaga-se no espaço pelo processo de irradiação até atingir a atmosfera terrestre e ser absorvido pelos corpos.
Alternativa falsa.
Gabarito: Letra D.
1265) Considerando as escalas termométricas Celsius, Fahrenheit e Kelvin, assinale a opção que apresenta a igualdade correta.
- A) 0ºC = -273K
- B) 32ºF = 0K
- C) 212°F = 100K
- D) 0K = 273°C
- E) 273K = 32ºF
A alternativa correta é letra E) 273K = 32ºF
Há duas maneiras comumente utilizadas para memorizar a relação entre as escalas Celsius e Fahrenheit.
Uma delas é simplesmente memorizar a relação T_F = dfrac{9 T_C}{5} + 32.
Outra forma é memorizar as temperaturas de fusão e ebulição da água na escala Fahrenheit (32 e 212, respectivamente) e, em seguida, aplicar a interpolação linear com as mesmas temperaturas na escala Celsius.
Na figura acima, traçamos duas retas verticais, em uma assinalamos as temperaturas de 100, T_C e 0 oC; na outra assinalamos as respectivas medidas na escala Fahrenheit. Em seguida, afirmamos que segmentos horizontais são diretamente proporcionais. Portanto, a razão entre a distância destacada de azul pela distância destacada de vermelho na primeira reta é igual a razão na segunda reta:
dfrac{T_c - 0}{100 - 0} = dfrac{T_f - 32}{212 - 32}
Simplificando essa equação, obtemos T_F = dfrac{9 T_C}{5} + 32.
Essa segunda opção envolve realizar contas, mas ela proporciona uma quantidade menor de itens a serem memorizados, e ela já te permite guardar duas importantes temperaturas: a de fusão e a de ebulição da água.
Veja que as alternativas, quando citam a escala Fahrenheit, estão trabalhando justamente com essas temperaturas de 32 oF e 212 oF.
Assim, sem conta alguma, já sabemos que:
- 32 oF correspondem a 0 oC e
- 212 o F correspondem a 100 oC.
Somando uma temperatura em graus Celsius por 273, encontramos a temperatura em Kelvin. Logo:
- 32 oF correspondem a 273 K e
- 212 o F correspondem a 373 K.
Marcamos a letra E: 273K = 32ºF
Gabarito: Letra E.
1266) Uma família está em viagem e as emissoras informam a temperatura em 70º F. Qual é a temperatura em graus Celsius e Kelvin, respectivamente?
- A) 38,9 ºC e 294,25 K.
- B) 21,1 ºC e 273,15 K.
- C) 38,9 ºC e 312,05 K.
- D) 21,1 ºC e 294,25 K
Resposta
A alternativa correta é a letra D) 21,1 °C e 294,25 K.
Explicação
Para resolver essa questão, devemos converter a temperatura de Fahrenheit para Celsius e, em seguida, para Kelvin.
Primeiramente, vamos converter 70°F para Celsius. Sabemos que a fórmula de conversão é:
$$C = frac{5(F - 32)}{9}$$Substituindo o valor de F = 70, obtemos:
$$C = frac{5(70 - 32)}{9} = 21,1 °C$$Agora, vamos converter 21,1 °C para Kelvin. Sabemos que a temperatura em Kelvin é igual à temperatura em Celsius mais 273,15:
$$K = C + 273,15$$Substituindo o valor de C = 21,1, obtemos:
$$K = 21,1 + 273,15 = 294,25 K$$Portanto, a temperatura em Celsius é 21,1 °C e em Kelvin é 294,25 K.
1267) Um volume de 5 litros de gás está a uma temperatura de 60 ºC e exposto à pressão de 1,00 atm. Quando a temperatura deste gás é elevada a 70 ºC e o volume é comprimido a 2,5 litros, qual é a nova pressão desse gás?
- A) 3,22 atm.
- B) 2,33 atm.
- C) 1,33 atm.
- D) 1,00 atm.
A resposta certa para essa questão é: não há resposta certa, pois a questão foi anulada e não possui alternativa correta.
Vamos analisar o que acontece com o gás quando sua temperatura aumenta. De acordo com a equação de estado dos gases ideais, PV = nRT, podemos rearranjar a equação para encontrar a pressão: P = nRT/V.
No caso em questão, o volume inicial é de 5 litros, e a temperatura é de 60°C. Quando a temperatura aumenta para 70°C, o volume é comprimido para 2,5 litros. Se considerarmos que a quantidade de substância (n) e a constante dos gases ideais (R) permanecem constantes, podemos concluir que a pressão aumenta quando o volume diminui.
Contudo, como a questão foi anulada, não há uma resposta certa entre as opções apresentadas. É importante lembrar que, em problemas de física, é fundamental analisar cuidadosamente as condições do problema e as equações envolvidas para chegar a uma conclusão coerente.
1268) Um gás está contido em um recipiente hermeticamente fechado, ou seja, seu volume é mantido.
Quando ocorre um aumento da temperatura, é correto afirmar que a pressão do gás
- A) aumenta.
- B) permanece igual.
- C) diminui.
- D) não varia em ambientes hermeticamente fechados.
A resposta correta é a letra A) aumenta.
Quando o volume de um gás é mantido constante, como no caso de um recipiente hermeticamente fechado, a temperatura e a pressão do gás estão relacionadas pela equação de estado dos gases ideais:
$$PV = nRT$$Onde P é a pressão do gás, V é o volume, n é a quantidade de substância (em moles), R é a constante dos gases ideais e T é a temperatura em kelvin.
Como o volume é constante, se a temperatura aumenta, a pressão do gás também aumenta. Isso ocorre porque as moléculas do gás se movem mais rapidamente à medida que a temperatura aumenta, o que aumenta as colisões entre as moléculas e as paredes do recipiente, resultando em uma pressão maior.
Portanto, é correto afirmar que a pressão do gás aumenta quando a temperatura aumenta, mantendo-se o volume constante.
1269) Uma pessoa está acampada no Alaska, onde a temperatura é de -20 ºC e 1atm de pressão. Ela quer elevar a temperatura de 2 kg de gelo, que está a -20 ºC, até 60 ºC.
Quanto calor é necessário para a operação?
Dados: Calor latente de fusão Lfágua =333,5 kJ/kg ; Calores específicos cágua =4,18 kJ/kg.K e cgelo=2,05 kJ/kg.K
- A) 749,00 kj.
- B) 1.250,60 kj.
- C) 1.168,00 kj.
- D) 583,60 kj.
Para resolver essa questão, precisamos calcular a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 2 kg de gelo de -20°C para 60°C.
Primeiramente, precisamos calcular a quantidade de calor necessária para fundir o gelo. Para isso, usamos o calor latente de fusão do gelo, que é de 333,5 kJ/kg. Como temos 2 kg de gelo, a quantidade de calor necessária para fundi-lo é:
Qfusão = m × Lfusão = 2 kg × 333,5 kJ/kg = 667 kJ
Em seguida, precisamos calcular a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura do gelo fundido (água) de 0°C para 60°C. Para isso, usamos o calor específico da água, que é de 4,18 kJ/kg.K. A variação de temperatura é de 60°C, então:
Qaquecimento = m × cágua × ΔT = 2 kg × 4,18 kJ/kg.K × 60 K = 502,8 kJ
Finalmente, somamos as quantidades de calor necessárias para fundir o gelo e para elevar a temperatura da água:
Qtotal = Qfusão + Qaquecimento = 667 kJ + 502,8 kJ = 1.250,6 kJ
Portanto, a resposta correta é a letra B) 1.250,60 kJ.
Essa quantidade de calor é necessária para elevar a temperatura de 2 kg de gelo de -20°C para 60°C, considerando a fusão do gelo e o aquecimento da água resultante.
1270) Para realizar um experimento no litoral, um cientista precisa de 8 litros de água a 80 ºC. Como não dispõe de um termômetro, decide misturar uma porção de água a 0 ºC com outra a 100 ºC. Ele obtém água a 0 ºC a partir de uma mistura, em equilíbrio térmico, de água líquida com gelo fundente, e água a 100 ºC, a partir de água em ebulição. Considerando que haja troca de calor apenas entre as duas porções de água, os volumes, em litros, de água a 0 ºC e de água a 100 ºC que o cientista deve misturar para obter água a 80 ºC são iguais, respectivamente, a
- A) 1,6 e 6,4.
- B) 3,2 e 4,8.
- C) 4,0 e 4,0.
- D) 2,4 e 5,6.
- E) 5,2 e 2,8.
A alternativa correta é letra A) 1,6 e 6,4.
Precisamos aplicar a fórmula de conservação em troca de calor:
Q = m_1 c (T_f - T_{quente}) + m_2 c (T_f - T_{fria})
Lembrando que m = rho times V
0 = V_1 rho c (80 - 100) + V_2 rho c (80 - 0)
0 = V_1 (-20) + 80 V_2
Sabemos que V_1 + V_2 = 8. Logo, V_2 = 8 - V_1.
0 = -20 V1 + 640 - 80 V_1
100 V_1 = 640
V_1 = 6,4 , L
V_2 = 1,6 , L
Gabarito: LETRA A.