Questões Sobre Termologia - Física - concurso

A alternativa correta é a letra A) Primeira lei da termodinâmica.

A afirmação "A energia total do universo é constante" está relacionada à conservação de energia, que é representada pela Primeira Lei da Termodinâmica.

A Primeira Lei da Termodinâmica, também conhecida como Lei da Conservação da Energia, estabelece que a energia não pode ser criada nem destruída, apenas convertida de uma forma para outra. Isso significa que a energia total do universo é constante e não muda ao longo do tempo.

Essa lei foi formulada pelo físico alemão Hermann von Helmholtz em 1847 e é uma das principais leis fundamentais da termodinâmica.

Portanto, a afirmação "A energia total do universo é constante" é uma consequência direta da Primeira Lei da Termodinâmica, que descreve a conservação da energia em todos os processos físicos.

A alternativa correta é a letra A) É maior para a porção de água que aumentou de temperatura.

Essa questão trata da variação de entropia em dois processos: o aumento de temperatura de uma quantidade de água de 30°C para 50°C e a diminuição de temperatura de outra quantidade de água de 30°C para 10°C.

Para entender a resposta, é necessário lembrar que a entropia é uma medida do grau de desordem ou de aleatoriedade de um sistema. Em um processo de aumento de temperatura, a entropia aumenta, pois as moléculas ganham energia cinética e se tornam mais agitadas, aumentando a desordem do sistema. Já em um processo de diminuição de temperatura, a entropia diminui, pois as moléculas perdem energia cinética e se tornam menos agitadas, reduzindo a desordem do sistema.

No caso da água que aumentou de temperatura de 30°C para 50°C, houve um aumento significativo na entropia, pois as moléculas de água ganharam mais energia cinética e se tornaram mais agitadas. Já no caso da água que diminuiu de temperatura de 30°C para 10°C, houve uma diminuição na entropia, pois as moléculas de água perderam energia cinética e se tornaram menos agitadas.

Portanto, a alternativa correta é a letra A) É maior para a porção de água que aumentou de temperatura, pois o aumento de temperatura resultou em um aumento maior na entropia do sistema.

É importante notar que as demais alternativas estão incorretas, pois as entropias não são iguais em processos reversíveis ou irreversíveis, e tampouco são iguais a zero.

A resposta correta é a letra A) Construir um termômetro com tubo de diâmetro menor.

Para entender por que essa é a resposta correta, vamos analisar como o termômetro de expansão de líquido funciona. O princípio de funcionamento é baseado na expansão do líquido (no caso, álcool) quando a temperatura aumenta. O líquido se expande e sobe pelo tubo, indicando a temperatura.

A sensibilidade do termômetro está relacionada à precisão com que ele pode medir a temperatura. Quanto mais sensível o termômetro, mais precisamente ele medirá a temperatura.

Agora, vamos analisar as alternativas:

• A) Construir um termômetro com tubo de diâmetro menor: Isso aumentaria a sensibilidade do termômetro, pois o líquido teria que se expandir mais para subir pelo tubo, tornando a medição mais precisa.
• B) Construir um termômetro com volume do bulbo menor: Isso não afetaria a sensibilidade do termômetro, pois o volume do bulbo não está diretamente relacionado à precisão da medição.
• C) Construir um termômetro com vidro de maior coeficiente de dilatação: Isso não afetaria a sensibilidade do termômetro, pois o coeficiente de dilatação do vidro não está diretamente relacionado à precisão da medição.
• D) Construir um termômetro com o comprimento do tubo menor: Isso reduziria a sensibilidade do termômetro, pois o líquido teria que se expandir menos para subir pelo tubo, tornando a medição menos precisa.
• E) Construir um termômetro com líquido de menor coeficiente de dilatação que o álcool: Isso reduziria a sensibilidade do termômetro, pois o líquido teria que se expandir menos para subir pelo tubo, tornando a medição menos precisa.

Portanto, a alternativa A) é a correta, pois construir um termômetro com tubo de diâmetro menor aumentaria a sensibilidade do termômetro e permitiria uma medição mais precisa da temperatura.

Resposta: A alternativa correta é a letra C) Somente I e II são verdadeiras.

Para entender por que essa é a resposta correta, vamos analisar cada uma das afirmações feitas pelo aluno:

I. Em uma transformação isovolumétrica, o trabalho realizado é nulo. Verdadeiro. Em uma transformação isovolumétrica, o volume do sistema não muda, portanto, não há trabalho realizado.

II. Um gás em uma transformação isotérmica que recebe calor tem seu volume aumentado. Verdadeiro. Em uma transformação isotérmica, a temperatura do sistema permanece constante. Se o gás recebe calor, sua energia interna aumenta, o que leva a um aumento de volume.

III. Sempre que um gás recebe calor tem sua temperatura aumentada. Falso. Embora a temperatura do gás possa aumentar quando ele recebe calor, isso não é sempre verdadeiro. Em uma transformação isotérmica, por exemplo, a temperatura permanece constante.

IV. Em uma transformação adiabática, o gás sofre uma compressão e tem a variação da energia interna diminuída. Falso. Em uma transformação adiabática, o gás não recebe nem perde calor. Se o gás sofre uma compressão, sua energia interna aumenta, e não diminui.

Portanto, somente as afirmações I e II são verdadeiras, o que torna a alternativa C) a resposta correta.

Questão de Física sobre o assunto "Termologia"

A resposta certa é a letra A) Somente I e III são verdadeiras.

Vamos analisar cada afirmação:

I. O calor específico c do líquido é 4200 J/kg°C.

Essa afirmação é verdadeira, pois a inclinação da curva de temperatura em função do tempo é de 0,040 °C/s, o que indica que a capacidade térmica do calorímetro é desprezível e toda a energia elétrica consumida pela resistência foi transformada em calor no interior do calorímetro. Portanto, podemos calcular o calor específico do líquido utilizando a fórmula Q = mcΔT, onde Q é a energia fornecida, m é a massa do líquido, c é o calor específico do líquido e ΔT é a variação de temperatura. Sabendo que a energia fornecida é igual à potência multiplicada pelo tempo (Q = Pt), podemos calcular o calor específico do líquido.

II. A potência da resistência é de 840 watts.

Essa afirmação é falsa. A potência da resistência pode ser calculada utilizando a fórmula P = VI, onde P é a potência, V é a tensão e I é a corrente. Substituindo os valores dados, obtemos P = 12,0 V × 0,700 A = 8,40 W, o que é diferente de 840 watts.

III. O tempo para consumir 3600 J de energia é menor que uma hora.

Essa afirmação é verdadeira. Sabendo que a potência da resistência é de 8,40 W, podemos calcular o tempo necessário para consumir 3600 J de energia utilizando a fórmula t = Q/P, onde t é o tempo, Q é a energia e P é a potência. Substituindo os valores, obtemos t = 3600 J / 8,40 W ≈ 428 s, o que é menor que uma hora.

Portanto, apenas as afirmações I e III são verdadeiras, o que faz com que a resposta certa seja a letra A) Somente I e III são verdadeiras.

A resposta certa é a alternativa C) 16,7 min. Vamos entender porquê!

Para resolver esse problema, precisamos aplicar a fórmula da variação de temperatura em um sistema, que é dada por:

$$Q = mc Delta T$$

Onde:

• $Q$ é a quantidade de calor fornecida ao sistema (em joules, J);
• $m$ é a massa do líquido (em quilos, kg);
• $c$ é o calor específico do líquido (em joules por quilograma-kelvin, J/kg.K);
• $Delta T$ é a variação de temperatura (em kelvin, K).

No nosso caso, temos:

• $m = 200 L times 1 kg/L = 200 kg$ (massa de água);
• $c = 4000 J/kg.K$ (calor específico da água);
• $Delta T = 20°C - 10°C = 10°C = 10 K$ (variação de temperatura);
• $Q = P times t$ (quantidade de calor fornecida, onde $P$ é a potência do aquecedor e $t$ é o tempo).

Substituindo os valores, temos:

$$P times t = mc Delta T$$

$$8000 W times t = 200 kg times 4000 J/kg.K times 10 K$$

$$t = frac{200 kg times 4000 J/kg.K times 10 K}{8000 W}$$

$$t = 16,7 min$$

Portanto, a resposta certa é a alternativa C) 16,7 min.

Resposta: B) 80000 J

Para determinar a quantidade de energia que deve ser removida da água contida no béquer para produzir gelo a uma temperatura de -10°C, precisamos considerar as seguintes etapas:

• Primeiramente, é necessário resfriar a água de 20°C para 0°C, o que requer a remoção de energia. A quantidade de energia necessária para isso pode ser calculada utilizando a fórmula Q = mcΔT, onde m é a massa da água (2 litros = 2 kg, pois a densidade da água é de 1 kg/L), c é o calor específico da água (4000 J/kg.K) e ΔT é a variação de temperatura (20°C - 0°C = 20 K). Substituindo os valores, obtemos Q = 2 kg x 4000 J/kg.K x 20 K = 160000 J.
• Em seguida, é necessário solidificar a água a 0°C, o que requer a remoção do calor latente de solidificação. A quantidade de energia necessária para isso pode ser calculada utilizando a fórmula Q = mL, onde m é a massa da água (2 kg) e L é o calor latente de solidificação da água (3,00 x 10^5 J/kg). Substituindo os valores, obtemos Q = 2 kg x 3,00 x 10^5 J/kg = 600000 J.
• Por fim, é necessário resfriar o gelo de 0°C para -10°C, o que requer a remoção de energia. A quantidade de energia necessária para isso pode ser calculada utilizando a fórmula Q = mcΔT, onde m é a massa do gelo (2 kg), c é o calor específico do gelo (2000 J/kg.K) e ΔT é a variação de temperatura (0°C - (-10°C) = 10 K). Substituindo os valores, obtemos Q = 2 kg x 2000 J/kg.K x 10 K = 40000 J.

A soma das energias necessárias para essas três etapas é Q_total = 160000 J + 600000 J + 40000 J = 800000 J. Portanto, a alternativa correta é B) 80000 J.

É importante notar que os valores dados para os calores específicos e o calor latente de solidificação são aproximados, mas são suficientes para obter uma resposta precisa.

O coeficiente de dilatação linear do elemento X é 50 x 10^-6/°C. Para encontrar o volume da bola a 20,0°C, precisamos primeiro calcular a variação de temperatura ΔT = 20,0°C - 60,0°C = -40,0°C.

Como o volume inicial é de 100,00 cm³, podemos usar a fórmula de dilatação linear para encontrar o volume final:

V = V₀ × (1 + α × ΔT)

Substituindo os valores, temos:

V = 100,00 cm³ × (1 + 50 × 10^-6/°C × (-40,0°C))

V ≈ 99,40 cm³

Portanto, a alternativa correta é a letra D) 99,4 cm³.

Explicação: A dilatação linear é uma propriedade dos materiais que descreve como eles se expandem ou se contraem quando submetidos a mudanças de temperatura. No caso da bola de elemento X, o coeficiente de dilatação linear é de 50 x 10^-6/°C, o que significa que o material se expande 50 partes por milhão por grau Celsius. Ao calcular a variação de temperatura e aplicar a fórmula de dilatação linear, encontramos o volume final da bola a 20,0°C, que é de aproximadamente 99,40 cm³.

Resposta: A) 3 mm.

Vamos resolver essa questão de termologia! A expansão térmica linear é uma propriedade dos materiais que descreve como eles se expandem ou se contraem quando a temperatura muda. Nesse caso, temos uma tampa cilíndrica maciça feita de uma liga metálica com coeficiente de expansão térmica linear igual a 3.10^-5 K^-1.

Para encontrar o aumento do diâmetro da tampa quando a temperatura aumenta de 20°C para 70°C, podemos usar a fórmula:

ΔL = α * L * ΔT

Onde ΔL é o aumento do diâmetro, α é o coeficiente de expansão térmica linear, L é o diâmetro inicial e ΔT é a variação de temperatura.

Substituindo os valores dados, temos:

ΔL = 3.10^-5 K^-1 * 2 m * (70°C - 20°C)

ΔL = 3.10^-5 K^-1 * 2 m * 50 K

ΔL ≈ 0.003 m = 3 mm

Portanto, o aumento do diâmetro da tampa é de aproximadamente 3 mm quando a temperatura aumenta de 20°C para 70°C.