Questões Sobre Termologia - Física - concurso
1331) Considerando-se que a temperatura de 100 ºC corresponde a +10 ºE em um termômetro com escala linear E e que a temperatura de 0 ºC corresponde a -50 ºE nessa escala E, é correto afirmar que a temperatura de 400 ºC corresponderá, na escala E, a
- A) 190 ºE.
- B) 150 ºE.
- C) 140 ºE.
- D) 130 ºE.
- E) 180 ºE.
A alternativa correta é letra A) 190 ºE.
A figura abaixo nos permite relacionar as escalas.
{ C - 0 over 100 - 0} = {E - ( - 50) over 10 - ( - 50) }
{ C over 100} = {E + 50 over 60 }
Substituindo C = 400, temos:
{ 400 over 100} = {E + 50 over 60 }
E = 190 ºE
Resposta: Alternativa A
1332) Em um reservatório termicamente isolado, 1 kg de material X foi colocado em contato térmico com 1 kg de material Y. Ao atingirem equilíbrio térmico, o material X sofreu variação de temperatura de 50 ^circ C, e o material Y, de -20 ^circ C. Em outro reservatório térmico, 2 kg do material X foi colocado em contato térmico com 2 kg de material Z. Nesse caso, quando foi atingido o equilíbrio térmico, os materiais X e Z sofreram variações de temperatura de 20 ^circ C e -10 ^circ C, respectivamente. Nessa situação e considerando-se que C indica o valor de calor específico de cada material citado (X, Y e Z), é correto afirmar que
- A) C_ X < C_ Z mbox { e } C_ Z > C_ Y.
- B) C_X = C_Y > C_Z.
- C) C_X > C_Z > C_Y.
- D) C_X < C_Z < C_Y.
- E) C_X > C_Z mbox{ e } C_Z < C_Y.
A alternativa correta é letra D)
C_X < C_Z < C_Y.
Dois corpos de diferentes temperaturas trocam calor quando colocados em contato. O corpo mais frio receberá o calor proveniente do mais quente. Sendo o reservatório termicamente isolado, podemos afirmar que:
Contato entre X e Y:
Q_x = Q_y
m_x cdot c_x cdot Delta T_x =m_y cdot c_y cdot Delta T_y
1 cdot c_x cdot 50 = 1 cdot c_y cdot (-20)
c_y = 2,5 cdot c_x
Contato entre X e Z:
Q_x = Q_z
m_x cdot c_x cdot Delta T_x =m_z cdot c_z cdot Delta T_z
2 cdot c_x cdot 50 = 2 cdot c_z cdot (-10)
c_z = 2 cdot c_x
Conclusão:
c_x < c_z < c_y
Resposta: Alternativa D
1333)
Em um experimento de equilíbrio térmico, certa quantidade de água, em estado líquido com temperatura inicial maior que a temperatura de fusão da água, foi posta em contato com um cubo de gelo.
Com base nessas informações e na figura apresentada, que mostra a relação entre a temperatura da água líquida e a temperatura do gelo, é correto afirmar que
- A) a temperatura de equilíbrio é a temperatura de fusão, e parte do gelo, ao final do experimento, terá se transformado em água líquida.
- B) a temperatura de equilíbrio é a temperatura de fusão, e, ao final do experimento, parte da água líquida terá se transformado em gelo.
- C) a temperatura de equilíbrio é maior que a temperatura de fusão do gelo, e, ao final do experimento, toda a água resultante estará no estado líquido.
- D) a temperatura de equilíbrio é menor que a temperatura de fusão do gelo e, ao final do experimento, toda a água resultante estará no estado sólido.
- E) a temperatura de equilíbrio é a temperatura de fusão, e todo o gelo terá se transformado em água líquida.
A alternativa correta é letra A) a temperatura de equilíbrio é a temperatura de fusão, e parte do gelo, ao final do experimento, terá se transformado em água líquida.
Observe, no gráfico abaixo, que a temperatura do gelo, que inicialmente é negativa, está aumentando. No ponto B, esta temperatura chega a 0ºC iniciando a fusão. No mesmo momento, a água, que ainda esta sendo resfriada, começa ceder calor para a fusão do gelo (ponto A).
A troca de calor termina quando os corpos atingem a mesma temperatura (ponto C). Segundo o gráfico, esta temperatura será exatamente a temperatura de fusão.
Entre os pontos B e C o gelo está sofrendo fusão, logo, podemos afirmar que, ao final do experimento, parte do gelo terá se transformado em água líquida.
Resposta: Alternativa A
1334) Considere um satélite em órbita na terra e em equilíbrio térmico com a radiação recebida do sol a uma temperatura de 100 K na sua superfície externa, cuja área é de 10 m 2. Suponha ainda que o satélite seja feito com um material com emissividade de 90%. Nessa situação e considerando-se a constante de Stefan-Boltzman igual a 5,6703 × 10 -8 W/(m 2K 4), é correto afirmar que a potência irradiada pelo satélite
- A) tem valor igual a 56,703 W, e a potência por ele absorvida é de 113,40 W.
- B) tem valor igual a 113,40 J e a potência por ele absorvida é de 56,703.
- C) e a potência por ele absorvida são iguais e valem 60,802 W.
- D) e a potência por ele absorvida são iguais e valem 80,802 W.
- E) e a potência por ele absorvida são iguais a 56,703 W.
ESTA QUESTÃO FOI ANULADA, NÃO POSSUI ALTERNATIVA CORRETA
Justificativa da banca para anulação:
Não há opção correta, pois na opção apontada preliminarmente como gabarito, desconsiderou-se o fator de emissividade de 90%.
Segundo as informações do enunciado, a potência irradiada vale:
P = epsilon cdot sigma cdot A cdot T^4
P = 0,9 cdot 5,6703cdot 10^{-8} cdot 10 cdot (100)^4
P = 51,03 mbox{ W}
Resposta: Sem alternativa (Questão Anulada)
1335) Sabendo-se que o calor de fusão do gelo é igual a 80 cal/g, que o calor de vaporização da água é igual a 540 cal/g, que o calor específico do vapor da água é igual a 0,50 cal/g e que o calor específico da água líquida é igual a 1 cal/g ºC, é correto afirmar que a quantidade de calor necessária para transformar 30 g de gelo a 0 ºC em vapor d’água a 150 ºC é
- A) 2,40 times 10^3 mbox{ cal}.
- B) 7,50 times 10^2 mbox{ cal}.
- C) 22,35 times 10^3 mbox{ cal}.
- D) 21,60 times 10^3 mbox{ cal}.
- E) 5,40 times 10^3 mbox{ cal}.
A alternativa correta é letra C)
22,35 times 10^3 mbox{ cal}.
Abaixo temos a curva de aquecimento. Ela demonstra a variação da temperatura de um corpo,quando este recebe calor.
O corpo se encontra inicialmente no estado sólido (ponto A) e receberá calor até chegar ao estado representado pelo ponto (B).
1 - Fusão
Q_1 = m cdot L
Q_1 = 30 cdot 80 = 2400 cal
2 - Aquecimento do líquido
Q_2 = m cdot c cdot Delta T
Q_2 = 30 cdot 1 cdot 100 = 3000 mbox{ cal}
3 - Vaporização
Q_3 = m cdot L
Q_3 = 30 cdot 540 = 16200 mbox{ cal}
4 - Aquecimento do vapor
Q_4 = m cdot c cdot Delta T
Q_4 = 30 cdot 0,5 cdot 50 = 750 mbox{ cal}
Total
Q = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4
Q =2400 + 3000 + 16200+ 750 = 22350 mbox{ cal}
Resposta: Alternativa C
1336) Uma caixa de metal e uma de papelão, de mesmo tamanho, foram colocadas no interior de uma sala de temperatura homogênea. Após algum tempo, a caixa de metal ficará mais fria ao toque que a caixa de papelão porque
- A) o coeficiente de condutibilidade térmica do metal é maior que o do papelão.
- B) a capacidade térmica do metal é maior que a do papelão.
- C) o coeficiente de condutibilidade térmica do metal é menor que o do papelão.
- D) a densidade do papelão é menor que a do metal.
- E) o calor específico do metal é menor que o do papelão.
A alternativa correta é letra A) o coeficiente de condutibilidade térmica do metal é maior que o do papelão.
Quando tocamos em um objeto com temperatura menor que a temperatura corporal, nosso corpo cederá calor ao objeto nos dando a sensação que o corpo está frio. A velocidade desta troca de calor depende do coeficiente de condutibilidade térmica, quanto melhor condutor for o objeto (maior coeficiente de condutibilidade térmica), mais rapidamente ocorrerá a troca de calor. Assim, quanto melhor condutor, a sensação será de que o corpo está mais frio.
Lembre-se: O toque não mede a temperatura, mede a rapidez da troca de calor.
Conclusão: Embora os corpos possuam a mesma temperatura (temperatura do ambiente, pois "após algum tempo" nos remete à equilíbrio térmico com o ambiente), a sensação de que o metal está mais frio nos permite concluir que ele possui maior coeficiente de condutibilidade térmica.
Resposta: Alternativa A
1337) Na tabela a seguir estão representados os coeficientes de dilatação linear de alguns metais; analise‐os.
Considere que uma chapa constituída por um desses metais foi aquecida em 25°C e sofreu um aumento de 0,12% em sua área. O metal em questão é:
- A) O ouro.
- B) A prata.
- C) O zinco.
- D) O ferro.
- E) O alumínio.
A alternativa correta é letra E) O alumínio.
Cuidado:
A tabela fornece coeficientes de dilatação linear, porém, os dados do exercício são de dilatação superficial (área).
A dilatação superficial pode ser calculada por:
Delta A = A_0 cdot beta cdot Delta T
Substituindo os valores fornecidos:
0,0012 A_0 = A_0 cdot beta cdot 25
beta = 4,8 cdot 10^{-5} mathrm{ ºC^{-1}}
A relação entre os coeficientes pode ser dada por:
{alpha over 1} = {beta over 2}
Substituindo o valor de beta podemos encontrar alpha
{alpha over 1} = {4,8 cdot 10^{-5} over 2}
alpha= 2,4 cdot 10^{-5} mathrm{ ºC^{-1}} = 24 cdot 10^{-6} mathrm{ ºC^{-1}}
Comparando o valor encontrado com a tabela fornecida concluímos que o metal em questão é o alumínio.
Resposta: Alternativa E
1338) Um corpo cuja massa é 250 g é constituído por uma substância cujo calor específico é 0,4 cal/g°C. Considere que esse corpo ao receber 800 cal teve sua temperatura aumentada em 20%. Assim a temperatura atingida por esse corpo no final do aquecimento foi de:
- A) 36°C.
- B) 38°C.
- C) 44°C.
- D) 46°C.
- E) 48°C.
A alternativa correta é letra E) 48°C.
Sabemos que:
Q = m cdot c cdot Delta T
Primeiro passo: encontrar a variação de temperatura ( Delta T)
800 = 250 cdot 0,4 cdot Delta T
Delta T = 8 mbox{ ºC}
Chamaremos a temperatura inicial de T. Conforme o enunciado, a temperatura aumentou 20%, logo, a temperatura final será 1,2 T. Substituindo estes valores na variação de temperatura, obtemos:
Delta T = T_f - T_i = 1,2 T - T
0,2 T = 8
T = 40
T_i = T = 40 mbox{ ºC}
T_f = 1,2 T = 48 mbox{ ºC}
Resposta: Alternativa E
1339)
A temperatura marcada no termômetro equivale, na escala termométrica Fahrenheit, a:
- A) 68,9ºF
- B) 69,8ºF
- C) 89,2ºF
- D) 92,8ºF
- E) 98,2ºF
A alternativa correta é letra E) 98,2ºF
A figura abaixo ilustra a relação entre as duas escalar termométricas:
A relação entre as escalas pode ser expressa por:
{c - 0 over 100 - 0} = {x - 32 over 212 - 32}
Substituindo c = 36,8
{36,8 over 100} = {x - 32 over 180}
x = 98,24 mbox{ ºF}
Resposta: Alternativa E
1340) Quando a temperatura ambiente torna-se suficientemente baixa, as águas dos lagos, dos rios e dos oceanos congelam a partir da superfície. Assim, abaixo dessa camada superficial de gelo, a água permanece na fase líquida. Isso permitiu, em uma era glacial primitiva, a sobrevivência, no seio dessa água líquida, de seres unicelulares que, evolutivamente, originaram todas as espécies vivas.
São listadas, a seguir, três propriedades da água:
( ) tem uma dilatação anômala entre 0ºC e 4ºC;
( ) tem um calor específico muito elevado;
( ) é má condutora de calor.
Assinale R para a propriedade que é relevante para explicar esse comportamento da substância água descrito acima e N para a propriedade que não é relevante.
- A) R, N e N.
- B) R, N e R.
- C) N, R e N.
- D) N, N e R.
- E) R, R e R.
A alternativa correta é letra B) R, N e R.
Resposta: Alternativa B
O comportamento normal das substâncias é a contração quando há um resfriamento. A água se comporta de modo diferente, a diminuição da temperatura, no intervalo entre 0ºC e 4ºC, faz a água dilatar, e consequentemente, sua densidade diminui. Este comportamento anômalo da dilatação da água explica o porque o gelo flutua sobre a água. O gelo(sólido) possui uma densidade menor que a água (líquida).
O que ocorreria com qualquer ser que possua vida no interior de um lago caso uma grande camada de gelo afundasse? Provavelmente todos morreriam esmagados. Além disso, como o gelo é um ótimo isolante térmico, ele ajuda a manutenção da temperatura da água no interior do lago.
Conclusão: A dilatação anômala da água entre 0ºC e 4ºC é relevante para explicar o comportamento descrito no enunciado.
O calor específico é a grandeza física que informa a quantidade de calor que 1 grama de determinada substância necessita, receber ou ceder, para que sua temperatura varie 1º. De fato, a água é uma substância que possui elevado calor específico, porém, o relato do enunciado está relacionado a mudança de estado físico. Na mudança de estado físico o valor do calor específico não é relevante.
Conclusão: O valor do calor específico não é relevante para explicar o comportamento descrito no enunciado.
Em um dia muito frio a água perder calor para o ambiente e sua temperatura diminui. Ao chegar a 0º, esta perda de calor começa a congelar a água. Perceba que no processo de resfriamento e congelamento, é fundamental que haja a condução do calor da água para o ambiente. Como já falamos no primeiro item, o fato da água (e o gelo = água no estado sólido) ser má condutora de calor dificulta a perda de calor para o ambiente impedindo que todo o lago congele.
Conclusão: O fato da água( e gelo) ser má condutora de calor é relevante para explicar o comportamento descrito no enunciado.