Questões Sobre Termologia - Física - concurso
1341) A tabela abaixo informa os calores específicos de algumas substâncias.
A partir dos dados da tabela, assinale V para a afirmativa verdadeira e F para a falsa.
( ) A água, por ter um calor específico muito elevado, é um excelente elemento termo-regulador. A ausência de água nos desertos, por exemplo, permite que ocorram enormes diferenças entre a máxima e a mínima temperaturas em um mesmo dia.
( ) Para resfriar uma peça aquecida, é comum mergulhá-la em água. Seria mais eficiente mergulhá-la em mercúrio. Só não se faz isso porque, além de o mercúrio ser muito caro, seus vapores são extremamente tóxicos.
( ) Se duas amostras de massas iguais, uma de água e outra de areia forem expostas ao Sol, de modo que recebam a mesma quantidade de calor durante o mesmo tempo e a temperatura da amostra de água aumentar 3ºC, a temperatura de areia aumentará 25ºC.
As afirmativas são, respectivamente,
- A) V, V e F.
- B) V, F e V.
- C) F, V e F.
- D) F, V e V.
- E) F, F e F.
Resposta: B) V, F e V.
Agora, vamos analisar cada afirmação para entender porque essa é a resposta correta.
A primeira afirmação diz que "A água, por ter um calor específico muito elevado, é um excelente elemento termo-regulador. A ausência de água nos desertos, por exemplo, permite que ocorram enormes diferenças entre a máxima e a mínima temperaturas em um mesmo dia."
Isso é verdadeiro. A água tem um calor específico muito alto, o que significa que ela pode absorver ou liberar uma grande quantidade de calor sem mudar muito sua temperatura. Isso a torna um excelente termo-regulador, capaz de ajudar a manter a temperatura constante em um ambiente.
A segunda afirmação diz que "Para resfriar uma peça aquecida, é comum mergulhá-la em água. Seria mais eficiente mergulhá-la em mercúrio. Só não se faz isso porque, além de o mercúrio ser muito caro, seus vapores são extremamente tóxicos."
Isso é falso. Embora o mercúrio tenha um calor específico mais alto que a água, o que o tornaria mais eficiente para resfriar uma peça aquecida, seus vapores são extremamente tóxicos e sua manipulação é perigosa. Portanto, não é recomendável usá-lo para resfriar objetos.
A terceira afirmação diz que "Se duas amostras de massas iguais, uma de água e outra de areia, forem expostas ao Sol, de modo que recebam a mesma quantidade de calor durante o mesmo tempo e a temperatura da amostra de água aumentar 3°C, a temperatura de areia aumentar 25°C."
Isso é verdadeiro. Como a água tem um calor específico mais alto que a areia, ela precisaria absorver mais calor para aumentar sua temperatura em 3°C do que a areia precisaria para aumentar sua temperatura em 25°C.
Portanto, as afirmações verdadeiras são a primeira e a terceira, e a afirmação falsa é a segunda.
Essa é a resposta correta: B) V, F e V.
1342) A figura a seguir mostra um fio de telefone suspenso por dois postes. A curva formada é uma “catenária”.
Sejam R o raio de curvatura da catenária no ponto mais baixo, pela manhã, logo antes do nascer do Sol, e R’ o raio de curvatura da catenária no ponto mais baixo ao meio-dia, sob o Sol a pino. Esses raios de curvatura são tais que
- A) R < R'.
- B) R le R'.
- C) R = R'.
- D) R ge R'.
- E) R > R'.
A alternativa correta é letra E) R > R'.
Quando um fio sujeito à força da gravidade está suspenso por suas extremidades, seu formato descreve uma curva plana chamada catenária. Essa forma minimiza a energia potencial gravitacional do fio e é comumente observado em sistemas de distribuição elétrica aérea. O raio da curvatura da catenária, também conhecido como flecha, está relacionado com o comprimento dos condutores. Quanto maior o comprimento do fio, maior a flecha, que é a distância vertical entre o apoio do cabo e o vértice da catenária. Além disso, a flecha também varia devido à tensão sobre o cabo. Essa relação é inversamente proporcional, de modo que quando a tensão aumenta, a flecha diminui (podemos pensar em esticar o fio para diminuir a "barriga").
Não podemos esquecer que a dilatação térmica influi consideravelmente sobre o tamanho da flecha. Isso porque os condutores se dilatam quando aquecidos e se contraem quando resfriados. Dessa forma, quando a temperatura aumenta, o comprimento também aumenta. Como vimos, se o comprimento aumenta, a tensão diminui. Logo, se a tensão diminui, a flecha aumenta. Então, podemos dizer que se a temperatura aumenta, a flecha também aumenta.
Como a temperatura ambiente aumenta entre o nascer do Sol e o meio dia, podemos afirmar que flecha também aumenta. Ou seja, o fio está mais esticado pela manhã do que pelo meio dia. Além disso, quanto mais esticado, maior é o raio de curvatura (um fio totalmente esticado tem raio de curvatura infinito).
Dessa forma, podemos afirmar que R > R'.
Portanto, a resposta correta é a alternativa (E).
1343) No estudo de Termoquímica, o professor propôs uma experiência para determinação do calor de combustão do álcool etílico (etanol).
O procedimento experimental e as anotações de um grupo de alunos estão apresentados a seguir:
I. preparar a lamparina colocando uma quantidade suficiente de álcool etílico para que a combustão possa ser realizada.
II. determinar a massa do sistema “álcool-lamparina” (mi) e anotar no caderno. Valor anotado mi= 180,0 g;
III. determinar a massa do erlenmeyer (me) vazio e anotar no caderno. Valor anotado me = 200,0 g;
IV. medir 100 mL de água, que correspondem a 100 g, em uma proveta e transferir para o erlenmeyer. Envolver as paredes do erlenmeyer com jornal e prender com fita crepe. Colocar em um suporte;
V. medir a temperatura da água (Ti) e anotar o valor. Valor anotado Ti = 25ºC;
VI. acender a lamparina e aquecer a água do erlenmeyer, durante 5 minutos. Após esse tempo, apagar a lamparina e medir a temperatura da água (Tf) e anotar o valor. Valor anotado Tf = 40ºC;
VII. Medir, após algum tempo, a massa do sistema “álcool-lamparina”(mf) após a combustão. Valor anotado mf = 160,0 g.
Utilizando os dados anotados e a constante 1,0 cal.g–1.ºC–1 como calor específico da água e a constante 0,2 cal.g–1.ºC–1 como calor específico do vidro, os alunos devem chegar a um valor para o calor de combustão do álcool, em cal.g–1, de
- A) 185.
- B) 160.
- C) 138.
- D) 105.
- E) 96.
A alternativa correta é letra D) 105.
Vamos encontrar a quantidade de calor necessária para aquecer o vidro do erlenmeyer e depois a quantidade de calor necessária para aquecer a água:
Temos: (Tf-Ti) = 15°C
Quantidade de calor necessária para aquecer o vidro:
Q = mc(Tf-Ti)
Q = 200 times 0,2 times 15
Q = 600 cal
Quantidade de calor necessária para aquecer a água:
Q = mc(Tf-Ti)
Q = 100 times 1 times 15
Q = 1500 cal
Quantidade de calor necessária para aquecer a água e o erlenmeyer:
Q = Qv + Qa
Q = 600 + 1500 = 2100
Temos que a massa de álcool gasto na combustão é: 180g - 160g = 20g
Assim o calor de combustão do álcool em cal/g deverá ser:
Calor combustão = {Qover massa álcool}
Calor de combustão = {2100 over 20}
Calor de combustão = 105 cal/g
Gabarito: Letra D.
1344) Sopa fria, café quente
Estava voltando para casa, no fim da tarde, quando recebi um telefonema no celular:
— Professor, aqui é uma repórter da Folha de São Paulo. Poderia lhe fazer uma pergunta?
— Pois não…, respondi.
— Por que quanto mais “denso” é o líquido, mais rapidamente ele esfria? Uma xícara de chá ou café demora mais para esfriar que a mesma quantidade de sopa cremosa, por exemplo.
Essa pergunta me pegou completamente desprevenido. Jamais esperaria ser indagado sobre algo tão insólito, assim de supetão… No entanto, a pergunta envolve alguns dos conceitos que levam à maior confusão quando aprendemos Física ou, mais particularmente, Termodinâmica. Demorei uns cinco minutos para me recompor do choque da pergunta, para simplesmente responder:
— Tenho que pensar um pouco e consultar alguma bibliografia. Por favor, entre em contato comigo daqui a duas horas.
Pronto! Não há nada mais instigante para um cientista do que um bom desafio. Não conseguia pensar em outra coisa a não ser sobre a transferência de calor, e as leis da termodinâmica. Voltei para casa, e consultei alguns livros e páginas na Internet. Considerando os três processos possíveis de perda de calor, a convecção, a radiação e a condução, a densidade do líquido só poderia afetar o resfriamento deles se a diferença na viscosidade alterasse de alguma forma as correntes de convecção no interior da sopa, o que provocaria um resfriamento nãouniforme, e a superfície ficaria mais fria do que o interior da sopa. Isso de fato pode ocorrer, mas a pergunta não se referia a isso.
Knobel, Marcelo, adaptado de http://www.unicamp.br/
unicamp/unicamp_hoje/ju/outubro2004/ju269pag11b.html acessado em 18/10/2016.
Com relação ao problema proposto ao professor Marcelo Knobel, a explicação correta é que:
- A) o importante é a densidade do líquido, mas não a sua composição. O fator preponderante neste caso é uma grandeza conhecida como densidade específica, desde que consideremos que os dois líquidos tenham massas iguais e sejam mantidos em recipientes idênticos e sujeitos às mesmas condições de perda de energia.
- B) o importante não é a densidade do líquido, mas sim a sua composição. O fator preponderante neste caso é uma grandeza conhecida como calor específico, desde que consideremos que os dois líquidos tenham massas iguais e sejam mantidos em recipientes idênticos e sujeitos às mesmas condições de perda de energia.
- C) nem a densidade do líquido, nem sua composição são importantes. O fator preponderante neste caso é uma grandeza conhecida como capacidade térmica, desde que consideremos que os dois líquidos tenham massas iguais e sejam mantidos em recipientes idênticos e sujeitos às mesmas condições de perda de energia.
- D) o fator preponderante neste caso é uma grandeza conhecida como calor específico, porém não é necessário considerarmos que os dois líquidos tenham massas iguais ou que sejam mantidos em recipientes idênticos e sujeitos às mesmas condições de perda de energia.
- E) o fator preponderante neste caso é uma grandeza conhecida como capacidade térmica, porém não é necessário consideramos que os dois líquidos tenham massas iguais ou que sejam mantidos em recipientes idênticos e sujeitos às mesmas condições de perda de energia.
The correct answer is B) the important thing is not the density of the liquid, and not even its composition. The preponderant factor in this case is a known quantity called specific heat, capacity, which is the amount of heat energy required to raise the temperature of a unit mass of a substance by one degree Celsius. Since we consider that the two liquids have equal masses and are maintained in identical recipients and subjected to the same energy loss conditions, the specific heat capacity is the key factor in this case.
When we compare two substances, such as coffee and soup, we can see that they have different specific heat capacities. This means that the amount of heat energy required to raise the temperature of a unit mass of coffee is different from the amount of heat energy required to raise the temperature of a unit mass of soup. This difference in specific heat capacity is what explains why coffee cools down faster than soup, even if they are in identical recipients and subjected to the same energy loss conditions.
In other words, the reason why coffee cools down faster than soup is not because of its density or composition, but because of its specific heat capacity. This is a fundamental concept in thermodynamics, and it has important implications for many areas of science and engineering.
It's worth noting that the specific heat capacity of a substance is a measure of its ability to absorb and release heat energy. Substances with high specific heat capacities, such as water, can absorb and release a lot of heat energy without a large change in temperature. Substances with low specific heat capacities, such as metals, can absorb and release less heat energy and therefore have a larger change in temperature.
In the case of coffee and soup, the specific heat capacity of coffee is lower than that of soup, which means that it can absorb and release less heat energy. This is why coffee cools down faster than soup, even if they are in identical recipients and subjected to the same energy loss conditions.
In conclusion, the correct answer is B) the important thing is not the density of the liquid and not even its composition, but the specific heat capacity of the substance. This is a fundamental concept in thermodynamics, and it has important implications for many areas of science and engineering.
1345) Atualmente, algumas grandezas na Física modernizaram-se em função da introdução de novos conceitos, novas tecnologias, etc. Por exemplo, o conceito de Energia Interna: sabemos que a mesma se relaciona com a temperatura do corpo, ou seja, com o grau de agitação de suas moléculas, sabemos também que quando dois ou mais corpos, a diferentes temperaturas, são colocados em contato, há, espontaneamente, transferência de parte dessa energia entre os corpos, até se atingir o equilíbrio térmico. Assim, interprete corretamente o exposto, analise as proposições abaixo e identifique a alternativa CORRETA:
- A) A essa transferência de energia térmica entre os corpos dá-se o nome de calor.
- B) Essa energia interna, contida nos corpos, é chamada de calor.
- C) Calor e temperatura possuem os mesmos conceitos físicos.
- D) Um corpo muito quente possui muito calor.
- E) Um corpo muito frio possui pouco calor.
A alternativa correta é letra A) A essa transferência de energia térmica entre os corpos dê-se o nome de calor.
O conceito de calor está intimamente relacionado à transferência de energia térmica entre corpos. Quando dois ou mais corpos, a diferentes temperaturas, são colocados em contato, há uma transferência de parte dessa energia entre os corpos, até que se atinja o equilíbrio térmico. Essa transferência de energia é denominada calor.
É importante destacar que o calor não é a mesma coisa que a temperatura. A temperatura é uma medida do grau de agitação das moléculas de um corpo, enquanto o calor é a energia transferida entre os corpos devido à diferença de temperatura.
As outras alternativas estão incorretas porque:
- B) A energia interna de um corpo não é chamada de calor. A energia interna é a soma da energia cinética e potencial das moléculas de um corpo.
- C) Calor e temperatura não possuem os mesmos conceitos fundamentais. O calor é a transferência de energia térmica, enquanto a temperatura é uma medida do grau de agitação das moléculas.
- D) Um corpo quente não necessariamente possui muito calor. O calor é a transferência de energia térmica, não a quantidade de energia interna de um corpo.
- E) Um corpo frio não necessariamente possui pouco calor. O calor é a transferência de energia térmica, não a quantidade de energia interna de um corpo.
1346) Na concepção comum das pessoas, acredita-se que um cobertor de lã é “quente”. Ele realmente produz calor?
- A) Sim, por ser um condutor térmico.
- B) Sim, por ser um isolante térmico.
- C) Não, por ser um condutor térmico.
- D) Não, por ser um isolante térmico.
- E) Sim, por ser um produtor de calor por convecção.
A alternativa correta é letra D) Não, por ser um isolante térmico.
Gabarito: D
Enunciado:
Na concepção comum das pessoas, acredita-se que um cobertor de lã é “quente”. Ele realmente produz calor?
Resolução:
Na termodinâmica, o calor é definido como a energia transferida de um sistema para o ambiente, ou de um ambiente para o sistema, devido a uma diferença de temperatura. Espontaneamente, o calor flui do corpo mais quente para o mais frio. Logo, a sensação de frio ocorre pelo fato de o corpo humano liberar calor, graças a sistemas de regulação da temperatura corporal. Assim, em baixas temperaturas, sentimos frio quando perdemos calor para o ambiente.
Para diminuir a sensação de frio, podemos utilizar vestimentas de lã, já que esse material atua como isolante térmico, diminuindo a taxa de transferência de calor do corpo humano para o meio externo. Isso ocorre devido à baixa condutividade térmica da lã, impedindo que o corpo humano libere muito calor ao ambiente.
Assim, podemos afirmar que a lã não produz calor, mas atua como isolante térmico.
Portanto, a resposta correta é a alternativa (D).
1347) Asas-deltas e paragliders geralmente atingem altitudes mais elevadas do que aquelas do ponto do salto, apesar de não terem motores. Por que isso ocorre?
- A) Devido às correntes descendentes de ar quente.
- B) Devido às correntes ascendentes de ar quente.
- C) Devido às correntes ascendentes de ar frio.
- D) Devido às correntes descendentes de ar frio.
- E) Devido ao albedo do planeta.
A alternativa correta é letra B) Devido às correntes ascendentes de ar quente.
Gabarito: Letra B.
Enunciado:
Asas-deltas e paragliders geralmente atingem altitudes mais elevadas do que aquelas do ponto do salto, apesar de não terem motores. Por que isso ocorre?
Resolução:
Asas-deltas e paragliders geralmente atingem altitudes mais elevadas do que aquelas do ponto do salto devido às correntes de convecção, fenômeno de transferência de calor que consiste na transferência de energia térmica através do movimento de um fluido (como o ar), devido à diferença de temperatura.
Esse movimento ocorre pois a massa de ar mais quente possui maior volume e, portanto, menor densidade, gerando um movimento ascendente de ar quente, que faz com que asas-deltas e paragliders atinjam altitudes mais elevadas do que as do ponto do salto.
Portanto, a resposta correta é a alternativa (B).
1348) Há milhares de anos, a temperatura média da Terra é de 15ºC, isto porque toda energia que chega do Sol é emitida como radiação infravermelha para o espaço. Porém, no último século, a temperatura média da Terra aumentou cerca de 0,5ºC. Alguns pesquisadores atribuem esse aumento ao efeito estufa causado por um acréscimo da concentração de gás carbônico (CO 2) na atmosfera, devido à combustão de carvão, usado na geração de energia elétrica e do petróleo nos meios de transporte. Se a concentração de CO 2 na atmosfera aumentar muito, o que ocorrerá?
- A) A radiação ionizante produzida pela combustão escapará para o espaço.
- B) Quase toda a radiação infravermelha voltará para o planeta, que se aquecerá cada vez mais.
- C) A radiação ultravioleta escapará pelo buraco da camada de ozônio.
- D) Os oceanos aumentarão sua capacidade de reter calor, esfriando a atmosfera.
- E) A radiação infravermelha escapará para o espaço, resfriando o planeta nos períodos diurnos.
A alternativa correta é letra B) Quase toda a radiação infravermelha voltará para o planeta, que se aquecerá cada vez mais.
Gabarito: Letra B.
Enunciado:
Há milhares de anos, a temperatura média da Terra é de 15ºC, isto porque toda energia que chega do Sol é emitida como radiação infravermelha para o espaço. Porém, no último século, a temperatura média da Terra aumentou cerca de 0,5ºC. Alguns pesquisadores atribuem esse aumento ao efeito estufa causado por um acréscimo da concentração de gás carbônico (CO2) na atmosfera, devido à combustão de carvão, usado na geração de energia elétrica e do petróleo nos meios de transporte. Se a concentração de CO2 na atmosfera aumentar muito, o que ocorrerá?
Resolução:
A questão trata do efeito estufa, um fenômeno que consiste na retenção da radiação emitida pela superfície terrestre. Ele tem esse nome pois está baseado no funcionamento de uma estufa: durante o dia, os raios solares atravessam o vidro e aquecem as superfícies internas. Essas superfícies emitem radiações infravermelhas que são refletidas pelos vidros da estufa, ficando "aprisionados" e mantendo o interior da estufa aquecido mesmo durante a noite.
No caso da atmosfera terrestre, parte do calor é irradiado de volta para a superfície devido a existência dos gases do efeito estufa, como gás carbônico, clorofluorocarbonetos e etc. Assim, se a concentração de CO2 na atmosfera aumentar muito, quase toda a radiação infravermelha voltará para o planeta, que se aquecerá cada vez mais.
Portanto, a resposta correta é a alternativa (B).
1349) Um fio de cobre de 40 cm de comprimento e área de seção transversal desprezível, a uma temperatura inicial de 30 ºC (ou 18 ºX, em que ºX é outra escala termométrica), foi aquecido até atingir uma temperatura de 100 ºC (60 ºX).
Com base nessas informações, julgue o seguinte item, considerando o coeficiente de dilatação linear do cobre igual a 17 × 10!-6 / ºC, e considerando também os princípios relacionados a escalas termométricas, equilíbrio térmico e dilatação térmica.
0 ºC corresponde a 0 ºX.
- A) Certo
- B) Errado
A alternativa correta é letra A) Certo
ITEM CORRETO
30°C longleftrightarrow 18°X
T°C longleftrightarrow T°X
100°C longleftrightarrow 60°X
Determinando a relação entre as escalas
frac{T_c-30}{100-30}=frac{T_x-18}{60-18}
frac{T_c-30}{70}=frac{T_x-18}{42}
Fazendo T_c=0°C, temos:
frac{0-30}{70}=frac{T_x-18}{42}
frac{-3}{7}=frac{T_x-18}{42}
frac{-3.42}{7}=T_x-18
T_x=-18+18=0°X
Assim, 0 ºC corresponde a 0 ºX.
1350) Em um laboratório, 300 g de gelo que se encontra a -10 ºC deverá ser transformado em água a +50 ºC. Considerando o calor latente de fusão do gelo igual a 80 cal/g, o calor específico do gelo igual a 0,5 cal/g ºC e o calor específico da água igual a 1 cal /g ºC, julgue o item subsequente.
A quantidade total de calor necessária para que todo o gelo a -10 ºC se transforme em água a +50 ºC é maior que 40.000 cal.
- A) Certo
- B) Errado
A alternativa correta é letra A) Certo
Gabarito: CERTO
Q_{sensivel} = m.C_p.Delta T
Q_{latente}=m.L
Para passar gelo à -10°C para água à 50°C,temos três etapas:
Etapa 1
Gelo~-10°C to Gelo~0°C
Q_1= 300.0,5.(0-(-10))=1500cal
Etapa 2
Gelo~0°C to Agua~0°C
Q_2=300.80=24000cal
Etapa 3
Agua~0°C to Agua~50°C
Q_1= 300.1.(50-0)=15000cal
Q_{total}=Q_1+Q_2+Q_3=1500+2400+15000=40500cal