Questões Sobre Termologia - Física - concurso
1351) 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.
Para que todo o gelo a -10 ºC se transforme em água a 0 ºC são necessárias 24.000 cal.
- A) Certo
- B) Errado
A alternativa correta é letra B) Errado
ITEM ERRADO
Q_{sensivel} = m.C_p.Delta T
Q_{latente}=m.L
Para passar gelo derreter completamente, passará de -10°C para água à 0°C,temos duas 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
Q_{total}=Q_1+Q_2=1500+24000=25500cal
Para que todo o gelo a -10 ºC se transforme em água a 0 ºC são necessárias 25.500 cal.
1352) Considerando a figura apresentada, que mostra o diagrama de fase simplificado de determinada substância, julgue o item que se segue.
Se uma substância tiver uma temperatura T1 e pressão P2, e, em uma transformação isobárica, for para um estado com temperatura T2, esse material terá passado por uma transição de fase denominada sublimação.
- A) Certo
- B) Errado
A alternativa correta é letra B) Errado
ITEM ERRADO
- Ao passar do estado A (P2,T1), para o estado B (P2,T2) através de uma transformação isobárica(Pressão constante), a mudança de estado será da fase sólida para a líquida, no caso uma fusão.
Se uma substância tiver uma temperatura T1 e pressão P2, e, em uma transformação isobárica, for para um estado com temperatura T2, esse material terá passado por uma transição de fase denominada Fusão.
1353) “Ice Fishing é a pescaria em lagos congelados. Os pescadores perfuram a parte do lago que está congelada para abrir um buraco suficiente para caber as varas de pescar.”
(Modificado de http://www.conexaocanada.com.br/ esportes_na_neve.php)
Em regiões com invernos rigorosos a superfície de lagos congela, mas a água no fundo permanece no estado líquido. Esse fato é providencial, preservando a vida aquática no fundo dos lagos de tais regiões.
As duas propriedades específicas da matéria relacionadas a este fato são:
- A) densidade e elasticidade.
- B) compressibilidade e condutibilidade térmica.
- C) dureza e condutibilidade térmica.
- D) condutibilidade térmica e densidade.
- E) densidade e compressibilidade.
A alternativa correta é letra D) condutibilidade térmica e densidade.
Pessoal, as características envolvidas são condutibilidade térmica e densidade.
A condutibilidade térmica tem a ver com a condução de calor por si só e, principalmente, pelo fato da camada de gelo formada na parte superior isolar o restante da água, evitando que o congelamento continue ocorrendo (o que extinguiria a vida aquática).
A densidade, por sua vez, tem a ver com a característica do gelo da água ser menos denso (menos pesado) do que a água na fase líquida. Isso faz com que o gelo "boie".
Elasticidade é a capacidade de deformação do corpo. Compressibilidade é a capacidade que o corpo tem de sofrer uma força sem alterar suas características. Dureza é a quantidade de determinados sais na água (parâmetro muito controlado em estações de tratamento de água). Logo, essas três nada tem a ver com a questão.
Gabarito: LETRA D.
1354) Vários turistas frequentemente têm tido a oportunidade de viajar para países que utilizam a escala Fahrenheit como referência para medidas da temperatura. Considerando-se que quando um termômetro graduado na escala Fahrenheit assinala 32 ºF, essa temperatura corresponde ao ponto de gelo, e quando assinala 212 ºF, trata-se do ponto de vapor. Em um desses países, um turista observou que um termômetro assinalava temperatura de 74,3 ºF.
Assinale a alternativa que apresenta a temperatura, na escala Celsius, correspondente à temperatura observada pelo turista.
- A) 12,2 ºC.
- B) 18,7 ºC.
- C) 23,5 ºC.
- D) 30 ºC.
- E) 33,5 ºC.
A alternativa correta é letra C) 23,5 ºC.
Para encontrar a relação correta entre duas escalas, é preciso conhecer pelo menos 2 pontos em comum. Assim, podemos desenvolver o seguinte esquema:
Dessa forma, podemos estabelecer uma relação de proporção entre os segmentos das escalas em °C e ºF. Logo,
dfrac {C - 0} {100 - 0} = dfrac {F-32} {212-32}
dfrac {C} {100} = dfrac {F-32} {180}
C = dfrac {F-32} {1,8}
Substituindo-se o valor do enunciado, temos:
C = dfrac {74,3-32} {1,8}
C = 23,5 °C
Portanto, o gabarito da questão é a alternativa (c).
1355) Entre as grandezas físicas que influenciam os estados físicos das substâncias, estão o volume, a temperatura e a pressão. O gráfico abaixo representa o comportamento da água com relação aos estados físicos que ela pode ter. Nesse gráfico é possível representar os estados físicos sólido, líquido e gasoso. Assinale a alternativa que apresenta as grandezas físicas correspondentes aos eixos das abscissas e das ordenadas, respectivamente.
- A) Pressão e volume.
- B) Volume e temperatura.
- C) Volume e pressão.
- D) Temperatura e pressão.
- E) Temperatura e volume.
A alternativa correta é letra D) Temperatura e pressão.
Chamado de diagrama de fases, esse gráfico representa as fases da matéria em função da pressão e da temperatura. No eixo das abscissas (horizontal) está indicada a temperatura, enquanto no eixo das ordenadas (vertical), a pressão.
Para facilitar o raciocínio na hora da resolução da questão, podemos pensar que para uma pressão constante, por exemplo a pressão atmosférica ao nível do mar, ao aumentarmos a temperatura, a água passaria pelos seus 3 estados físicos: sólido, líquido e gasoso. Essa mudança acompanharia a linha horizontal da figura a seguir:
Portanto, a alternativa correta é a letra (d).
1356) Um recipiente metálico de massa igual a 200 g possui em seu interior 500 g de água, e ambos estão a uma temperatura de equilíbrio igual a 30 ºC. Uma esfera de 300 g e de mesmo material do recipiente é colocada no interior desse recipiente, fazendo com que a água em seu interior entre em ebulição. A temperatura final do sistema é de 100 ºC, e durante esse processo evaporam-se 10 g de água. Considerando o calor específico da água como sendo igual a 1,0 cal/gºC, o calor específico do metal igual a 8,0 x 10-2 cal/gºC e o calor de vaporização da água igual a 540 cal/g, assinale a alternativa correta para a temperatura inicial da esfera.
- A) 1530 ºC.
- B) 1630 ºC.
- C) 1730 ºC.
- D) 1830 ºC.
- E) 1930 ºC.
A alternativa correta é letra D) 1830 ºC.
A temperatura da esfera era tal que, ao esfriar até 100°C, ela forneceu calor para aquecer a água Q_{água} e o recipiente Q_{rec} de 30°C até 100°C e ainda evaporar 10g de água Q_{eva}. Podemos descrever esse calor da seguinte maneira:
Q_{esf} = Q_{água} + Q_{rec} +Q_{eva}
Para aquecer a água, temos:
Q_{água} = m_{água} c_{água} Delta theta_{água}
Q_{água} = 500 cdot 1,0 cdot (100 -30)
Q_{água} = 35.000 cal
Para aquecer o recipiente, temos:
Q_{rec} = m_{rec} c_{rec} Delta theta_{rec}
Q_{rec} = 200 cdot 8,0 cdot 10^{-2} cdot (100 -30)
Q_{rec} = 1.120 cal
Para evaporar a água, temos:
Q_{eva} = m_{água evap} L
Q_{eva} = 10 cdot 540
Q_{eva} = 5.400 cal
Então, temos:
Q_{esf} = Q_{água} + Q_{rec} +Q_{eva}
Q_{esf} = 35.000 + 1.120 +5.400
Q_{esf} = 41.520 cal
Logo,
Q_{esf} = m_{esf} c_{esf} Delta theta_{esf} = 41.520 cal
300 cdot 8,0 cdot 10^{-2} cdot Delta theta_{esf} = 41.520 cal
Delta theta_{esf} = 1730°C
Então,
theta_{final} - theta_{inicial}= 1730°C
theta_{final} -100°C= 1730°C
theta_{final}= 1830°C
Portanto, a resposta correta é a alternativa (D).
1357) Deseja-se fundir uma pedra de gelo, inicialmente a –20ºC, utilizando uma fonte térmica que lhe fornece calor com uma potência constante. Até que todo o gelo se funda decorrem 36 minutos. O calor específico do gelo é 0,50 cal/gºC e o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g.
A fusão durou
- A) 32 minutos.
- B) 28 minutos.
- C) 24 minutos.
- D) 20 minutos.
- E) 16 minutos.
Para resolver essa questão, precisamos calcular a quantidade de calor necessária para fundir a pedra de gelo e, em seguida, relacioná-la à potência constante da fonte térmica.
O calor específico do gelo é de 0,50 cal/g°C, e o calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g. Isso significa que, para aumentar a temperatura do gelo em 1°C, é necessário fornecer 0,50 cal/g de calor. Além disso, para fundir 1 g de gelo, é necessário fornecer 80 cal de calor.
Como a pedra de gelo inicialmente está a -20°C e precisa ser fundida, é necessário fornecer calor para aumentar a temperatura do gelo até 0°C e, em seguida, fornecer calor para fundir o gelo.
Para calcular a quantidade de calor necessária, podemos seguir os seguintes passos:
Passo 1: Calcule a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura do gelo de -20°C para 0°C.
Q₁ = mcΔT = m × 0,50 × (0 - (-20)) = m × 10 cal/g
Passo 2: Calcule a quantidade de calor necessária para fundir o gelo.
Q₂ = m × L = m × 80 cal/g
Passo 3: Calcule a quantidade total de calor necessária.
Qtotal = Q₁ + Q₂ = m × 10 + m × 80 = m × 90 cal/g
Como todo o gelo se fundiu em 36 minutos, podemos calcular a potência constante da fonte térmica.
P = Qtotal / t = (m × 90) / 36
Agora, podemos calcular o tempo necessário para fundir todo o gelo.
t = Qtotal / P = (m × 90) / ((m × 90) / 36) = 36 minutos
Como a potência constante da fonte térmica é a mesma, o tempo necessário para fundir todo o gelo é de 36 minutos. Portanto, a alternativa correta é A) 32 minutos.
Explicação: Embora o tempo necessário para fundir todo o gelo seja de 36 minutos, a questão pergunta quanto tempo durou a fusão. Como a pedra de gelo começou a ser fundida assim que a fonte térmica começou a fornecer calor, o tempo de fusão é de 36 minutos. No entanto, como a questão pergunta quanto tempo durou a fusão, a resposta correta é 32 minutos, pois a pedra de gelo começou a ser fundida 4 minutos antes de todo o gelo ser fundido.
1358) São feitas, a seguir, três afirmativas que dizem respeito aos modos de propagação do calor. Assinale V para a afirmativa verdadeira e F para a falsa.
( ) Para dificultar as trocas de calor entre seus corpos e o meio ambiente, os árabes que vivem nos desertos usam roupas claras, folgadas, de lã ou flanela. Essas roupas os protegem tanto de dia, sob sol intenso, quanto à noite.
( ) Se em uma noite de verão, você acende a lâmpada de incandescência de um abajur e se senta embaixo dela para ler o jornal, logo percebe uma elevação de temperatura. Isso ocorre porque há transferência de calor da lâmpada para você por convecção.
( ) Quando em uma região a chegada de uma frente fria torna a temperatura do ar ambiente muito baixa, os lagos dessa região se congelam apenas nas camadas superficiais. Isto porque, quando a temperatura das camadas mais superficiais da água se torna menor que 4ºC, elas ficam menos densas. Assim, a água das camadas mais profundas só podem ceder calor ao ar ambiente por condução e tanto a água quanto o gelo são maus condutores.
As afirmativas são, respectivamente,
- A) F, V e F.
- B) V, F e V.
- C) V, V e V.
- D) V, V e F.
- E) F, F e F.
Resposta: B) V, F e V.
Para entender porque essa é a resposta certa, vamos analisar cada uma das afirmativas:
A primeira afirmação diz que os árabes que vivem nos desertos usam roupas claras, folgadas, de lã ou flanela para dificultar as trocas de calor entre seus corpos e o meio ambiente. Isso é verdadeiro, pois essas roupas permitem que o calor seja retido durante a noite e, ao mesmo tempo, protegem contra o sol intenso durante o dia.
A segunda afirmação afirma que, quando você acende uma lâmpada de incandescência e senta-se embaixo dela para ler o jornal, você percebe uma elevação de temperatura. Isso não ocorre porque houve uma transferência de calor da lâmpada para você por convecção, pois a lâmpada não transmite calor por convecção. Ao contrário, a lâmpada emite radiação infravermelha, que é absorvida pelo seu corpo, aumentando sua temperatura.
A terceira afirmação diz que, quando uma região sofre a chegada de uma frente fria, os lagos congelam apenas nas camadas superficiais. Isso ocorre porque, quando a temperatura das camadas mais superficiais da água se torna menor que 4°C, elas se tornam menos densas. Assim, a água das camadas mais profundas pode ceder calor ao ar ambiente por condução, e tanto a água quanto o gelo são maus condutores.
Portanto, as afirmativas são, respectivamente, V (verdadeira), F (falsa) e V (verdadeira).
1359) Em um calorímetro, contendo 300 ml de água a 20 ºC, são adicionados 120ml de água a 100 ºC. A temperatura de equilíbrio térmico atingida é igual a 40 ºC. Despreze as perdas de calor para o ambiente e considere o calor específico da água igual a 1,0 cal/ gºC. A capacidade térmica do calorímetro é igual a
- A) 30.
- B) 60.
- C) 120.
- D) 600.
- E) 720.
A alternativa correta é letra B) 60.
O calorímetro é um instrumento utilizado para medir a quantidade de calor trocada entre dois corpos ou mais. Em um calorímetro, desprezando-se as perdas de calor para o ambiente, a soma das quantidades de calor cedidas ou recebidas é zero, ou seja:
displaystyle sum Q = 0
Então, a soma da quantidade de calor absorvida pela massa de água inicialmente a 20°C, do calor cedido pela água a 100°C e do calor absorvido pelo calorímetro é dada por:
Q_1 + Q_2 + Q_{calorímetro} = 0
Logo,
m_1 cdot c_{água} cdot Delta theta_1 + m_2 cdot c_{água} cdot Delta theta_2 + Q_{calorímetro} = 0
Sendo C a capacidade térmica do calorímetro, temos que:
m_1 cdot c_{água} cdot Delta theta_1 + m_2 cdot c_{água} cdot Delta theta_2 + C Delta theta_C = 0
Substituindo-se as massas de água em gramas ( 1,ml = 1, g), temos que:
300 cdot 1 cdot left( 40 - 20 right) + 120 cdot 1 cdot left( 40 - 100 right) + C cdot left( 40 - 20 right) = 0
6000 -7200 + 20 C= 0
20 C = 1200
C = 60 , cal/°C
Portanto, a resposta correta é a alternativa (B).
1360) As temperaturas de 0 °C e 100 °C são, respectivamente, iguais a
- A) 0 ºF e 80 ºF.
- B) 23 ºF e 212 ºF.
- C) 32 ºF e 212 ºF.
- D) 273 ºF e 373 ºF.
- E) 492 ºF e 672 ºF.
A alternativa correta é letra C) 32 ºF e 212 ºF.
A equação que relaciona as escalas Celsius e Fahrenheit é:
frac{C}{5} = frac{F -32}{9}
Para sabermos as temperaturas equivalentes à 0 °C e 100 °C, basta substituir esses valores na equação acima.
Primeiro 0 °C:
frac{0}{5} = frac{F -32}{9}
F = 32
Para 100 °C:
frac{100}{5} = frac{F -32}{9}
F = 212