Questões Sobre Termologia - Física - concurso

A alternativa correta é letra D) (V) (F) (F) (V) (V) (V) (F)

ALTERNATIVA CORRETA: LETRA D

Com relação à termologia, coloque V (verdadeiro) ou F (falso) e, a seguir, assinale a opção correta.

( V ) Temperatura - grandeza física que representa a medida do estado de agitação médio das moléculas de um corpo.

( F ) Calor - energia térmica que passa, de forma espontânea do corpo de menor temperatura para o de maior temperatura.

Calor é energia térmica que passa, de forma espontânea, do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura.

( F ) Fusão - mudança de estado físico sofrida por um líquido ao doar uma certa quantidade de calor.

Fusão é a mudança de estado físico sofrida por um sólido ao se transformar em líquido quando recebe uma certa quantidade de calor.

( V ) Evaporação passagem do estado líquido para o estado gasoso que ocorre de forma lenta.

( F ) Equilíbrio térmico - condição física na qual as trocas de calor entre dois ou mais corpos deixam de existir.

Equilíbrio térmico é a condição física na qual dois ou mais corpos ficam com a mesma temperatura (temperatura de equilíbrio térmico). 

As trocas de calor podem não cessar, e os corpos podem continuar recebendo e cedendo calor na mesma proporção.

( V ) Convecção - processo de transmissão de calor que ocorre devido à movimentação de massas, em especial, nos líquidos e nos gases.

( F ) Caloria - quantidade de calor necessária para que 1g de qualquer substância tenha sua temperatura alterada em 1ºC.

Caloria é a quantidade de calor necessária para que 1g de água tenha sua temperatura alterada em 1°C .

ALTERNATIVA CORRETA: LETRA D

A alternativa correta é letra C) 16ºF

Gabarito: LETRA C.

Para encontrar uma relação entre duas escalas, é preciso conhecer pelo menos 2 pontos em comum entre elas. Sabemos que a fusão do gelo ocorre em 0°C, o que equivale a 32°F, e a vaporização da água ocorre em 100°C, correspondente a 212°F. Assim, podemos estabelecer uma relação entre as duas escalas como nos mostra a figura a seguir:
 

Assim, utilizando a relação de proporção entre as escalas Celsius e Fahrenheit, podemos escrever a equação:

 
dfrac { T_C - 0 } { 100 - 0 } = dfrac { T_F - 32 } { 212 - 32 }

 
dfrac { T_C } { 100 } = dfrac { T_F - 32 } { 180 }

 
dfrac { T_C } { 5 } = dfrac { T_F - 32 } { 9 }

T_F - 32 = dfrac 95 cdot T_C

T_F = dfrac 95 cdot T_C + 32

 
Então, para T_C = -8,9°C, temos:

 
T_F = dfrac 95 cdot left(-8,9right) + 32

  
T_F = 15,98°F

Portanto, a resposta correta é a alternativa (c).

A alternativa correta é letra D) Apenas as afirmativas lI e IV são verdadeiras.

Gabarito: LETRA D.

Vamos analisar cada uma das afirmativas:

I - Quanto maior a energia cinética média das partículas, menor a temperatura do corpo. INCORRETA.

A temperatura é uma medida da energia térmica média das partículas em um sistema e está relacionada diretamente com a energia cinética média das partículas. Quanto maior a energia cinética média das partículas, maior será a temperatura do corpo.

lI -  Para que haja transferência de calor entre dois corpos, eles devem estar a temperaturas diferentes. CORRETA.

A transferência de calor ocorre devido à diferença de temperatura entre dois corpos. O calor flui naturalmente do corpo com maior temperatura para o corpo com menor temperatura, buscando o equilíbrio térmico.

IlI - Quanto maior o calor específico de um material, menor a quantidade de calor necessária para o material ser aquecido até determinada temperatura. INCORRETA.

O calor específico de um material está relacionado com a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de uma unidade de massa desse material em uma unidade de temperatura. Dessa forma, quanto maior o calor específico, maior a quantidade de calor necessária para aquecer o material.

IV - No Sistema Internacional de Unidades, a quantidade de calor transferida de um corpo para outro é medida em joules. CORRETA.

O calor é uma forma de energia em trânsito e a unidade de medida para energia é o joule (J) no Sistema Internacional de Unidades (SI).

Portanto, a resposta correta é a alternativa (d).

A alternativa correta é letra C) 0,14W

1º PASSO - Pelo fato de toda energia emitida pelo rádio ter sido empregada exclusivamente para elevar a temperatura da água, tem-se:

∆ε=Q

∆ε=m.c.∆T

∆ε=1,3.1.(100-0)

∆ε=130 cal

2º PASSO - Convertendo o valor de "caloria" para "Joule":

∆ε=130.4

∆ε=520 J

3º PASSO - Considerando o intervalo de uma hora (3600 s), a potência média liberada pelo rádio será:

P={∆ε over ∆t}

P={520 over 3600}

P=0,14 W

A alternativa correta é letra E) Capacidade térmica elevada.

Analisando alternativa por alternativa:

a)  Calor latente elevado. ERRADO. Isso não tem a ver com a capacidade de permanecer com temperatura estáveis.

b)  Ponto de ebulição alto.

ERRADO. O ponto de ebulição diz qual a temperatura que a matéria troca de estado líquido para o gasoso.

c)  Condução térmica baixa.

ERRADO. A condução térmica tem a ver com o fluxo de calor pelo meio. O aluno poderia ficar em dúvida com relação a essa. Porém, uma condução térmica baixa (baixo fluxo de calor) pode aumentar a temperatura de forma elevada a depender do material que estamos lidando.

d)  Calor específico elevado.

ERRADO. Na opinião do professor essa alternativa também estaria correta, visto que calor específico relaciona a massa enquanto que a capacidade térmica apenas o corpo em questão. A questão porém colocou o gabarito na letra E. Tecnicamente a E está "mais correta". Porém, classificar esta alternativa como errada não parece o ideal.

e)  Capacidade térmica elevada.

CORRETA. A capacidade térmica, assim como o calor específico, pode ser encarada como uma espécie de "resistência" ao aumento de temperatura de um corpo a partir de um fornecimento de calor ao mesmo. Podemos enxergar algebricamente pela relação abaixo:

Q = C times Delta T

Quanto maior o C, maior a necessidade de calor fornecida para alterar a temperatura.

Gabarito: LETRA E.

A alternativa correta é letra C) a areia apresenta calor específico significativamente menor do que o calor específico da água do mar.

Gabarito: LETRA C.

A areia resfria rapidamente na ausência dos raios solares devido ao seu baixo calor específico, que é cerca de 5 vezes menor do que o da água do mar.  Como necessita de uma quantidade menor de calor para variar sua temperatura, aproximadamente 0,2 cal/g°C, a areia resfria e aquece mais rapidamente que a água do mar, cujo calor específico é de 1,0 cal/g°C.

Portanto, a resposta correta é a alternativa (c).

A alternativa correta é letra D)  15^oC

Gabarito: LETRA D.

De acordo com o enunciado, podemos afirmar que o calor cedido pela variação de temperatura do suco foi utilizado para aquecer e fundir o gelo, além de aquecer essa massa de água até a temperatura de equilíbrio, ou seja:

Q_{suco} = Q_{gelo_{aquec}} + Q_{gelo_{fus}} + Q_{água}

Logo,

m_{suco} cdot c_{suco} cdot Delta theta_{suco} = m_{gelo} cdot c_{gelo} cdot Delta theta_{gelo}+ m_{gelo} cdot L_{gelo} + m_{gelo} cdot c_{água} cdot Delta theta_{água}

rho_{suco} cdot V_{suco} cdot c_{suco} cdot Delta theta_{suco} = m_{gelo} cdot c_{gelo} cdot Delta theta_{gelo}+ m_{gelo} cdot L_{gelo} + m_{gelo} cdot c_{água} cdot Delta theta_{água}

1,0 cdot 194 cdot 1,0 left( 30-theta_{equi} right) = 30 cdot 0,5 cdot left( 0 - left( -4 right) right) + 30cdot 80 + 30 cdot 1,0 cdot left( theta_{equi} - 0 right)

5820-194 cdot theta_{equi} = 60 + 2400 + 30 cdot theta_{equi}

224 cdot theta_{equi} = 3360

theta_{equi} = 15°C

Portanto, a resposta correta é a alternativa (d).

A alternativa correta é letra E)  57,1^oC

Gabarito: LETRA E.

Sabemos que a potência solar útil é dada pela razão entre a energia absorvida e o intervalo de tempo:

P_{útil} = dfrac { E } { Delta t }

Sendo eta a eficiência do painel e E a energia utilizada, na forma de calor, para aquecer a água, temos que:

eta cdot P_{incidente} = dfrac { Q } { Delta t }

Se I é a intensidade da energia solar incidente e A é a área da superfície, a equação acima se torna:

eta cdot I cdot A = dfrac { mcdot c cdot Delta theta } { Delta t }

Logo,

Delta theta = dfrac { eta cdot I cdot A cdot Delta t } { m cdot c }

Como a vazão de suprimento de água aquecida é de 6,0 litros por minuto, e a densidade de água é 1,0 kg por litro, podemos afirmar que, em 60 segundos, a massa de água aquecida é de 6,0 kg. Além disso, como c_água = 1,0 cal/gºC e 1 cal = 4,2 J, temos que c_água = 4200 J/kgºC. Assim, a equação acima se torna:

Delta theta = dfrac { 0,6 cdot 2,0 times 10^3 cdot 20 cdot 60 } { 6,0 cdot 4200 }

Delta theta approx 57,1 , °C

Portanto, a resposta correta é a alternativa (e).

A alternativa correta é letra B) 1500

Gabarito: LETRA B.

A capacidade térmica C de um material é dada pela relação entre a quantidade de calor Q fornecida e a variação de temperatura Delta T, através da seguinte equação:

C = dfrac { Q } { Delta T }

Porém, quando a capacidade térmica é apresentada por meio de um gráfico, podemos calcular o calor transferido calculando a área sob a curva da capacidade térmica em função da temperatura.

Logo, a quantidade de calor absorvida pelo material até a temperatura de 50 ºC é numericamente igual à área sombreada do gráfico abaixo:

Então, como se trata de um trapézio, temos que:

Q = dfrac { left( 20 + 40 right) cdot 50 } { 2 }

Q = 1500 , cal

Portanto, a resposta correta é a alternativa (b).

A alternativa correta é letra A) 70

Gabarito: LETRA A.

Sabemos que, durante a mudança de fase, a temperatura da substância não varia.

Assim, observando o gráfico do enunciado, podemos afirmar que a substância inicia o processo de mudança de fase quando a quantidade de calor é 300 cal e passa integralmente da fase sólida para a fase líquida quando a quantidade de calor é 1000 cal, visto que a temperatura é mantida a 50° C.

Dessa forma, podemos afirmar que a quantidade de calor recebida durante a mudança de fase é dada por:

Q = 1000 - 300

Q = 700 , cal

Então, sendo m e L a massa e o calor latente de fusão da substância, respectivamente, temos que:

Q = m L

Logo,

L = dfrac { Q } { m }

L = dfrac { 700 , cal } { 10 , g }

L = 70 , cal/g

Portanto, a resposta correta é a alternativa (a).