Questões Sobre Termologia - Física - concurso
1491) O aproveitamento da luz solar como fonte de energia renovável tem aumentado significativamente nos últimos anos. Uma das aplicações é o aquecimento de água ( ρ_{água}=1 , kg/L) para uso residencial. Em um local, a intensidade da radiação solar efetivamente captada por um painel solar com área de 1 ,m^2 é de 0,03 , kW/m^2. O valor do calor específico da água é igual 4,2 , kj/(kg, ºC).
Nessa situação, em quanto tempo é possível aquecer 1 litro de [agua de 20 ºC até 70 ºC?
- A) 490 s
- B) 2 800 s
- C) 6 300 s
- D) 7 000 s
- E) 9 800 s
Resposta: D) 7 000 s
Para calcular o tempo necessário para aquecer 1 litro de água de 20°C até 70°C, precisamos utilizar a fórmula da variação de energia térmica: $$Q = mcDelta T$$ onde $Q$ é a variação de energia térmica, $m$ é a massa da água (1 kg, pois 1 litro de água tem massa de 1 kg), $c$ é o calor específico da água (4,2 kJ/(kg°C)) e $Delta T$ é a variação de temperatura (70°C - 20°C = 50°C).
Rearranjando a fórmula para calcular a variação de energia térmica, obtemos: $$Q = mcDelta T = 1 kg times 4,2 kJ/(kg°C) times 50°C = 210 kJ$$
Agora, precisamos calcular o tempo necessário para que o painel solar forneça essa quantidade de energia. Sabemos que a intensidade da radiação solar efetivamente captada pelo painel solar é de 0,03 kW/m². Como a área do painel é de 1 m², a potência fornecida pelo painel é de 0,03 kW.
Podemos calcular o tempo necessário para que o painel forneça a energia de 210 kJ: $$t = frac{Q}{P} = frac{210 kJ}{0,03 kW} = 7000 s$$
Portanto, o tempo necessário para aquecer 1 litro de água de 20°C até 70°C é de aproximadamente 7 000 segundos.
Essa resposta é correta pois considera a variação de energia térmica necessária para aquecer a água e a potência fornecida pelo painel solar.
1492) As especificações de um chuveiro elétrico são: potência de 4 000 W, consumo máximo mensal de 21,6kWh e vazão máxima de 3 L/min. Em um mês, durante os banhos, esse chuveiro foi usado com vazão máxima, consumindo o valor máximo de energia especificado. O calor específico da água é de 4 200 J/(kg ºC) e sua densidade é igual a 1 kg/L.
A variação da temperatura da água usada nesses banhos foi mais próxima de
- A) 16 ºC.
- B) 19 ºC.
- C) 37 ºC.
- D) 57 ºC.
- E) 60 ºC.
A resposta correta é a letra B) 19°C.
Para encontrar a resposta, primeiro é necessário calcular a quantidade de energia consumida pelo chuveiro em um mês. Como o consumo máximo mensal é de 21,6 kWh, e a potência do chuveiro é de 4000 W, podemos calcular o tempo de uso do chuveiro em um mês:
$$T = frac{E}{P} = frac{21,6 kWh}{4 kW} = 5,4 horas$$
Como o chuveiro foi usado com vazão máxima, podemos calcular a quantidade de água usada em um mês:
$$Q = V cdot T = 3 L/min cdot 5,4 horas cdot frac{60 minutos}{1 hora} = 972 L$$
Agora, podemos calcular a variação de temperatura da água. Sabemos que a energia consumida pelo chuveiro é utilizada para aquecer a água. Portanto, podemos igualar a energia consumida à energia necessária para aquecer a água:
$$E = m cdot c cdot Delta T$$
onde $m$ é a massa de água, $c$ é o calor específico da água e $Delta T$ é a variação de temperatura. Rearranjando a equação para encontrar $Delta T$, obtemos:
$$Delta T = frac{E}{m cdot c}$$
Substituindo os valores conhecidos, obtemos:
$$Delta T = frac{21,6 kWh}{972 kg cdot 4200 J/(kg cdot °C)} = 19 °C$$
Portanto, a resposta correta é a letra B) 19°C.
1493) Ao retirar uma garrafa de água mineral da geladeira ou ao retirar um bolo de um forno, percebe-se que, após algum tempo, ambos tendem a chegar à temperatura do ambiente: a água “esquenta” e o bolo “esfria”. Quando dois corpos ou sistemas atingem a mesma temperatura, é possível afirmar que os mesmos se encontram em
- A) ressonância térmica.
- B) equilíbrio térmico.
- C) equilíbrio químico.
- D) convecção térmica.
A alternativa correta é letra B) equilíbrio térmico.
Pessoal, estar em uma mesma temperatura e, portanto, sem troca de calor entre eles, equivale a dizer que os corpos estão em equilíbrio térmico.
a) ressonância térmica.
ERRADA. Não existem tal fenômeno na termodinâmica.
c) equilíbrio químico.
ERRADA. Equilíbrio químico é quando a taxa de reação na ordem direta equivale a taxa na ordem inversa.
d) convecção térmica.
ERRADA. Convecção é a troca térmica que ocorre entre fluidos (gases ou líquidos).
Gabarito: LETRA B.
1494) O calorímetro é um aparelho usado para fazer medição de energia em forma de calor. Essa energia é necessária para aumentar a temperatura de determinados líquidos ou soluções. Considerando-se que o calor específico da água é 1,0 cal/gºC, a quantidade de energia necessária para que a temperatura de 10g de água varie de 20ºC para 30ºC é de
- A) 50 calorias.
- B) 500 calorias.
- C) 100 calorias.
- D) 1000 calorias.
A alternativa correta é letra C) 100 calorias.
A quantidade de calor que um corpo recebe ou cede devido apenas à variação de temperatura é chamada de calor sensível. Podemos determinar essa quantidade de calor utilizando-se a seguinte expressão:
Q = m c Delta theta
Onde m é a massa, c é o calor específico e Delta theta é a variação de temperatura. Assim, substituindo-se os valores do enunciado, temos que:
Q = 10 cancel g cdot 1,0 , dfrac { cal } { cancel g °C} cdot ( 30°C - 20 °C )
Q = 10 dfrac { cal } { cancel {°C} } cdot ( 10 cancel {°C} )
Q = 100 , cal
Portanto, a resposta correta é a alternativa (C).
1495) Considerando a equação C/5 = (F – 32)/9, qual o valor da temperatura de um determinado local que, na escala Fahrenheit, é o quíntuplo do valor da temperatura na escala Celsius.
- A) 20º C
- B) 25º C
- C) 10º C
- D) -10º C
- E) -25º C
Para resolver essa questão, precisamos entender a relação entre as escalas Celsius e Fahrenheit. A equação dada é C/5 = (F - 32)/9, que relaciona as temperaturas nas escalas Celsius (C) e Fahrenheit (F).
Queremos encontrar o valor da temperatura no local que, na escala Fahrenheit, é o quíntuplo do valor da temperatura na escala Celsius. Isso significa que F = 5C.
Substituindo F por 5C na equação dada, obtemos:
$$frac{C}{5} = frac{(5C - 32)}{9}$$Para resolver essa equação, podemos começar por multiplicar ambos os lados por 45, o que nos dá:
$$9C = 5C - 32 times 5$$Agora, podemos simplificar a equação:
$$9C = 5C - 160$$Subtraindo 5C de ambos os lados, obtemos:
$$4C = -160$$Dividindo ambos os lados por 4, obtemos:
$$C = -40$$Portanto, a temperatura na escala Celsius é -40°C. Para encontrar a temperatura na escala Fahrenheit, podemos usar a fórmula F = 5C, o que nos dá:
$$F = 5 times (-40) = -200$$Contudo, sabemos que a temperatura na escala Fahrenheit é o quíntuplo da temperatura na escala Celsius, o que significa que F = 5C. Substituindo C por -40, obtemos:
$$F = 5 times (-40) = -200$$Isso não faz sentido, pois a temperatura na escala Fahrenheit não pode ser -200°F. Portanto, devemos voltar à equação original e tentar novamente.
Dessa vez, vamos tentar encontrar a temperatura na escala Celsius que, quando convertida para Fahrenheit, é o quíntuplo da temperatura na escala Celsius. Isso significa que F = 5(F - 32)/9.
Substituindo F por 5C, obtemos:
$$5C = frac{5(5C - 32)}{9}$$Para resolver essa equação, podemos começar por multiplicar ambos os lados por 9, o que nos dá:
$$45C = 5(5C - 32)$$Agora, podemos expandir a equação:
$$45C = 25C - 160$$Subtraindo 25C de ambos os lados, obtemos:
$$20C = -160$$Dividindo ambos os lados por 20, obtemos:
$$C = 10$$Portanto, a temperatura na escala Celsius é 10°C. Isso é a alternativa correta C) 10°C.
A resposta correta é a letra C) 10°C.
1496) A bula de um medicamento importado prescreve que ele deve ser mantido entre as temperaturas de 59 ºF e 86 ºF na escala Fahrenheit. Sabendo que variações de temperatura nas escalas Fahrenheit e Celsius são relacionadas pela equação DeltaTF = 9DeltaTC/5, qual das alternativas abaixo pode representar o intervalo de temperaturas na escala Celsius em que este medicamento deve ser mantido?
- A) 15 ºC e 30 ºC
- B) 16 ºC e 32 ºC
- C) 32 ºC e 64 ºC
- D) 32 ºC e 59 ºC
- E) 59 ºC e 95 ºC
A alternativa correta é letra A) 15 ºC e 30 ºC
Pessoal, ele forneceu uma relação de variação de temperatura.
Logo, vamos aplicá-la
Delta T_F = dfrac{ 9 Delta T_C}{5}
86 -59 = dfrac{ 9 Delta T_C}{5}
Delta T_C = 15
Reparem que a única faixa que se encaixa é a LETRA A.
Delta T_C = 30 - 15 = 15
Logo,
Gabarito: LETRA A.
1497) Água e acetona possuem calores específicos respectivamente iguais a 1,0 cal/g°C e 0,5 cal/g°C. Em um experimento, uma massa M de água absorve uma quantidade de calor Q. Em outro experimento, a mesma massa M de acetona absorve a mesma quantidade de calor Q. A variação de temperatura sofrida pela água é:
- A) o quádruplo da variação de temperatura sofrida pela acetona.
- B) o dobro da variação de temperatura sofrida pela acetona.
- C) igual à variação de temperatura sofrida pela acetona.
- D) a metade da variação de temperatura sofrida pela acetona.
- E) a quarta parte da variação de temperatura sofrida pela acetona.
A alternativa correta é letra D) a metade da variação de temperatura sofrida pela acetona.
Gabarito: LETRA D.
Como a acetona absorve a mesma quantidade de calor da água, temos que:
Q_{agua} = Q_{acetona}
Logo,
m_{agua} cdot c_{agua} cdot Delta theta_{agua} = m_{acetona} cdot c_{acetona} cdot Delta theta_{acetona}
Substituindo os valores do enunciado, temos que:
cancel M cdot 1,0 cdot Delta theta_{agua} = cancel M cdot 0,5 cdot Delta theta_{acetona}
Delta theta_{agua} = 0,5 cdot Delta theta_{acetona}
Portanto, a resposta correta é a alternativa (d).
1498) Com relação ao conceito de calor, podemos afirmar que:
- A) quando dois objetos com temperaturas diferentes estão em contato, calor é a energia que é transmitida do objeto de temperatura mais alta para o objeto de temperatura mais baixa.
- B) a capacidade térmica de um objeto define quanto calor o objeto pode armazenar.
- C) a temperatura de um objeto define o nível de calor do objeto.
- D) a energia interna de um objeto define o nível de calor do objeto.
- E) o trabalho que um gás ideal pode realizar define o nível de calor do gás.
A alternativa correta é letra A) quando dois objetos com temperaturas diferentes estão em contato, calor é a energia que é transmitida do objeto de temperatura mais alta para o objeto de temperatura mais baixa.
ALTERNATIVA CORRETA: LETRA A
Com relação ao conceito de calor, podemos afirmar que:
a) quando dois objetos com temperaturas diferentes estão em contato, calor é a energia que é transmitida do objeto de temperatura mais alta para o objeto de temperatura mais baixa.
CORRETA
b) a capacidade térmica de um objeto define quanto calor o objeto pode armazenar.
ERRADA
JUSTIFICATIVA:
A capacidade térmica define a quantidade de calor que um corpo precisa receber para alterar sua temperatura em uma unidade.
c) a temperatura de um objeto define o nível de calor do objeto.
ERRADA
JUSTIFICATIVA:
A Temperatura é uma grandeza física escalar que pode ser definida como a medida do grau de agitação das moléculas que compõem um corpo.
d) a energia interna de um objeto define o nível de calor do objeto.
ERRADA
JUSTIFICATIVA:
Chamamos de energia interna a fração da energia total de um sistema físico que é determinada apenas pelo seu estado e que corresponde a soma das energias cinética e potencial das partículas (átomos, moléculas) que compõe esse sistema.
e) o trabalho que um gás ideal pode realizar define o nível de calor do gás.
ERRADA
JUSTIFICATIVA:
Calor é o termo associado à transferência de energia térmica de um sistema a outro ou entre partes de um mesmo sistema exclusivamente em virtude da diferença de temperaturas entre eles.
ALTERNATIVA CORRETA: LETRA A
1499) Em um recipiente de alumínio de massa M_R = 800 g, inicialmente à temperatura T_R = 200 °C, foram colocados vários cubos de gelo a T_G = 0 °C. Considerando que somente ocorreu transferência de calor entre o gelo e o recipiente, calcule a massa de gelo que se fundiu, sabendo que a temperatura final de equilíbrio foi T_F = 0 °C. Dados: os calores específicos do alumínio e da água são c_{Al} = 0,220 cal/g°C e c_{H2O} = 1,00 cal/g°C, respectivamente; o calor latente de fusão do gelo é L = 80,0 cal/g.
- A) 80,0 g
- B) 160 g
- C) 220 g
- D) 380 g
- E) 440 g
A alternativa correta é letra E) 440 g
ALTERNATIVA CORRETA: LETRA E
O calor cedido pelo recipiente será em módulo igual ao calor recebido pelo gelo, como não houve mudança na temperatura do gelo, significa que o mesmo só recebeu calor latente.
Q_R+Q_G=0
m_R.C_{PR}.Delta T + m_G.L_G=0
800.0,22.(0-200)+m_G.80=0
-35200+m_G.80=0
m_G=frac{35200}{80}=440~g
ALTERNATIVA CORRETA: LETRA E
1500) Um corpo absorve calor de uma fonte a uma taxa constante de 30 cal/min e sua temperatura (T) muda em função do tempo (t) de acordo com o gráfico a seguir. A capacidade térmica (ou calorífica), em cal/°C, desse corpo, no intervalo descrito pelo gráfico, é igual a
- A) 1
- B) 3
- C) 10
- D) 30
A alternativa correta é letra D) 30
Como a capacidade térmica (ou calorífica), é dada em cal/°C, então precisaremos calcular quantas colorias o corpo absorveu na unidade de temperatura:
text{Capacidade térmica}=frac{Calorias}{Delta{T}}
text{Capacidade térmica}=frac{30,Cal/C^otimes Delta{t}}{Delta{T}}
text{Capacidade térmica}=frac{30times30}{50-20}
boxed{text{Capacidade térmica}=frac{900}{30}=30,cal/°C}
Gabarito: D