Questões Sobre Termologia - Física - concurso

A alternativa correta é letra D) menor

À medida que o montanhista alcança uma altitude elevada acima do nível do mar, a temperatura de ebulição diminui.  Então, numa altitude elevada, o montanhista, ao aquecer o líquido até a temperatura de ebulição numa altitude elevada, ele percebe uma temperatura mais baixa do que a nível do mar.

Gabarito: D

A alternativa correta é letra A) 5,76ºF e 12 km/h.

Em 12 min, o candidato corre 2.400 m.

Mantendo essa proporção, em 12 times 5 = 60 min (1 hora), ele corre 2.400 times 5 = 12.000 m, ou seja, 12 km.

A velocidade do candidato é de 12 km/h.

Descartamos letras B e E.

a)  5,76ºF e 12 km/h.

b)  5,76ºF e 14 km/h.

c)  4,28ºF e 12 km/h.

d)  3,20ºF e 12 km/h.

e)  3,20ºF e 14 km/h.

A relação entre uma temperatura theta_F, na escala Fahrenheit, e uma temperatura  theta_C, na escala Celsius é dada por dfrac{theta_F - 32}{212 - 32} = dfrac{theta_c - 0}{100 - 0}. O mais comum é memorizar essa fração da seguinte forma:

dfrac{theta_F - 32}{9} = dfrac{theta_c }{5}

Isolando theta_F, obtemos:

theta_F = dfrac{9 theta_C}{5} + 32

Para uma temperatura theta_{C1} na escala Celsius, a medida na escala Fahrenheit vale theta_{F1} = dfrac{9 theta_{C1}}{5} + 32.

Da mesma forma, para uma temperatura theta_{C2} na escala Celsius, a medida na escala Fahrenheit vale theta_{F2} = dfrac{9 theta_{C2}}{5} + 32.

Portanto, a variação de temperatura Delta theta_{C} = theta_{C2} - theta_{C1} corresponde a uma variação de temperatura na escala Fahrenheit dada por:

Delta theta_F = theta_{F2} - theta_{F1}

Delta theta_F = dfrac{9 theta_{C2}}{5} + cancel{ 32} - left ( dfrac{9 theta_{C1}}{5} + cancel{ 32 } right )

Delta theta_F = dfrac{9 times ( theta_{C2} - theta_{C1} ) }{5}

Delta theta_F = dfrac{9 times Delta theta_C }{5}

A energia consumida no aquecimento da água é dada por Q = m times c times Delta theta, em que Q, m, c e Delta theta são respectivamente a quantidade de calor, massa, calor específico e variação de temperatura.

O calor específico é de 1 cal/g ^oC. Veja que, nessa medida, a unidade de massa está em gramas, a unidade de temperatura está em graus Celsius e a unidade de energia está em calorias, portanto na fórmula Q = m times c times Delta theta, utilizaremos m em gramas, Delta theta em graus Celsius e Q em calorias. Como a massa de água aquecida é de 50 kg (50.000 g), e energia utilizada é de 160 times 10^3 cal, ficamos com:

Q = m times c times Delta theta

160 times 10^3 = 50.000 times 1 times Delta theta_C

160 times 10^3 = 50 times 10^3 times Delta theta_C

Delta theta_C = dfrac{16}{5} ~ ^circ C

Logo, a variação de temperatura na escala Fahrenheit é de:

Delta theta_F = dfrac{9 times Delta theta_C }{5}

Delta theta_F = dfrac{9 times 16/5 }{5}

Delta theta_F = dfrac{9 times 16 }{5 times 5}

Multiplicamos numerador e denominador por 2 times 2 e simplificamos a fração:

Delta theta_F = dfrac{9 times 16 times 4 }{10 times 10}

Delta theta_F = dfrac{576 }{10 times 10} = 5,76 ~ ^circ F

Gabarito: Letra A.

A alternativa correta é letra A) 1,2 ⋅10^{−3}

Gabarito: LETRA A

Para determinarmos a dilação volumétrica usamos a seguinte equação.

Delta V = V_0.gamma . Delta T

Como queremos determinar o coeficiente de dilatação volumétrica, isolaremos essa variável:

gamma = frac{Delta V}{V_0. Delta T}

A informação: 

Sabendo-se que o coeficiente de dilatação térmica dos tubos é desprezível quando comparado com o do líquido

Significa que apenas o líquido irá se expandir no tubo, logo apenas sua altura irá variar com a variação da temperatura.

Nesse caso, o volume do líquido é dado pela equação abaixo, pois se trata de um cilindro reto:

V=A_{base}.h

Logo, 

 Large{gamma = frac{Delta V}{V_0. Delta T} = frac{A_{base}.Delta h}{A_{base}.h_0. Delta T}}

Large{gamma = frac{Delta h}{h_0. Delta T}}

Podemos escolher qualquer um dos dois cilindros, porém deve-se observar que a variação do volume ocorre da menor temperatura para a a maior, usando o cilindro 2 como referência , temos:

Large{gamma = frac{Delta h}{h_0. Delta T} = frac{50,0-47,9}{50.(70-35)}}

Large{gamma = frac{2,1}{1676,5}=1,2.10^{-3}°C^{-1}}

Gabarito: LETRA A

A alternativa correta é letra C) 30

Gabarito: LETRA C.

Sabemos que a potência é dada pela razão entre a energia consumida (na forma de calor) e o intervalo de tempo, ou seja:

P = dfrac { Q } { Delta t }

Durante a fusão da substância, o calor fornecido pela fonte é utilizado para mudança de estado da fase sólida para líquida. Esse processo está representado no gráfico pela reta horizontal entre os instantes 40 s e 60 s. Assim, a equação acima pode ser escrita da seguinte maneira:

P = dfrac { mL } { Delta t }

Onde m é a massa e L o calor latente de fusão da substância. Substituindo os valores do enunciado e do gráfico, temos que:

360 = dfrac { m cdot 6,0 } { left(60 - 40right) }

360 = dfrac { 6,0 m } { 20 }

m = 1200 , g

Observando novamente o gráfico, podemos verificar que a temperatura se mantém no estado líquido entre os instantes 60s e 67,5s, apenas variando a sua temperatura. Assim, nesse trecho, podemos reescrever a equação da potência da seguinte maneira:

P = dfrac { Q } { Delta t }

P = dfrac { mcDelta theta } { Delta t }

Onde c é o calor específico da substância e Delta theta é a variação de temperatura no intervalo de tempo Delta t. Então, temos que:

360 = dfrac { 1200 cdot c cdot left( 400 -325 right) } { left(67,5 - 60right) }

360 = dfrac { 1200 cdot c cdot 75 } { 7,5 }

c = 0,03 , cal/gºC

c = 30 times 10^{-3} , cal/gºC

c = 30 , mcal/gºC

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

A alternativa correta é letra B) Calor é a sensação que se tem quando o dia está muito quente.

Analisando as alternativas:

a) Temperatura é a grandeza que mede o estado de agitação das moléculas de um corpo.

Alternativa CORRETA, a temperatura é a grandeza que mede o grau de agitação das moléculas de um corpo, quanto maior a temperatura, maior a agitação térmica das moléculas.

b) Calor é a sensação que se tem quando o dia está muito quente.

Alternativa INCORRETA. O calor é energia térmica em trânsito, que flui espontaneamente do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura.

c) Fusão é a passagem do estado sólido para o estado liquido.

Alternativa CORRETA.

d) Convecção é a principal forma de transmissão do calor através dos fluidos (líquidos e gases).

Alternativa CORRETA. Convecção é a principal forma de transmissão de calor através dos fluidos e ocorre devido à diferença de densidade entre a porção aquecida (menos densa) e a porção fria (mais densa) do fluido que faz com que exista uma corrente de convecção no fluido.

e) Transformação isométrica é aquela que ocorre sem alteração do volume ocupado pelo gás.

Alternativa CORRETA. O termo isométrico pode ser separado em dois termos: iso - “mesma” - e métrica - “relacionado a medida” - portanto o termo significa “mesma medida”, ou seja uma transformação que ocorre em uma mesma medida, sem alteração em sua dimensão ou volume.

Portanto das alternativas analisadas, a que apresenta o conceito INCORRETO é a alternativa B.

A alternativa correta é letra D) 6000 calorias.

A equação fundamental da calorimetria nos fornece a quantidade de energia necessária para alterar a temperatura de um material, da seguinte maneira:

Q=m cdot c cdot Delta T

Onde:

• Q: text{Quantidade de calor}

• m: text{massa} = 500 g

• c: text{calor específico sensível do material} = 0,24, cal/g°C

• Delta T: text{Variação de temperatura} = T_{final}-T_{inicial} = 70 - 20 = 50 ,°C

Substituindo os valores na equação, temos:

Q=m cdot c cdot Delta T

Q= 500 cdot 0,24 cdot 50 = 500 cdot 12

bbox[8px, border: 2px solid #3498db]{color{#3498db}{Q=6,000, calorias}}

Portanto a quantidade de energia, em calorias, necessária para realizar o aquecimento é de color{#3498db}{6, 000 , calorias} como consta na alternativa D.

A alternativa correta é letra B) 1,5.

1º PASSO - Cálculo, em J/s, da taxa de transferência de calor (∅) para que uma pessoa durma confortavelmente

1 cal = 4 J

1 h = 3600 s

∅=90 kcal/h

∅={90000.4 over 3600}

∅=100 J/s

2º PASSO - Utilizando o gráfico, tem-se que a menor espessura do colchão será:

e=1,5 cm

A alternativa correta é letra B) 4,6 times 10^{14} W.

Gabarito: B

Enunciado:

Resolução:

Em um dia, o furacão produz um volume de água dada por:

V = left( pi cdot R^2 right) cdot h

Onde R é o raio da área da região plana e h é a altura da coluna de água. Assim, temos que

V approx 3 cdot left( 660 times 10^3 right)^2 cdot 1,5 times 10^{-2}

V approx 2 times 10^{10} , m^3

Sabendo que a densidade da água é de 10³ kg/m³, a massa de água produzida é dada por:

m = rho cdot V

m = 1000 cdot 2 times 10^{10}

m = 2 times 10^{13} , kg

Sendo L = 2 times 10^6 , J/kg o calor latente de vaporização da água, a quantidade de calor necessária para condensar essa massa de água é dada por

Q = m L = 2 times 10^{13} cdot 2 times 10^{6}

Q = 4 times 10^{19} , J

Então, sendo Delta t approx 8,6 times 10^4 , s, a quantidade de energia por unidade de tempo envolvida no processo de condensação do vapor em água da chuva é dada por:

P = dfrac Q { Delta t}

P = dfrac { 4 times 10^{19} } { 8,6 times 10^4 }

P approx 4,6 times 10^{14 } , W

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

A alternativa correta é letra C) 10,0 min.

ALTERNATIVA CORRETA: LETRA C

Dividiremos o processo em três etapas

1ª Determinar a potência da fonte

P=frac{Delta Q}{Delta t}

Q=m.C_p.Delta T=300.1.(40-20)=300.20=6000cal

Delta t = 2min=120s

P = frac{6000}{120}=50cal/s

2ª Temperatura final após adicionar 300g de água a 20°C no recipiente.

Q_1+Q_2=0

m_1.C_p.Delta T +m_2.C_p.Delta T =0

300.1.(T_f-40)+300.1.(T_f-20)=0

300.T_f - 12000 +300T_f -6000=0

600.T_f=18000

T_f=frac{18000}{600}=30°C

3ª Cálculo do tempo necessário para que as massas juntas cheguem a temperatura de 80°C

Delta t = frac{Q_3}{P}=frac{(m_1+m_2).C_p.Delta T}{P}

Delta t = frac{600.1.(80-30)}{50}=frac{600.50}{50}=600s=10min

ALTERNATIVA CORRETA: LETRA C

A alternativa correta é letra C) Temperatura corresponde a uma medida precisa da ideia intuitiva de quente ou frio e calor corresponde a uma transmissão não mecânica de energia entre dois sistemas podendo estar associado com diferença de temperatura entre eles;

Temperatura é a medida da energia de movimento dos átomos e/ou moléculas que compõem um corpo, seja ele um sólido, líquido ou gás.  Ela define as sensações de quente ou frio.  Por outro lado, o calor é a energia térmica transferida entre dois sistemas ou corpos (sejam eles gases, líquidos ou sólidos) devido a uma diferença de temperatura existente entre eles.  Quanto maior for a temperatura de um corpo, maior será a energia cinética dos átomos desse corpo.  

O calor sempre se transfere do corpo de maior temperatura mais para o de menor temperatura.  Isso é o que chamamos de transferência de calor entre partículas mais energéticas (que se movimentam mais rápido) para as menos energéticas.

Observação: Em dias de verão de 40^oC ou mais, é comum as pessoas dizerem: "Hoje está calor!".  Entretanto, o correto seria dizer "Hoje está quente! ou hoje está frio!", pois as sensações que sentimos, nesses casos, estão relacionadas ao conceito de temperatura.  Conforme vimos, a grandeza física calor está relacionada ao processo de transferência de energia térmica entre corpos de diferentes temperaturas.

Analisemos as alternativas:

Sobre os conceitos de temperatura e calor podemos dizer que:

a) Temperatura e calor são a mesma coisa; Falso.  Vide comentários acima.

b) Temperatura corresponde a energia transferida de um corpo a outro e calor corresponde a uma forma de realização de trabalho; Falso.  O correto é dizer que o calor corresponde a energia transferida.

c) Temperatura corresponde a uma medida precisa da ideia intuitiva de quente ou frio e calor corresponde a uma transmissão não mecânica de energia entre dois sistemas podendo estar associado com diferença de temperatura entre eles;  Correto.  A temperatura traduz a nossa sensação de quente ou frio.  A transferência de calor é uma forma de interação energética, não mecânica de energia, num sistema.

d) Calor representa uma medida do estado de quentura do um corpo e temperatura representa a energia das moléculas do corpo;  Falso.  Os conceitos estão invertidos.

e) Calor e temperatura são formas de energia que um corpo pode ter.  Falso.  Calor é o processo de transferência de energia térmica.  Temperatura mede a agitação média das moléculas ou átomos de um corpo.

Gabarito: C