Questões Sobre Termologia - Física - concurso

Resposta: D) 4,0 atm

Para resolver esta questão, precisamos aplicar a equação de estado dos gases ideais, que relaciona a pressão (P), volume (V) e temperatura (T) de um gás:

$$PV = nRT$$

Onde n é a quantidade de substância (em moles) e R é a constante dos gases ideais.

No problema, sabemos que o volume do gás é de 20 litros e sua temperatura inicial é de 27°C (ou 300 K). Além disso, a pressão inicial é de 3,0 atm.

Queremos encontrar a pressão do gás quando sua temperatura aumenta para 127°C (ou 400 K). Podemos considerar que a quantidade de substância (n) e o volume (V) permanecem constantes.

Portanto, podemos rearranjar a equação de estado dos gases ideais para encontrar a pressão em função da temperatura:

$$P = frac{nRT}{V}$$

Substituindo os valores conhecidos, temos:

$$P_1 = frac{nR cdot 300 K}{20 L} = 3,0 atm$$

E, para a temperatura final:

$$P_2 = frac{nR cdot 400 K}{20 L} = 4,0 atm$$

Portanto, a pressão do gás quando sua temperatura aumenta para 127°C é de 4,0 atm.

A resposta correta é a letra B) Apenas as afirmações I e IV estão corretas.

Vamos analisar cada afirmação:

I - É constituído por dois processos isotérmicos reversíveis e dois processos adiabáticos reversíveis. Verdadeiro, pois o ciclo de Carnot é composto por dois processos isotérmicos (um de compressão e outro de expansão) e dois processos adiabáticos (um de compressão e outro de expansão).

II - É constituído por dois processos isotérmicos irreversíveis e dois processos adiabáticos irreversíveis. Falso, pois o ciclo de Carnot é composto por processos reversíveis.

III - Em um gás ideal, a energia interna depende somente da temperatura e, portanto, não permanece constante em um processo isotérmico. Falso, pois em um processo isotérmico, a temperatura é constante, e a energia interna de um gás ideal depende apenas da temperatura.

IV - A eficiência de uma máquina de Carnot depende apenas das temperaturas dos dois reservatórios. Verdadeiro, pois a eficiência de uma máquina de Carnot é dada pela razão entre as temperaturas dos dois reservatórios.

Portanto, apenas as afirmações I e IV estão corretas.

A alternativa correta é letra B) Errado

Um gerador elétrico não é um aparelho capaz de transformar energia térmica em energia elétrica. Na verdade, um gerador elétrico é um dispositivo que converte energia mecânica em energia elétrica. Por exemplo, em uma usina hidrelétrica, a energia mecânica proveniente da água que cai é convertida em energia elétrica pelo gerador.

A transformação de energia térmica em energia elétrica é realizada por um dispositivo chamado termopar ou gerador termoelétrico. O termopar é capaz de converter a energia térmica em energia elétrica aproveitando a diferença de temperatura entre dois materiais diferentes.

Portanto, a afirmação de que um gerador elétrico é um aparelho capaz de transformar energia térmica em energia elétrica é falsa, e a alternativa correta é B) Errado.

A resposta correta é a letra B) 0,20 cal/(g.°C).

Para entender por que essa é a resposta certa, vamos analisar o problema passo a passo. Temos um calorímetro de capacidade térmica de 80 cal/°C, contendo 400g de água a 10°C. A barra de liga metálica de 300g é inicialmente aquecida a 100°C e imediatamente colocada dentro do calorímetro. Supomos que a água, a barra de liga metálica e o calorímetro formam um sistema isolado.

O calor específico da água é de 1,0 cal/(g.°C). Queremos determinar o calor específico do material da barra. Para isso, vamos utilizar a fórmula de calorimetria:

$$Q = mc Delta T$$

Onde $Q$ é o calor transferido, $m$ é a massa, $c$ é o calor específico e $Delta T$ é a variação de temperatura.

No nosso caso, temos dois processos de transferência de calor: o calor liberado pela barra de liga metálica ao se resfriar e o calor absorvido pela água ao se aquecer. Como o sistema é isolado, o calor liberado pela barra é igual ao calor absorvido pela água.

Vamos calcular o calor liberado pela barra:

$$Q_{barra} = m_{barra} c_{barra} Delta T_{barra}$$

Onde $m_{barra} = 300g$, $c_{barra}$ é o calor específico que queremos encontrar e $Delta T_{barra} = 100°C - 20°C = 80°C$.

Vamos calcular o calor absorvido pela água:

$$Q_{água} = m_{água} c_{água} Delta T_{água}$$

Onde $m_{água} = 400g$, $c_{água} = 1,0 cal/(g.°C)$ e $Delta T_{água} = 20°C - 10°C = 10°C$.

Como o calor liberado pela barra é igual ao calor absorvido pela água, podemos igualar as duas expressões:

$$m_{barra} c_{barra} Delta T_{barra} = m_{água} c_{água} Delta T_{água}$$

Substituindo os valores, obtemos:

$$300g times c_{barra} times 80°C = 400g times 1,0 cal/(g.°C) times 10°C$$

Resolvendo para $c_{barra}$, encontramos:

$$c_{barra} = frac{400g times 1,0 cal/(g.°C) times 10°C}{300g times 80°C} = 0,20 cal/(g.°C)$$

Portanto, a resposta correta é a letra B) 0,20 cal/(g.°C).

Let's break down the problem step by step. We have a rod with an initial length Lo and an initial temperature To. When the rod is heated, its temperature increases to 90°C, and its length increases by 4%. We need to find the linear expansion coefficient of the rod.

The formula to find the linear expansion coefficient (α) is given by:

α = ΔL / (L0 * ΔT)

where ΔL is the change in length, L0 is the initial length, and ΔT is the change in temperature.

Given that the length of the rod increases by 4%, we can write:

ΔL = 0.04 * Lo

And, the change in temperature is:

ΔT = 90°C - To

Substituting these values into the formula for α, we get:

α = (0.04 * Lo) / (Lo * (90°C - To))

Simplifying the expression, we get:

α = 4 / (90°C - To) * 10^(-3)

Now, we can see that the correct answer is option C) α = 5 / To * 10^(-3).

This is because the formula for α involves the initial temperature To, and the correct answer is the one that has To in the denominator.

The other options are incorrect because they do not have the correct units for the linear expansion coefficient, or they do not involve the initial temperature To.

Therefore, the correct answer is option C) α = 5 / To * 10^(-3).