Questões Sobre Termologia - Física - concurso

A alternativa correta é letra D) paredes condutoras, de tal modo que, idealmente, não escape dele energia alguma.

O termo corpo negro é aplicado ao objeto hipotético que absorve toda energia incidente sobre ele. Assim, nenhum feixe de luz o atravessa ou é refletido, fazendo com que ele não seja visto (daí o nome corpo negro). A teoria clássica para o estudo da radiação térmica utilizava uma aproximação do corpo negro, que consistia em uma cavidade de paredes perfeitamente condutoras na qual há um pequeno furo. Assim, o grande número de reflexões dentro da cavidade resultaria numa absorção completa.

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

A alternativa correta é letra D) 25

Gabarito: LETRA D.

A dilatação volumétrica é um fenômeno que ocorre quando um material sofre alteração em seu volume devido à variação de temperatura. Quando um material é aquecido, suas partículas se movem de forma mais intensa, ocupando um espaço maior e, consequentemente, aumentando o volume. Essa variação de volume é dada por:

Delta V = V_0 gamma Delta T tag 1

Onde V_0 é o volume inicial, gamma é o coeficiente de dilatação volumétrica e Delta T é a variação de temperatura.

Quando um líquido é colocado em um recipiente, ele assume a forma desse recipiente, ocupando todo o espaço disponível. No entanto, é importante notar que tanto o líquido quanto o recipiente estão sujeitos à dilatação térmica. Isso significa que, quando submetidos a variações de temperatura, tanto o líquido quanto o recipiente podem sofrer alterações em seu volume.

Dessa forma, a dilatação real do líquido corresponde à soma da dilatação volumétrica do recipiente e do volume extravasado do líquido:

Delta V_{real} = Delta V_{recipiente} + Delta V_{extravasado}

No caso da questão, a variação de volume da glicerina com o aquecimento é dada pela soma da variação do volume do recipiente de vidro com o volume transbordado: 

Delta V_{glicerina} = Delta V_{vidro} + V_{transbordado}

Substituindo a equação (1) para a variação do volume do recipiente de vidro, temos:

Delta V_{glicerina} =V_0 cdot rho_{vidro} cdot Delta T + V_{transbordado}

Substituindo os valores do enunciado, temos:

Delta V_{glicerina} =500 cdot 3 times 10^{-4} cdot left( 130 - 30 right) + 10

Delta V_{glicerina} = 25 , cm^3
 

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

A alternativa correta é letra D) 10¹

Gabarito: LETRA D.

A questão aborda o conceito de calor específico, uma propriedade física que descreve a capacidade de um material de absorver ou liberar calor quando sua temperatura é alterada. Neste contexto, o calor necessário para elevar a temperatura de uma substância, sem que haja mudança de fase, é chamado de calor sensível, e pode ser calculado utilizando a seguinte equação:

Q = m c Delta T tag 1

Onde m é a massa da substância, c é o calor específico da substância e Delta T é a variação de temperatura.

Do enunciado, temos que:

begin{cases} Q = 200 , J \ \ m=500 , g \ \ Delta T = 60-20 = 40 °C end{cases}

Entretanto, note que a questão busca encontrar o calor específico do material  em J kg^–1 K^–1. Para isso, devemos lembrar que uma variação de 1 °C corresponde a uma variação de 1 K. Assim, convertendo as unidades do enunciado, temos:

begin{cases} Q = 200 , J \ \ m= 0,500 , kg \ \ Delta T = 40 , K end{cases}

Substituindo os valores na equação (1), temos:

200 = 0,500 cdot c cdot 40

200 = 20c

c = 10

c = 10^1 , J cdot kg^{-1} cdot K^{-1}

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

A alternativa correta é letra C) convecção / irradiação / condução

Vamos relembrar rapidamente quais são as formas de propagação de calor.

Convecção é a transferência de energia térmica pelo movimento de moléculas de uma parte do material para outra.

Condução é a transferência de calor por contato direto das partículas de matéria sem que haja movimento de moléculas de uma parte do material para outra.

Radiação, ou irradiaçã, é uma forma de propagação de calor que ocorre por meio de ondas eletromagnéticas. 

Sob a luz desses conceitos, vamos analisar as afirmativas.

I. “O ar mais quente que está embaixo do congelador transfere energia para o Freon quando esse evapora, resfriando-se e formando correntes de __________________ no interior da geladeira.”

Correntes de convecção. Deslocamento das moléculas de parte do meio.

II. “Podemos nos aquecer nas proximidades de uma lareira, sem ter contato direto com o fogo, graças ao processo de condução do calor por _________________.”

Irradiação. A afirmativa fala em condução de calor, o que poderia nos levar a uma conclusão errada. Porém, as palavras chaves para acertar a questão são "sem ter contato com o fogo", característica da irradiação.

III. “A energia propaga-se em virtude da agitação molecular. Esse processo denominado _________________ de calor é mais eficiente em materiais como os metais, que são bons condutores de calor. Isso também explica o motivo das panelas serem feitas de metal.”

Condução. Transferência de calor em virtude da agitação das moléculas.

Portanto, a resposta correta é a alternativa C.

A alternativa correta é letra B) Sensível.

Vamos analisar cada uma das afirmativas.

A quantidade de calor que tem como efeito apenas a alteração da temperatura de um corpo denomina-se:

a) Latente. ERRADA

Também chamado de calor de transformação, é a quantidade de calor que uma unidade de massa de determinada substância deve receber ou ceder para mudar de fase.

b) Sensível. CORRETA

Calor sensível é a quantidade de calor que tem como efeito apenas a alteração da temperatura de um corpo

c) Vaporização. ERRADA

A vaporização é a mudança da matéria, do estado líquido para o estado gasoso.

d) Condensação. ERRADA

A condensação é a mudança da matéria, do estado gasoso para o estado líquido.

A alternativa correta é letra D) Adiabático e Isotérmico.

No meu entendimento, essa questão deveria ter sido anulada pela banca. Vamos analisar cada uma das alternativas.

a) Cíclico. Errada

Para que um processo seja cíclico é necessário que as transformações ocorram de tal forma que o mesmo estado de pressão e volume seja alcançado novamente. Graficamente, isso se traduz em uma curva fechada. Não é o caso mostrado no enunciado.

b) Espontâneo. Errada

Nada podemos afirmar sobre a espontaneidade deste processo.

c) Isovolumétrico. Errada

Nos dois estados indicados na figura os volumes são diferentes, o que indica uma expansão ou uma contração volumétrica.

d) Adiabático e Isotérmico.  Errada

Essa foi a alternativa dada como certa. No entanto, podemos perceber que apesar da curva ter o formato semelhante a de uma isotérmica, a figura mostra claramente que os dois pontos indicados possuem temperaturas diferentes. A saber: 400 K e 350 K. Esse fato faz com que essa alternativa também esteja errada.

A alternativa correta é letra A) Lei zero.

O enunciado descreve a Lei Zero da termodinâmica. Ela afirma que se dois corpos A e B estão separadamente em equilíbrio térmico com um terceiro corpo C, então A e B estão em equilíbrio térmico entre si.

Vamos discutir as outras alternativas com o intuito de fazer uma breve revisão.

As leis de Kepler versam sobre a gravitação e são:

Primeira lei de Kepler: cada planeta revolve em torno do Sol em uma órbita elíptica, com o Sol ocupando um dos focos da elipse.

Segunda lei de Kepler:  a linha reta que une o Sol ao planeta varre áreas iguais em intervalos de tempo iguais.

Terceira lei de Kepler: os quadrados dos períodos orbitais dos planetas são proporcionais aos cubos dos semi-eixos maiores das órbitas.

As leis de Newton versam sobre mecânica clássica ou mecânica newtoniana. 

Primeira lei de Newton: conhecida como lei da inércia, diz que um corpo tende a permanecer em seu estado natural (repouso ou movimento retilíneo uniforme) ao menos que sobre ele aja uma força resultante não nula.

Segunda lei de Newton: diz que a força resultante sobre um corpo pode ser expressa pelo produto de sua massa pela aceleração desse corpo.

Terceira lei de Newton: também conhecida como lei de ação e reação, diz que para toda força existe uma força de mesmo módulo, mesma direção, porém de sentido contrário.

Por fim, a lei da da conservação de energia afirma que, em um sistema isolado, a energia total é conservada. Ou seja, não há ganho ou perda de energia total.

A alternativa correta é letra E) 2,5 Delta T_0

A condutividade térmica é uma propriedade física dos materiais, capaz de descrever a dinâmica de condução de calor. A condutividade térmica kappa  de um material de uma espessura Delta L_0, de superfície de área A, pelo qual atravessa uma quantidade de calor Delta Q​ durante um intervalo de tempo Delta t, devido a uma variação de temperatura Delta T_0 é dada por:

kappa = dfrac {Delta Q} {A Delta t} dfrac {Delta L_0} {Delta T_0}

Se o material for substituído por outro de mesmas dimensões tal que kappa' = 0,4 kappa e o fluxo de calor seja constante, temos:

kappa' = 0,4 kappa

dfrac {cancel {Delta Q}} { cancel {A} cancel {Delta t}} dfrac {cancel {Delta L_0}} {Delta T_0'}= 0,4 dfrac {cancel {Delta Q}} { cancel {A} cancel {Delta t}} dfrac {cancel {Delta L_0}} {Delta T_0}

dfrac {1} {Delta T_0'}= 0,4 dfrac {1} {Delta T_0}

Delta T_0'=dfrac {1} {0,4} Delta T_0

Delta T_0'=2,5 Delta T_0

Portanto, o gabarito da questão é a alternativa (E).

ESTA QUESTÃO FOI ANULADA, NÃO POSSUI ALTERNATIVA CORRETA

Vamos calcular a temperatura inicial da massa de água fria  T_{fria} através da equação:

Q_{quente} + Q_{fria} = 0

m_{quente} cdot c cdot Delta theta_{quente} +m_{fria} cdot c cdot Delta theta_{fria} = 0

Como a temperatura final da mistura é dfrac {3 T_0}{2}, temos:

m_{quente} cdot c cdot left( dfrac {3 T_0}{2} - T_0 right) + m_{fria} cdot c cdot left( dfrac {3 T_0}{2} - T_{fria} right) = 0

100 cdot 1 cdot left( dfrac {T_0}{2} right) + 100 cdot 1 cdot left( dfrac {3 T_0}{2} - T_{fria} right) = 0

50 T_0 + 150 T_0 - 100 T_{fria} = 0

100 T_f = 200 T_{fria}

T_{fria} = 2 T_0

Se colocarmos o dobro da quantidade de água fria, fazemos {m_{fria}}' = 2 m_{fria}. Logo,

Q_{q}' + Q_{f}' = 0

m_{quente} cdot c cdot {Delta theta_{quente}}' +{m_{fria}}' cdot c cdot {Delta theta_{fria}}'= 0

Como calculamos que a temperatura inicial da água fria é 2 T_0, temos:

m_{quente} cdot c cdot left( T_{final} - T_0 right) + 2 m_{fria} cdot c cdot left( T_{final} - 2 T_0 right) = 0

100 cdot 1 cdot left( T_{final} - T_0 right) + 200 cdot 1 cdot left( T_{final} - 2 T_0 right) = 0

100 cdot T_{final} - 100 cdot T_0 + 200 cdot T_{final} - 400 T_0 = 0

300 cdot T_{final} - 500 cdot T_0 = 0

300 cdot T_{final} = 500 cdot T_0

T_{final} = dfrac {500}{300} cdot T_0

T_{final} = dfrac {5 T_0}{3}

Como não há alternativa correspondente, a questao foi ANULADA.

Resposta: dfrac {5 T_0}{3}

A alternativa correta é letra D) 12,8 Q’_0

A taxa de emissão de calor q_{rad} é dada por:

q_{rad}=sigma varepsilon AT^{4}

Onde sigma é a constante de Boltzmann, varepsilon é a emissividade do material, A é a área da superfície que emite a radiação e T é a temperatura. Se a emissividade térmica for reduzida em 20%, e a temperatura for dobrada, a nova taxa de emissão de calor, temos:

q_{rad}'=sigma varepsilon' A left( T' right) ^{4}

q_{rad}'= sigma cdot left ( 0,8 varepsilon right) A left( 2 T right) ^{4}

q_{rad}'=0,8 cdot 2^4 sigma varepsilon A T^4

q_{rad}'=12,8 sigma varepsilon A T^4

q_{rad}'=12,8 cdot q_{rad}

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