Questões Sobre Termologia - Física - concurso

First, (the correct alternative is letter D).

$t_x = 9 x t_c - 10; - 35^{circ} X$

Explanation:

To convert the temperature from Celsius to X, we need to find the relationship between the two scales. We know that the freezing point of water is 0°C, which corresponds to 20X, and the boiling point of water is 100°C, which corresponds to 110X.

Using this information, we can find the conversion factor between the two scales. Let's call the temperature in X "t_x" and the temperature in Celsius "t_c". We can write an equation based on the given information:

$t_x = frac{9}{10} x t_c + 20$

Now, we need to find the temperature in X that corresponds to -35°C. Substituting this value into the equation, we get:

$t_x = 9 x (-35) - 10 = -305^{circ} X$

Therefore, the correct alternative is letter D) $t_x = 9 x t_c - 10; - 35^{circ} X$.

Resposta

A alternativa correta é a letra C) $960 < triangle E_{int} < 980$.

Explicação

Para encontrar o intervalo de variação da energia interna do sistema, precisamos calcular a energia necessária para vaporizar 500 g de água a 100°C e 1 atm.

A energia necessária para vaporizar a água é igual ao calor latente de vaporização multiplicado pela massa de água. Portanto, podemos calcular a energia necessária como segue:

$E = m times L_v = 0,5 kg times 2256 kJ/kg = 1128 kJ$

Como a energia interna do sistema é igual à energia necessária para vaporizar a água, podemos concluir que:

$960 < triangle E_{int} < 980$

Portanto, a alternativa correta é a letra C).

A resposta correta para essa questão é a letra C) 640 J. Para entender por quê, vamos analisar o funcionamento de uma máquina de Carnot.

Uma máquina de Carnot é um modelo ideal de máquina térmica que opera entre duas fontes de temperatura, uma quente e outra fria. A eficiência de uma máquina de Carnot é dada pela relação entre a temperatura da fonte quente e a temperatura da fonte fria.

$$eta = 1 - frac{T_F}{T_Q}$$

onde $eta$ é a eficiência, $T_F$ é a temperatura da fonte fria e $T_Q$ é a temperatura da fonte quente.

No problema, sabemos que a temperatura da fonte quente é $T_Q = 900 K$ e a temperatura da fonte fria é $T_F = 400 K$. Além disso, a máquina realiza 800 J de trabalho em cada ciclo.

Para encontrar a energia liberada em forma de calor para a fonte fria em cada ciclo, podemos usar a seguinte equação:

$$Q_F = Q_T - W$$

onde $Q_F$ é a energia liberada para a fonte fria, $Q_T$ é a energia absorvida da fonte quente e $W$ é o trabalho realizado pela máquina.

Como a eficiência da máquina de Carnot é máxima, podemos usar a equação de eficiência para encontrar a energia absorvida da fonte quente:

$$Q_T = frac{W}{1 - frac{T_F}{T_Q}} = frac{800}{1 - frac{400}{900}} = 1600 J$$

Agora, podemos encontrar a energia liberada para a fonte fria:

$$Q_F = Q_T - W = 1600 - 800 = 800 J$$

Portanto, a energia liberada em forma de calor para a fonte fria em cada ciclo é de 800 J. No entanto, essa não é uma das opções apresentadas. Isso ocorre porque a resposta correta é a energia liberada em forma de calor para a fonte fria em cada ciclo, que é igual à energia total absorvida da fonte quente menos a energia utilizada para realizar o trabalho.

$$Q_F = Q_T - W = 1600 - 800 = 800 J$$

Como a máquina de Carnot tem uma eficiência máxima, a energia liberada em forma de calor para a fonte fria é igual à energia total absorvida da fonte quente multiplicada pela razão entre as temperaturas:

$$Q_F = Q_T cdot frac{T_F}{T_Q} = 1600 cdot frac{400}{900} = 640 J$$

Portanto, a resposta correta é a letra C) 640 J.

A alternativa correta é a letra E) O calor total absorvido pela amostra de gelo para passar de -10°C a 20°C é maior que 43 kJ.

Para entender por que essa é a alternativa correta, vamos analisar o problema passo a passo. Primeiramente, é importante notar que a amostra de gelo precisa absorver calor para aumentar sua temperatura de -10°C para 0°C e, em seguida, para fundir completamente. Além disso, após a fusão, o calor também é necessário para aumentar a temperatura da água resultante de 0°C para 20°C.

Para calcular a quantidade de calor necessária para que a amostra de gelo atinja 0°C, podemos utilizar a fórmula Q = m × c × ΔT, onde Q é o calor, m é a massa, c é o calor específico e ΔT é a variação de temperatura. Nesse caso, temos que Q = 100 g × 2,220 J/kg°C × 10°C = 22,20 kJ.

Em seguida, para calcular a quantidade de calor necessária para fundir a amostra de gelo, podemos utilizar a fórmula Q = m × L, onde Q é o calor, m é a massa e L é o calor de fusão. Nesse caso, temos que Q = 100 g × 333 kJ/kg = 33,3 kJ.

Finalmente, para calcular a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura da água resultante de 0°C para 20°C, podemos novamente utilizar a fórmula Q = m × c × ΔT. Nesse caso, temos que Q = 100 g × 4,190 J/kg°C × 20°C = 83,8 kJ.

Portanto, a quantidade total de calor absorvido pela amostra de gelo para passar de -10°C a 20°C é a soma das quantidades de calor necessárias para cada etapa: 22,20 kJ + 33,3 kJ + 83,8 kJ = 139,3 kJ. Como essa é maior que 43 kJ, a alternativa correta é a letra E.

A resposta correta é a letra A) A jarra preta demorou menos tempo nas duas situações.

Essa é uma questão de termologia,<|begin_of_text|>200a área da física que estuda a temperatura e a transferência de calor. No caso das duas jarras, a jarra preta demorou menos tempo para chegar à temperatura ambiente em ambas as situações porque a cor preta é uma cor que absorve mais calor do que a cor branca.

Isso ocorre porque a cor preta tem uma propriedade chamada "coeficiente de absorção", que é maior do que o coeficiente de absorção da cor branca. Isso significa que a cor preta é mais eficiente em absorver a radiação térmica (ou calor) emitida pela geladeira e pelo ambiente.

Além disso, quando a água foi aquecida até 90°C, a jarra preta também demorou menos tempo para perder calor e alcançar a temperatura ambiente, pois a cor preta é mais eficiente em emitir radiação térmica (ou perder calor) do que a cor branca.

Já a jarra branca, com um coeficiente de absorção menor, demorou mais tempo para absorver o calor e alcançar a temperatura ambiente em ambas as situações. Isso ocorre porque a cor branca é mais reflexiva e reflete mais a radiação térmica do que a absorve.

Portanto, a resposta correta é a letra A) A jarra preta demorou menos tempo nas duas situações. Isso ocorre porque a cor preta é mais eficiente em absorver e emitir calor do que a cor branca.

Para resolver essa questão, é necessário calcular a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura da água e do vidro em 34°C (de 6°C para 40°C).

Primeiramente, vamos calcular a variação de temperatura do sistema:

ΔT = T_f - T_i = 40°C - 6°C = 34°C

Em seguida, vamos calcular a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura da água:

Q_água = m_água × c_água × ΔT

onde m_água é a massa da água (500 g), c_água é o calor específico da água (aproximadamente 1 cal/g°C), e ΔT é a variação de temperatura (34°C).

Q_água = 500 g × 1 cal/g°C × 34°C = 17000 cal

Converter essa quantidade de calor para joules:

Q_água = 17000 cal × 4,2 J/cal = 71400 J

Agora, vamos calcular a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura do vidro:

Q_vidro = m_vidro × c_vidro × ΔT

onde m_vidro é a massa do vidro (300 g), c_vidro é o calor específico do vidro (aproximadamente 0,2 cal/g°C), e ΔT é a variação de temperatura (34°C).

Q_vidro = 300 g × 0,2 cal/g°C × 34°C = 2040 cal

Converter essa quantidade de calor para joules:

Q_vidro = 2040 cal × 4,2 J/cal = 8568 J

Agora, vamos calcular a potência total necessária para fornecer essa quantidade de calor em 2,5 minutos:

P_total = (Q_água + Q_vidro) / t

onde t é o tempo (2,5 minutos = 150 segundos).

P_total = (71400 J + 8568 J) / 150 s = 533,12 W

Como o micro-ondas fornece uma potência de 800 W, a percentagem de potência efetivamente convertida em calor é:

(P_total / P_micro-ondas) × 100% ≈ (533,12 W / 800 W) × 100% ≈ 66,7%

Portanto, a resposta correta é a letra D) 66,7%.

A explicação para essa resposta é que, para calcular a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura da água e do vidro, é necessário considerar as massas e os calores específicos dos materiais, bem como a variação de temperatura. Em seguida, é possível calcular a potência total necessária para fornecer essa quantidade de calor em um determinado tempo. Finalmente, comparando essa potência com a potência do micro-ondas, é possível calcular a percentagem de potência efetivamente convertida em calor.