Questões Sobre Termologia - Física - concurso
1621)
O comportamento de uma coluna de mercúrio em função da temperatura, indicada por um termômetro graduado na escala Celsius, é mostrado no gráfico acima. Sendo assim, assinale a alternativa que apresenta a temperatura marcada pelo termômetro quando h = 5 cm.
- A) 61
- B) 63
- C) 65
- D) 70
- E) 75
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1622) Em um experimento na escola, o professor deixou uma porção de gelo, de 1 kg e a 0 ºC, em cima de uma bancada do laboratório. O ambiente do laboratório fornece a essa porção de gelo uma energia de 100 kJ e o calor latente de fusão do gelo left ( L_F right) simeq 330,KJ/Kg .
Com base nesse caso hipotético, assinale a alternativa que apresenta a fração dessa porção de gelo que irá derreter.
- A)
{ Large { 1 over 3}}.
- B)
{ Large { 3 over 5}}.
- C)
{ Large { 10 over 33}}.
- D)
{ Large { 20 over 3}}.
- E)
{ Large { 33 over 10}}.
The correct answer is C) { a Large {10 over 33} }.
To explain, let's analyze the problem: a 1 kg block of ice at 0°C is placed on a laboratory bench. The laboratory environment provides 100 kJ of energy to the block of ice, and the latent heat of fusion of ice is approximately 330 kJ/kg.
To find the fraction of the block of ice that will melt, we can use the formula:
{Q over L_F} = {100 kJ over 330 kJ/kg} = {10 over 33}.
This means that only {10 over 33} of the block of ice will melt, which is approximately 30.3%. Therefore, the correct answer is C) {10 over 33}.
1623) Atualmente existem alguns tipos de latas de bebidas cujo líquido é resfriado após serem abertas, e isso sem a necessidade de colocá-las em uma geladeira. Para que aconteça o resfriamento, um reservatório contendo um gás (considerado aqui ideal) é aberto após a lata ser aberta. Em seguida, o gás se expande para dentro de uma câmara que se encontra em contato com o líquido e permite a troca de calor entre o gás e o líquido. O ambiente em volta da lata, a própria lata e o reservatório não interferem no resfriamento do líquido. Pode-se afirmar, durante a expansão do gás, que
- A) a temperatura do gás expandido é maior do que a do líquido.
- B) o processo de expansão aumenta a temperatura do gás.
- C) a temperatura do gás expandido é igual a do líquido.
- D) a temperatura do gás expandido é menor do que a do líquido.
A alternativa correta é letra D) a temperatura do gás expandido é menor do que a do líquido.
Gabarito: Letra D
Para que aconteça a remoção de calor do líquido, a temperatura do gás em expansão deve ser menor que a do líquido, assim a alternativa que afirma corretamente o que ocorre durante a expansão do gás é a D.
"d) a temperatura do gás expandido é menor do que a do líquido."
1624)
A figura a seguir mostra a curva de aquecimento de uma amostra de 200g de uma substância hipotética, inicialmente a 15°C, no estado sólido, em função da quantidade de calor que esta recebe.
Determine o valor aproximado do calor latente de vaporização da substância, em cal/g.
- A) 10
- B) 20
- C) 30
- D) 40
A alternativa correta é letra B) 20
Gabarito: LETRA B
O processo de vaporização ocorre a temperatura constante de 85°C, de acordo com o gráfico nessa temperatura o calor recebido pela substância será dado por:
Q = 15000-11000=4000~cal
Podemos determinar o valor do calor latente de vaporização da substância usando a equação:
Q = m.L
onde,
Q to calor recebido pela substância 4000cal
m to massa da substância 200g
L to calor latente de vaporização da substância
Substituindo os valores na equação temos:
Q = m.L
4000 = 200.L
L = frac{4000}{200}=20~cal/g
Gabarito: LETRA B
1625)
Duas porções de líquidos A e B, de substâncias diferentes, mas de mesma massa, apresentam valores de calor específico respectivamente iguais a 0,58 cal/g . ºC e 1,0 cal/g . ºC. Se ambas receberem a mesma quantidade de calor sem, contudo, sofrerem mudanças de estado físico, podemos afirmar corretamente que:
- A) a porção do líquido A sofrerá maior variação de temperatura do que a porção do líquido B.
- B) a porção do líquido B sofrerá maior variação de temperatura do que a porção do líquido A.
- C) as duas porções, dos líquidos A e B, sofrerão a mesma variação de temperatura.
- D) as duas porções, dos líquidos A e B, não sofrerão nenhuma variação de temperatura.
A alternativa correta é letra A) a porção do líquido A sofrerá maior variação de temperatura do que a porção do líquido B.
Gabarito: LETRA A
Como as duas porções de líquido recebem certa quantidade de calor e não ocorre mudança de estado físico, haverá alteração na temperatura de cada um dos líquidos, o calor envolvido é apenas calor sensível, onde:
Q_{sensível}=m.C_P.Delta T
A variação de temperatura sofrida por cada porção é inversamente proporcional ao calor específico da respectiva substância, pois as suas massas e calores recebidos são iguais:
m_A=m_B=m
Q_A=Q_B=Q
C_{P_A}=0,58~ cal/g . ºC
C_{P_B}=1,00 ~cal/g . ºC
Delta T = frac{Q}{m.C_P}
Logo, como líquido A tem menor calor específico sofrerá um variação de temperatura maior que a do líquido B.
Gabarito: LETRA A
1626)
Roberto, empolgado com as aulas de Física, decide construir um termômetro que trabalhe com uma escala escolhida por ele, a qual chamou de escala R. Para tanto, definiu -20°R como ponto de fusão do gelo e 80°R como temperatura de ebulição da água, sendo estes os pontos fixos desta escala. Sendo R a temperatura na escala criada por Roberto e C a temperatura na escala Celsius, e considerando que o experimento seja realizado ao nível do mar, a expressão que relaciona corretamente as duas escalas será:
- A) C = R – 20
- B) C = R + 20
- C) C=large{R+20 over 2 }
- D) C=large{R-20 over 2}
A alternativa correta é letra B) C = R + 20
Gabarito: LETRA B
Considerando os pontos fixos da escala Celsius são 0°C e 100°C, ponto de fusão do gelo e temperatura de ebulição da água, Usaremos esses pontos como referência para criar nossa relação entre as escalas.
Fazendo as relações temos:
frac{C-0}{100-0}=frac{R-(-20)}{80-(-20)}
frac{C}{100}=frac{R+20}{80+20}
frac{C}{cancel{100}}=frac{R+20}{cancel{100}}
C = R +20
Gabarito: LETRA B
1627) Considere dois sistemas térmicos A e B constituídos de corpos perfeitamente esféricos, em condições normais de temperatura e pressão, conforme figura abaixo.
No sistema A, as esferas 1, 2, 3 e 4 são pequenas gotas esféricas de água pura com massa respectivamente iguais a 1 g, 2 g, 4 g e 8 g. O sistema B é constituído das esferas maciças e homogêneas 5, 6, 7 e 8 de mesmo material, de calor específico constante igual a 0,2 cal/g ºC e massa específica igual a 2,5 g/cm^3. Os volumes dessas esferas são conhecidos e valem, respectivamente, 4, 5, 7 e 16 cm^3. Nessas condições, o número máximo de esferas do sistema A que podem ser permutadas simultaneamente com esferas do sistema B, de maneira que os sistemas A e B continuem com a mesma capacidade térmica inicial e com o mesmo número de esferas, é
- A) 1
- B) 2
- C) 3
- D) 4
A alternativa correta é letra C) 3
Pessoal, calculando a capacidade um a um temos,
Sistema 01:
C_1 = 1 times 1 = 1 , cal/ºC
C_2 = 2 times 1 = 2 , cal/ºC
C_3 = 4 times 1 = 4 , cal/ºC
C_8 = 8 times 1 = 8 , cal/ºC
Pelo sistema 02, precisamos fazer um ajuste. Veja que ele deu a densidade e o volume que, multiplicados, nos fornecem a massa diretamente:
C_5 = 2,5 times 4 times 0,2 = 2 , cal/ ºC
C_6 = 2,5 times 5 times 0,2 = 2,5 , cal/ ºC
C_7 = 2,5 times 7 times 0,2 = 3,5 , cal/ ºC
C_7 = 2,5 times 16 times 0,2 = 8 , cal/ ºC
Pessoal, reparem que podemos trocar:
- 1 com 5
- 4 com 8
Além disso, analisando potenciais combinações, vemos que podemos trocar duplamente:
- 2 + 3 com 6 + 7
Logo, temos 3 trocas/permutas.
Gabarito: LETRA C.
1628) Sobre calor, luz, som, analise as afirmativas abaixo e assinale a opção que apresenta o conceito correto.
- A) Temperatura é a energia contida em um corpo aquecido.
- B) Ao ferver água destilada em uma panela com tampa aberta e ao nível do mar, após a água atingir e permanecer em ebulição sua temperatura se mantém constante.
- C) Um raio de luz de luz se propaga em linha reta em meios homogêneos e opacos.
- D) Um raio de luz ao atravessar de um meio material para outro tem necessariamente a sua direção de propagação e velocidade alteradas.
- E) O som e a luz se propagam no vácuo.
A alternativa correta é letra B) Ao ferver água destilada em uma panela com tampa aberta e ao nível do mar, após a água atingir e permanecer em ebulição sua temperatura se mantém constante.
De acordo com o material didático do portal "Física e Vestibular", a alternativa correta é a (B), pois quando a água atinge o ponto de ebulição, a energia que entra nesse sistema na forma de calor é toda direcionada para a mudança de fase da substância. A temperatura só volta a aumentar quando todo o líquido tiver na forma de gás.
Para fins didático, vale apontar os erros das demais alternativas:
a) Temperatura
A temperatura em muitos casos é diretamente proporcional à energia, mas não é definida como energia.
c) Um raio de luz de luz se propaga em linha reta em meios homogêneos
Raios de luz se propagam em linha reta em meios homogêneos (de propriedades iguais) mas não são capazes de atravessar meios opacos, como madeira por exemplo, tendo sua trajetória desviada.
d) Um raio de luz ao atravessar de um meio material para outro tem necessariamente a sua direção de propagação e velocidade alteradas.
Se os meios forem homogêneos e transparentes, a trajetória da luz não é alterada.
e) O som e a luz se propagam no vácuo.
A luz é capaz de se propagar no vácuo porque é composta de ondas eletromagnéticas, que não precisam de meio para se propagar, porém o som é composto de vibrações mecânicas entre as partículas do meio, sendo necessária matéria para poder se propagar.
1629) Considere 2 L de água pura líquida a uma temperatura inicial de 30°C. Fornecendo certa quantidade de energia sob a forma de calor, ela se aquece até atingir os 40 ºC. Supondo que toda a energia fornecida à água fosse utilizada para elevar uma pedra de 5 kg a partir do solo (0 m) a fim de posicioná-Ia em repouso a certa altura do solo, que altura máxima seria essa? Despreze o atrito com o ar e qualquer outra troca de calor da água com o meio ambiente além da mencionada.
Dados: d_{água}=1 , g/cm^3; C_{água}=1 , cal/g,ºC; 1 , cal=4,2 , J; g=10 , m/s^2
- A) 240 m
- B) 840 m
- C) 1.680 m
- D) 2.360 m
- E) 3.200 m
A alternativa correta é letra C) 1.680 m
Q=m.c.∆T
Q=2000.1.10
Q=20000 cal
Considerando que 1 cal = 4,2 J, temos:
Q=20000.4,2
Q=84000 J
Considerando que a energia resultante na altura que o corpo vai chegar utiliza a mesma quantidade de energia fornecida a água. Tem-se que a Energia Potencial será:
E_{pg}=m.g.h
84000=5.10.h
h=1680 m
1630) Considere um bloco de gelo de 80,0 kg deslizando, com velocidade constante v, em um plano inclinado de 30° com a horizontal. Sabendo que a massa de gelo que derrete por minuto, em consequência do atrito, é de 20,0 g, e que o calor latente de fusão do gelo é 336 J/g, qual o valor da velocidade v, em centímetros por segundo?
Dado: g= 10m/s^2
- A) 4,20
- B) 16,8
- C) 20,4
- D) 28,0
- E) 32,0
A alternativa correta é letra D) 28,0
Como o bloco desce o plano inclinado com velocidade constante, as forças na direção do movimento se anulam, então temos que:
F_{at}=P_t tag{1}
Do plano inclinado sabemos que:
newcommand{sen}{displaystyleoperatorname{sen}}
P_t = P sen theta
Logo a Equação 1, fica:
F_{at}=P_t
F_{at} = P sen theta
F{at} = mgsen theta tag {2}
Durante o deslocamento do bloco de gelo, a força de atrito realiza um trabalho sobre o bloco. Este trabalho realizado pela força de atrito é o responsável pelo derretimento do gelo. Podemos escrever então que o trabalho da força de atrito (tau_{fat}) será igual à quantidade de calor gerada (Q).
tau_{fat} = Q
F_{at} cdot d = Q
Como queremos encontra a velocidade (V), iremos isolar (d) e substituir a expressão para (F_{at}) encontrada na Equação 2:
bbox[8px, border: 2px solid black]{color{black}{d=dfrac{Q}{ mgsen theta}}} tag{3}
Para aplicarmos a Equação 3 e encontrarmos a distância percorrida pelo bloco (d) nos resta encontrar (Q). Sabemos que em um minuto a energia gerada pelo atrito foi suficiente para derreter 20 g de gelo, para derreter esta quantidade de gelo a quantidade de calor necessária é:
Q = m cdot L_f
Q = 20 cdot 336
Q = 6,720,J
Substituindo os valores na Equação 3, temos:
d=dfrac{Q}{ mgsen theta}
d=dfrac{6,720}{ 80 cdot 10 cdot 0,5}=dfrac{672cancel{0}}{ 80 cdot cancel{10} cdot 0,5}=dfrac{672}{ 40}
d=16,8,m = 1,680,cm
Como o exercício solicita a velocidade em cm/s, convertemos (d) para centímetros. Essa distância foi percorrida em 1; minuto = 60, s = Delta t, calculando a velocidade, temos:
V = dfrac{d}{Delta t}
V = dfrac{1,680}{60}
bbox[8px, border: 2px solid #3498db]{color{#3498db}{V=28,cm/s}}