Questões Sobre Termologia - Física - concurso
1671) A figura a seguir mostra o diagrama de fases para o gás carbônico a baixas pressões.
BROWN, T. L et al. Química, a Ciência Central. 9ª ed. São Paulo Pearson Prentice Hall, 2005. p. 395.
Nesse caso, o gás carbônico
- A) sublima a qualquer pressão abaixo de 5,1 atm.
- B) pode ser armazenado na forma líquida a qualquer temperatura acima de -56,4 °C.
- C) condensa a uma pressão de 9,2 atm e temperatura de 20 °C.
- D) coexiste nas fases líquida e gasosa entre os pontos X e Z, devido ao aumento linear de T (ºC) e P (atm).
A alternativa correta é a letra A) sublima a qualquer pressão abaixo de 5,1 atm.
Essa alternativa está correta porque, como podemos ver no diagrama de fases do gás carbônico, a uma pressão abaixo de 5,1 atm, o gás carbônico sublima, ou seja, passa diretamente do estado sólido para o estado gasoso.
Isso ocorre porque, a essa pressão, a curva de sublimação do gás carbônico cruza a linha de pressão, indicando que o gás carbônico pode sublimar a qualquer temperatura abaixo de -56,4°C.
Portanto, a afirmativa A) está correta, pois o gás carbônico sublima a qualquer pressão abaixo de 5,1 atm.
1672) A aluna Beatriz viajou para os Estados Unidos e, ao chegar lá, observou que um termômetro de rua mostrava a temperatura de 102ºF. Se o termômetro estivesse graduado em Celsius, a temperatura registrada seria de aproximadamente:
- A) 8º
- B) 15º
- C) 24º
- D) 39º
A alternativa correta é letra D) 39º
A função de uma escala termométrica consiste em medir a temperatura de um corpo. Geralmente, as escalas se baseiam em determinados "pontos de referência" para basear sua subdivisão. A escala Celsius, por exemplo, utiliza uma divisão em 100 partes entre os pontos de fusão (ou congelamento) e o ponto de ebulição da água. Outras escalas podem se utilizar de outros pontos, como a escala Fahrenheit, que está baseada no ponto de fusão da água (32°F) e na temperatura normal do corpo humano (212°F).
Para realizar a conversão entre as escalas termométricas, podemos utilizar a relação de proporção entre os segmentos da escala. Sendo T_C uma temperatura qualquer na escala Celsius, a temperatura T_F na escala Fahrenheit é dada pela seguinte expressão:
dfrac { T_C - 0 } { 100 - 0 } = dfrac { T_F - 32 } { 212 - 32 }
Logo,
dfrac { T_C } { 100 } = dfrac { T_F - 32 } { 180 }
Então, quando T_F = 102°F, temos que:
dfrac { T_C } { 100 } = dfrac { 102 - 32 } { 180 }
T_C = 100 cdot dfrac { 70 } { 180 }
T_C approx 38,9°C
Portanto, a resposta correta é a alternativa (D).
1673) O calor sempre flui naturalmente de uma região mais quente para uma região mais fria. Essa propagação de calor pode ocorrer de diversas maneiras. A propagação de energia térmica de um ponto a outro que ocorre predominantemente em meios fluidos é
- A) condução, somente.
- B) radiação, somente.
- C) convecção, somente.
- D) condução e radiação.
- E) radiação e convecção.
A alternativa correta é letra E) radiação e convecção.
Gabarito: LETRA E.
A energia térmica pode se propagar de três maneiras: condução, convecção e radiação.
A condução térmica é uma forma de transferência de energia térmica que ocorre entre átomos e moléculas vizinhas, de forma que as moléculas em agitação maior (temperatura mais alta) provocam uma maior agitação nas moléculas de temperatura mais baixa.
Entretanto, esse tipo de propagação de energia térmica é menos predominante em fluidos, já que seus átomos e moléculas estão em um constante movimento desordenado e aleatório, também chamado de movimento Browniano, que dificulta a propagação de energia térmica.
A convecção é o fenômeno de transferência de calor consiste na transferência de energia térmica através do movimento do fluido, devido à diferença de temperatura. Quando uma parte do fluido se aquece, ela se dilata e se torna menos densa, o que faz com que ela suba enquanto uma outra parte do fluido mais frio e mais denso desce para ocupar seu lugar. Esse movimento é a principal forma de propagação de calor em meios fluidos.
Por último, mas não menos importante, a transferência de calor também pode ocorrer por radiação, que é uma forma de transferência de energia térmica por meio de ondas eletromagnéticas. A energia dessas ondas é absorvida nos fluidos, se convertendo em energia térmica, como ocorre em um forno de microondas esquentando água.
Portanto, a resposta correta é a alternativa (e).
1674) Sobre a lei da conservação de energia da termodinâmica, é correto afirmar que
- A) a energia externa de um sistema tende a aumentar, se acrescentarmos energia na forma de calor, e a diminuir, se removermos energia na forma de trabalho realizado pelo sistema.
- B) a energia interna de um sistema tende a aumentar, se acrescentarmos energia na forma de calor, e a diminuir, se removermos energia na forma de trabalho realizado pelo sistema.
- C) a energia interna de um sistema tende a ser invariante, se acrescentarmos energia na forma de calor, mas a diminuir, se removermos energia na forma de trabalho realizado pelo sistema.
- D) a energia interna de um sistema tende a variar de forma negativa, se acrescentarmos energia na forma de calor, e a diminuir, se removermos energia na forma de trabalho realizado pelo sistema.
- E) a energia interna de um sistema tende a variar de forma positiva, se acrescentarmos energia na forma de trabalho, e a diminuir, se removermos energia na forma de calor realizado pelo sistema.
A alternativa correta é letra B) a energia interna de um sistema tende a aumentar, se acrescentarmos energia na forma de calor, e a diminuir, se removermos energia na forma de trabalho realizado pelo sistema.
A lei de conservação da energia aplicada à termodinâmica, também conhecida como a 1ª lei da termodinâmica, estabelece que um sistema pode trocar energia com o meio de duas formas: calor e trabalho, e que a quantidade total de energia transferida para um sistema é igual à variação de sua energia interna. Isso significa que a diferença entre a quantidade de calor Q trocada com o meio e o trabalho W realizado pelo sistema durante a transformação é igual à variação da energia interna Delta U, ou seja:
Delta U = Q - W tag1
Da equação (1), temos que a energia interna de um sistema tende a aumentar, se acrescentarmos energia na forma de calor, e a diminuir, se removermos energia na forma de trabalho realizado pelo sistema.
Portanto, a resposta correta é a alternativa (B).
1675) Sobre a grandeza física Q – W, correspondente à primeira lei da termodinâmica, é correto afirmar que
- A) independe do estado inicial e final.
- B) é a mesma para todos os processos.
- C) é dependente da trajetória realizada entre os estados inicial e final.
- D) não representa a variação de uma propriedade intrínseca do sistema.
- E) representa a energia externa de um sistema que está perdendo energia constantemente.
A alternativa correta é letra B) é a mesma para todos os processos.
A 1ª lei da termodinâmica estabelece que um sistema pode trocar energia com o meio de duas formas: calor e trabalho, e que a quantidade total de energia transferida para um sistema é igual à variação de sua energia interna. Isso significa que a diferença entre a quantidade de calor Q trocada com o meio e o trabalho W realizado pelo sistema durante a transformação é igual à variação da energia interna Delta U, ou seja:
Delta U = Q - W tag1
Logo, a questãotrata da grandeza física da energia interna. Assim, vamos analisar cada uma das alternativas:
a) independe do estado inicial e final. INCORRETA.
A energia interna é uma função de estado, ou seja, sua variação depende apenas dos estados inicial e final. Alternativa incorreta.
b) é a mesma para todos os processos. CORRETA.
Como a variação da energia interna depende apenas dos estados inicial e final, essa grandeza é igual para todos os processos que possuam o mesmos estados inicial e final. Alternativa correta.
c) é dependente da trajetória realizada entre os estados inicial e final. INCORRETA.
A energia interna independe da trajetória. Alternativa incorreta.
d) não representa a variação de uma propriedade intrínseca do sistema. INCORRETA.
A questão trata da energia interna, que é uma propriedade intrínseca (que faz parte da essência) da matéria. Alternativa incorreta.
e) representa a energia externa de um sistema que está perdendo energia constantemente. INCORRETA.
A questão trata da energia interna. Alternativa incorreta.
Portanto, a resposta correta é a alternativa (B).
1676) . Suponha que você está em uma cidade onde o período de inverno atinge valores de temperaturas extremamente baixos e você precisa construir uma casa que lhe dê proteção das baixas temperaturas do inverno. O material que você deve utilizar para atingir seu objetivo deverá ter
- A) valor de espessura e condutividade térmica bastante elevados e quase iguais para conseguir um valor de resistência térmica também elevado.
- B) razão entre espessura e condutividade térmica bastante elevada.
- C) espessura elevada e uma condutividade térmica zero.
- D) elevado valor de espessura e de condutividade térmica.
- E) espessura quase zero e condutividade térmica necessariamente igual a zero.
A alternativa correta é letra B) razão entre espessura e condutividade térmica bastante elevada.
Gabarito: B
Enunciado da questão:
Suponha que você está em uma cidade onde o período de inverno atinge valores de temperaturas extremamente baixos e você precisa construir uma casa que lhe dê proteção das baixas temperaturas do inverno. O material que você deve utilizar para atingir seu objetivo deverá ter:
Comentário da questão:
Para resolver essa questão, devemos ter em mente o conceito de potência térmica, que relaciona a quantidade de calor Delta Q transmitida por unidade de tempo Delta t na direção normal à área de seção reta A de um material de comprimento L e condutividade kappa, devido a uma diferença de temperatura Delta theta:
P_{term} = dfrac { Delta Q } { Delta t } = dfrac { kappa cdot A cdot Delta theta } { L } tag 1
Dessa maneira, o objetivo é diminuir P_{term} em função dos parâmetros do material utilizado. Então, vamos analisar cada uma das alternativas:
a) valor de espessura e condutividade térmica bastante elevados e quase iguais para conseguir um valor de resistência térmica também elevado. INCORRETA.
A equação (1) nos mostra que a potência térmica é diretamente proporcional à condutividade térmica do material. Então, com um valor elevado de kappa, o material utilizado não protegeria muito bem a casa das baixas temperaturas. Alternativa incorreta.
b) razão entre espessura e condutividade térmica bastante elevada. CORRETA.
Uma razão entre espessura e condutividade térmica bastante elevada significa elevar L e diminuir kappa na equação (1), o que diminuiria a quantidade de calor perdida pela casa, protegendo-a das baixas temperaturas. Alternativa correta.
c) espessura elevada e uma condutividade térmica zero. INCORRETA.
Não há materiais com condutividade térmica zero. Alternativa incorreta.
d) elevado valor de espessura e de condutividade térmica. INCORRETA.
Quanto maior a condutividade térmica, pior protegida estará a casa das temperaturas baixas. Alternativa incorreta.
e) espessura quase zero e condutividade térmica necessariamente igual a zero. INCORRETA.
Uma espessura quase zero levaria a uma potência térmica infinita, ou seja, o material não seria isolante térmico. Além disso, não há materiais de condutividade igual a zero. Alternativa incorreta.
1677) A matéria pode apresentar-se em três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. Ela pode mudar de um estado físico para outro com a variação de temperatura e pressão. Sobre este assunto, assinale a opção correta.
- A) Ao colocarmos uma roupa no varal, ocorrerá a ebulição da água;
- B) A liquefação ocorre quando os vapores de água retornam para o estado líquido;
- C) A fusão é o processo de mudança do estado líquido para o estado sólido;
- D) A naftalina e o gelo seco são exemplos de materiais que passam diretamente do estado líquido para gasoso.
A resposta correta é a letra B) A liquefação ocorre quando os vapores de água retornam para o estado líquido.
Para entender melhor essa resposta, vamos analisar o conceito de mudanças de estado físico. A matéria pode apresentar-se em três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. Ela pode mudar de um estado físico para outro com a variação de temperatura e pressão.
No caso da água, por exemplo, quando a temperatura aumenta, a água líquida pode se transformar em vapor de água, que é o estado gasoso. Esse processo é chamado de evaporação. Já quando a temperatura diminui, os vapores de água podem se condensar e se transformar novamente em água líquida, que é o processo de liquefação.
Portanto, a liquefação é o processo de mudança de estado físico de um gás para um líquido, como no caso dos vapores de água que se transformam em água líquida.
As outras opções não são corretas porque:
- A opção A está incorreta porque a ebulição é o processo de mudança de estado físico de um líquido para um gás, como no caso da água que se transforma em vapor de água quando é levada ao fogo.
- A opção C está incorreta porque a fusão é o processo de mudança de estado físico de um sólido para um líquido, como no caso do gelo que se derrete e se transforma em água líquida.
- A opção D está incorreta porque a naftalina e o gelo seco são exemplos de materiais que passam diretamente do estado líquido para o estado gasoso, processo chamado de sublimação.
Em resumo, a liquefação é o processo de mudança de estado físico de um gás para um líquido, como no caso dos vapores de água que se transformam em água líquida.
1678) Calor é uma forma de energia em trânsito, que se propaga de três maneiras: condução, convecção e radiação.
Assinale a alternativa que descreve radiação.
- A) A energia térmica que é transferida entre as partículas por meio de sua agitação térmica.
- B) A energia térmica transferida de uma região para outra do espaço por meio de ondas eletromagnéticas.
- C) A energia que se propaga por intermédio do calor.
- D) A energia térmica que é transferida de uma região para outra por meio de movimentação da matéria.
A resposta certa é a letra B) A energia térmica transferida de uma região para outra do espaço por meio de ondas eletromagnéticas.
Para entender melhor essa resposta, é importante lembrar que a radiação é uma forma de transferência de energia que não envolve contato direto entre as partículas. Ela ocorre quando a energia é transmitida de uma região para outra através de ondas eletromagnéticas, como a luz e as ondas de rádio.
Essa definição é fundamentalmente diferente das outras opções apresentadas. A opção A) A energia térmica que é transferida entre as partículas por meio de sua agitação térmica é uma descrição da condução, que é outro tipo de transferência de energia térmica.
A opção C) A energia que se propaga por intermédio do calor não é uma definição precisa de radiação, pois o calor pode se propagar por meio de condução ou convecção, e não apenas por radiação.
A opção D) A energia térmica que é transferida de uma região para outra por meio de movimento da matéria é uma descrição da convecção, que é outro tipo de transferência de energia térmica.
Portanto, apenas a opção B) A energia térmica transferida de uma região para outra do espaço por meio de ondas eletromagnéticas é a definição correta de radiação.
1679) Em um laboratório, um termômetro mede a temperatura do ambiente e indica 33 ºC. Que valor indicaria um termômetro graduado na escala Fahrenheit, nesse mesmo ambiente e instante?
- A) 90,6 ºF
- B) 92,0 ºF
- C) 91,4 ºF
- D) 91,0 ºF
- E) 93,3 ºF
A alternativa correta é letra C) 91,4 ºF
Gabarito: C
Em um laboratório, um termômetro mede a temperatura do ambiente e indica 33 ºC. Que valor indicaria um termômetro graduado na escala Fahrenheit, nesse mesmo ambiente e instante?
Resolução:
As escalas termométricas são utilizadas para medir a temperatura dos corpos. Para encontrar a relação correta entre as escalas termométricas, é preciso conhecer pelo menos 2 pontos em comum. A figura abaixo traz uma relação entre as escalas Celsius e Fahrenheit para alguns pontos como o ponto de fusão e de ebulição da água ao nível do mar:
Então, por proporção, podemos encontrar uma equação que relacione dois valores para a mesma temperatura nas diferentes escalas:
dfrac { T_F - 32 } { 212 - 32 } = dfrac { T_C - 0 } { 100 - 0 }
dfrac { T_F - 32 } { 180 } = dfrac { T_C } { 100 }
T_F = dfrac { 180 } { 100 } T_C + 32
Então, quando T_C = 33 °C, temos que:
T_F = dfrac { 180 } { 100 } cdot 33 + 32
T_F = 91,4°F
Portanto, a resposta correta é a alternativa (C).
1680) Em um laboratório de pesquisa, é utilizado nitrogênio líquido para refrigerar ambientes onde amostras são submetidas à investigação. A temperatura de ebulição desse gás, a pressão normal, é de 77 K, o que equivale a:
- A) - 196 ºC
- B) -190 ºC
- C) - 350 ºC
- D) - 195 ºC
- E) - 273 ºC
A alternativa correta é letra A) - 196 ºC
Gabarito: A
Em um laboratório de pesquisa, é utilizado nitrogênio líquido para refrigerar ambientes onde amostras são submetidas à investigação. A temperatura de ebulição desse gás, a pressão normal, é de 77 K, o que equivale a:
Resolução:
As escalas termométricas são utilizadas para medir a temperatura dos corpos. Para encontrar a relação correta entre as escalas termométricas, é preciso conhecer pelo menos 2 pontos em comum. A figura abaixo traz uma relação entre as escalas Celsius e Kelvin para alguns pontos como o ponto de fusão e de ebulição da água ao nível do mar:
Então, por proporção, podemos encontrar uma equação que relaciona dois valores para a mesma temperatura nas diferentes escalas:
dfrac { T_C - 0 } { 100 - 0 } = dfrac { T_K - 273 } { 373 - 273 }
dfrac { T_C } { 100 } = dfrac { T_K -273 } { 100 }
T_C = T_K - 273
Então, quando T_K = 77 , K, temos que:
T_C = 77 - 273
T_C = - 196 °C
Portanto, a resposta correta é a alternativa (A).