Questões Sobre Termologia - Física - concurso

A alternativa correta é letra D) 20 min

Gabarito: D

Primeiramente, vamos calcular a quantidade de calor para derreter todo o gelo, utilizando a equação do calor latente:

Q = mL

De acordo com o enunciado, temos que m = 200 , g = 0,2 , kg. Logo,

Q = 0,2 cancel {kg} cdot 333 dfrac { kJ } { cancel {kg} }

Q = 66,6 , kJ

Sabendo a taxa que a fonte de calor transmite para a compressa, podemos calcular o intervalo de tempo da seguinte maneira:

P = dfrac Q { Delta t }

Logo,

3,33 dfrac { cancel {kJ} } { min } = dfrac { 66,6 cancel {kJ} } { Delta t }

Delta t = 20 , min

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

A alternativa correta é letra C) 8,0 °C

Gabarito: C

Os dados sobre a informação nutricional indicam que um copo de 200 mL de certo refrigerante dietético possui 4,0 kcal, onde 1 kcal = 10^3 cal. Se toda esta quantidade de energia fosse fornecida na forma de calor a 500 gramas de água, em quantos graus a temperatura da água se elevaria? Dado: calor específico da água = 1,0 cal/g.°C.

Resolução:

Para resolver essa questão, devemos lembrar que o calor sensível, que é utilizado para variar a temperatura de uma substância, é dado por:

Q = m c Delta theta tag 1

Onde m é a massa da substância, c é seu calor específico e Delta theta é a variação da temperatura.

De acordo com o enunciado, o copo de refrigerante possui 4,0 kcal. Como 1 kcal = 10^3 cal, podemos afirmar que a energia na forma de calor fornecida é Q = 4 times 10^3 , cal. Então, para uma massa de água m = 500 , g, a equação (1) se torna:

4 times 10^3 cancel {cal} = 500 cancel g cdot 1,0 dfrac { cancel {cal} } { cancel g °C } Delta theta

Delta theta = dfrac { 4 times 10^3 } { 500 } °C

Delta theta = 8 °C

Portanto, a resposta correta é a alternativa (c)  8,0 °C.

A alternativa correta é letra E) 5,0 h

Gabarito: E

No verão, várias cidades brasileiras atingem um nível de umidade relativa do ar inferior a 30%. Esta situação é particularmente prejudicial para crianças e idosos.

Para minimizar os efeitos da baixa umidade relativa do ar, pessoas utilizam vaporizadores de água para aumentar a umidade do ambiente. Certo vaporizador tem capacidade para 4,5 L de água. Sabendo que este vaporizador tem potência elétrica de 500 W, calcule por quanto tempo ele produzirá vapor quando ligado inicialmente com a sua capacidade máxima de água. Despreze o tempo que o vaporizador leva para aquecer a água da temperatura ambiente até 100 ^oC.

Dados: calor latente de vaporização da água L_v = 2000 kJ/kg; densidade da água d_A = 1000 kg/m³; 1 L = 10⁻³ m³.

Resolução:

Sabemos que a potência de um aparelho é dada pela energia consumida por unidade de tempo, ou seja,

P = dfrac E { Delta t }

Portanto, sabendo a potência do vaporizador, devemos encontrar a quantidade de energia consumida pelo aparelho. Como essa energia será usada para vaporizar a água, desprezando-se as perdas, podemos afirmar que a energia E corresponde à quantidade de calor necessária para se vaporizar toda a água que está armazenada nele. Então, a equação acima se torna:

P = dfrac { Q_{latente} } { Delta t }

Lembrando que o calor latente é dado por Q_{latente} = mL, onde m é a massa e L é o calor latente, temos que:

Q_{latente} = m_A cdot L_v

Sendo v o volume de água e d_A sua densidade, temos que:

Q_{latente} = v cdot d_A cdot L_v

Como d_A = 1000 kg/m³ e 1 L = 10⁻³ m³, a massa de água é dada por

Q_{latente} = 4,5 cancel L cdot dfrac { 10^{-3} cancel {m^3 } } { cancel L } cdot dfrac { 1000 cancel {kg} } { cancel {m^3 } } cdot dfrac { 2.000 kJ } { cancel { kg} }

Q_{latente} = 9.000 , kJ

Então, o tempo que ele produzirá vapor quando ligado inicialmente com a sua capacidade máxima de água é dado por:

Delta t = dfrac { Q_{latente} } { P }

Delta t = dfrac { 9 times 10^3 cancel J } { 500 cancel J /s }

Delta t = 18.000 , s

Logo,

Delta t = 18.000 cancel s cdot dfrac { 1 cancel {min} } { 60 cancel s } cdot dfrac { 1 , h } { 60 cancel {min} }

Delta t = 5,0 , h

Portanto, a resposta correta é a alternativa (e) 5,0 h.

A alternativa correta é letra C) há troca constante de calor da pele para a camada de ar.

Gabarito: C

Em regiões mais frias, é usual utilizar o parâmetro “Sensação Térmica” para definir a temperatura percebida pelas pessoas. A exposição da pele ao vento é uma das variáveis que compõem esse parâmetro. Se durante essa exposição, a camada de ar em contato com a pele é constantemente renovada por outra com uma temperatura menor do que a pele, pode-se afirmar corretamente que

Resolução:

De acordo com a lei zero da termodinâmica, o calor somente flui de um corpo para outro quando não há equilíbrio térmico entre eles, ou seja, só há transferência de calor quando os corpos se encontram a temperaturas diferentes. Assim, como a pele está exposta à massa de ar a uma temperatura diferente, há troca de calor entre a pele e o ar. Como essa camada de ar em contato com a pele é constantemente renovada, essa troca é constante.

Além disso, de acordo com a segunda lei da termodinâmica e utilizando-se o enunciado de Clausius, podemos afirmar que que o calor flui espontaneamente de um corpo de temperatura mais alta para um corpo de temperatura menor. Nesse caso, o fluxo de calor tem sentido da pele para a camada de ar, já que o ar está a uma temperatura menor do que a pele.

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

A alternativa correta é letra D) a quantidade de combustível, em quilogramas, é menor

Gabarito: D

Um caminhão, utilizado no abastecimento de aviões, recebe em seu reservatório a quantidade exata de combustível, medida em quilogramas, necessária para um avião realizar um voo. Essa quantidade de combustível, logo após ser colocado no reservatório do caminhão, tem exatamente o mesmo volume do reservatório do avião. Até chegar ao avião, o combustível, dentro do reservatório do caminhão, sofre uma dilatação volumétrica sem transbordar.

Não percebendo a dilatação, o responsável realiza o abastecimento apenas se preocupando em preencher todo o volume do reservatório do avião. Podemos afirmar corretamente que

a) a densidade do combustível, com a dilatação, não se altera. INCORRETA.

Sabemos que a densidade é razão entre a massa e o volume, ou seja:

d = dfrac m V

Devido à alteração da temperatura, o volume de combustível sofreu alteração, mas a sua massa se manteve constante. Como a densidade e o volume são inversamente proporcionais, um aumento no volume implica na diminuição de densidade. Logo, a densidade do combustível, devido à dilatação, se alterou. Alternativa incorreta.

b) a quantidade de combustível, em quilogramas, colocada no avião é maior. INCORRETA.

Antes de ser colocado no reservatório do caminhão, a quantidade de combustível recebida tinha o mesmo volume do reservatório do avião. Devido à dilatação volumétrica, essa quantidade de combustível passa a ocupar um volume maior do que o reservatório do avião. Dessa forma, quando o reservatório do avião estiver cheio, ainda sobrará combustível no caminhão. Logo, a quantidade de combustível, em quilogramas, colocada no avião é menor. Alternativa incorreta.

c) o avião conseguirá completar o voo. INCORRETA.

Como mencionamos na alternativa (b), a quantidade de combustível em massa presente no reservatório do avião é menor do que a quantidade recebida pelo caminhão. Como essa quantidade é menor do que a necessária para o avião realizar o voo, o avião NÃO conseguirá completar o voo. Alternativa incorreta.

d) a quantidade de combustível, em quilogramas, é menor. CORRETA.

Como mencionamos na alternativa (b), a quantidade de combustível em massa presente no reservatório do avião é menor do que a quantidade recebida pelo caminhão.  Alternativa correta.

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

A alternativa correta é letra D) 307500

Gabarito: D

Em um recente trabalho, os pesquisadores de uma instituição concluíram que 500 mL do total de água pura utilizada durante o processo de fabricação de um copo plástico são “perdidos” devido a mudança do estado líquido para o estado de vapor a 100 °C.

Em termos de energia, essa quantidade de água pura “perdida” equivale, em calorias, a ____.

Considere:

1 – que a água pura, antes de entrar no processo de fabricação, está a 25 °C;

2 – calor específico da água pura igual a 1 cal/g°C;

3 – calor latente de vaporização da água pura igual a 540 cal/g; e

4 – a densidade da água pura igual a 1 g/cm³.

Resolução:

O calor total perdido nesse processo consiste no calor Q_1 necessário para elevar a temperatura de 500 ml de água de 25°C até 100°C, somado ao calor Q_2 necessário para evaporar essa mesma quantidade de água. Então, podemos calcular Q_1 da seguinte maneira:

Q_1 = m c Delta theta

Como a densidade da água pura igual a 1 g/cm³ e 1ml = 1 cm³, temos que m = 500 , g, c = 1,0 , cal /g°C e Delta theta = 100°C - 25°C = 75°C. Assim, a equação acima se torna:

Q_1 = 500 cdot 1 cdot 75

Q_1 = 37500 , cal

Agora, vamos calcular o calor necessário perdido na mudança do estado líquido para o estado de vapor:

Q_2 = m L

Q_2 = 500 cdot 540

Q_2 = 270000 , cal

Então, temos que:

Q_{total} = Q_1 + Q_2 = 37500 + 270000

Q_{total} = 307500 , cal

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

A alternativa correta é letra B) 25200

1º PASSO - Calcular o valor da massa a partir da fórmula de densidade:

d=frac{m}{V}

10^{3}=frac{m}{4.10^{-4}}

m=4.10^{-1}~kg

2º PASSO - Aplicar a fórmula de quantidade de calor:

Q=m.c. Delta t

Q=0,4.4200. left( 95-80 right)

Q=25200 J

3º PASSO - Calcular a potência (considerando o tempo de 1 segundo)

Pot=frac{Q}{t}

Pot=frac{25200~J}{text{1 s}}

Pot=25200 W