Questões Sobre Termologia - Física - concurso

A alternativa correta é letra E) As afirmativas I, II e IV estão corretas.

Gabarito da banca: LETRA E.

Gabarito sugerido pelo professor: LETRA B.

Vamos analisar cada uma das alternativas:

Incorreta. O calor não é uma grandeza que mede o estado de agitação das moléculas. Ele é uma forma de energia em trânsito que ocorre associado à diferença de temperatura entre corpos.

Correta. A temperatura é de fato o fator que mede a agitação das moléculas em um corpo. Quando as moléculas estão mais agitadas, a temperatura é mais alta, e quando estão menos agitadas, a temperatura é mais baixa.

Incorreta. De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor flui naturalmente de um corpo com maior temperatura para outro com menortemperatura.

Correta. Embora o joule seja a unidade padrão do Sistema Internacional (SI) para energia, a caloria é frequentemente usada para representar o calor em estudos práticos de termologia.

Portanto, a resposta correta é a alternativa (b) Somente as afirmativas II e IV estão corretas.

A alternativa correta é letra B) alto calor específico, que permite que ela retire muito calor do objeto para esquentá-la.

Pessoal a característica que faz a água ser boa para apagar incêndios é o seu alto calor específico devido a presença de pontes de hidrogênio em sua estrutura.

Com isso, pequenas quantidades de água absorvem grandes quantidade de calor até vaporizar (por isso que ela evapora a 100 graus Celsius, que é uma temperatura muito alta.

a)  alta condutibilidade térmica, que permite que ela receba calor rapidamente.
ERRADO. Não é a alta condutibilidade. Alta condutibilidade está presente em materiais metálicos (por isso frigideiras são feitas de metal, para aquecer rapidamente).

b)  alto calor específico, que permite que ela retire muito calor do objeto para esquentá-la.
CORRETA. Conforme explicado acima.

c)  baixa capacidade térmica, que retira muito calor do objeto antes de esquentá-la.
ERRADO. Capacidade térmica é uma qualidade dos recipientes caloríficos. Quanto mais baixa, menos ele esquenta.

d)  alto índice de dilatação térmica, que permite que ela se expanda e contenha o fogo.
ERRADO. A água não dilata com o aquecimento e isso não auxiliaria na contenção do fogo.

Gabarito: LETRA B.

A alternativa correta é letra A) 2 alpha+alpha^2 Delta T

Podemos calcular a área inicial A_i como sendo:

A_i = l_i^2

Após a dilatação, temos a área final como sendo:

A_f = l_f^2

Calculando a área final em função do comprimento l final:

l_f = l_i times (1 + alpha times Delta T)

A_f = [l_i times (1 + alpha times Delta T)]^2

A_f = l_i^2 times (1 + 2 alpha Delta T + alpha^2 Delta T^2)  

Buscando a fórmula do enunciado, temos:

Delta A= Ak Delta T

A_f - A_i = Ak Delta T

Como a área inicial equivale ao comprimento inicial ao quadrado:

l_i^2 times (1 + 2 alpha Delta T + alpha^2 Delta T^2) - l_i^2 = A_ik Delta T

l_i^2 times (1 + 2 alpha Delta T + alpha^2 Delta T^2 - 1)= A_ik Delta T

A_i times (2 alpha Delta T + alpha^2 Delta T^2)= A_ik Delta T

Eliminado a área inicial e a variação de temperatura:

(2 alpha + alpha^2 Delta T)= k

Gabarito: LETRA A.

A alternativa correta é letra C) no alto de uma montanha, pois a pressão atmosférica é menor que ao nível do mar.

Lembremos que ponto de ebulição (PE) de uma substância é a temperatura necessária para que ela passe do estado líquido para o gasoso.  

Em relação a uma panela comum, a temperatura de ebulição da água em seu interior, ao nível do mar, é de 100^circC.

A pressão interna dos vapores de água numa panela de pressão produz a elevação da temperatura de ebulição da água, tornando-a superior a 100^circC, acelerando o cozimento dos alimentos.

Entretanto, no alto de uma montanha, a pressão atmosférica é menor do que ao nível do mar.  Isso implica também numa menor temperatura de ebulição da água no interior de uma panela comum.  Para o cozimento dos alimentos, isso não seria interessante, pois tornaria o cozimento menos eficiente.

Sendo assim, podemos afirmar que uma panela de pressão sempre terá um cozimento mais eficiente do que uma panela comum.  E se panela comum estiver no alto de uma montanha, o cozimento de uma panela de pressão ao nível do mar se tornaria ainda mais eficiente.

Desse modo, passemos as alternativas:

a)  ao nível do mar, pois a pressão atmosférica é menor que no alto de uma montanha.  A pressão atmosférica é maior ao nível do mar.  Além do mais, a eficiência da panela de pressão se torna ainda eficiente quando comparada com uma panela comum no alto de uma montanha.
 

b)  no alto de uma montanha, pois a pressão atmosférica é maior que ao nível do mar.  No alto de uma montanha a pressão atmosférica diminui.
 

c)  no alto de uma montanha, pois a pressão atmosférica é menor que ao nível do mar.  Esse é o nosso gabarito!
 

d)  ao nível do mar, pois a pressão atmosférica é maior que no alto de uma montanha.  A eficiência da panela de pressão se torna ainda eficiente quando comparada com uma panela comum no alto de uma montanha.

Gabarito: Letra C.  

A alternativa correta é letra D) menor calor específico comparado ao de concreto.

Gabarito: Letra D.
 

Nossa questão trata do tema Termologia e precisaremos saber também o conceito de calor específico de uma material.  

Quando um material recebe energia em forma de calor, fazendo-o variar sua temperatura estamos tratando do assunto: Quantidade de calor sensível Q.

A quantidade de calor sensível é dada pela expressão:

Q=mcdot ccdot Delta{theta} tag 1

Onde m é a massa em Kg, c é calor específico do material (dfrac{Cal}{gcdot ,^circ C}) e Delta{theta} é a variação de temperatura em ^circ C.

E o calor específico? Calor específico é quantidade de calor necessário para elevar a temperatura de 1g de um determinado material em 1,^circ C.

Vamos isolar a temperatura na Eq. 1:

Delta{theta} = dfrac{Q}{mcdot c} tag 2

Observe que na Eq. 2, a razão dfrac{Q}{m} é uma constante, pois tanto no ferro quanto no concreto esses grandezas são as mesmas.  Desse modo, como a questão afirma que a variação da temperatura no ferro é maior do que no concreto, analisando a Eq. 2, concluímos que isso só pode ocorrer se o calor específico do ferro c_{ef} for menor do que o calor específico do concreto c_{ec}. 

Analisemos as alternativas:

....tal fenômeno é explicado pelo fato de o bloco de ferro apresentar
 

a)  maior calor específico comparado ao de concreto.  O calor específico deve ser menor.
 

b)  maior capacidade térmica que o de concreto.  A capacidade térmica é a grandeza que resulta da razão entre a quantidade de calor recebida por um corpo e a variação de temperatura.  Então, a capacidade térmica do ferro é menor do que a do concreto.
 

c)  a mesma capacidade térmica do bloco de concreto. Idem letra b)
 

d)  menor calor específico comparado ao de concreto.  Esse é o nosso gabarito! 

A alternativa correta é letra B) há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro, há perda de energia térmica da mistura.

Gabarito: Letra B.

Quando dos corpos com diferentes temperaturas são colocados em contato (ou misturados) sempre há transferência de energia térmica do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura.  Esse processo continua até que os corpos alcancem o equilíbrio térmico.

Entretanto, mesmo após alcançar o equilíbrio térmico, um sistema pode perder energia térmica para, por exemplo, o meio ambiente ou algum outro corpo ou superfície de contato no qual haja a transferência de calor.  

Sendo assim, analisemos as alternativas:

...é correto afirmar que
 

a)  há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro, há somente ganho de energia térmica da mistura.  Na mistura, há ganho de energia pelo corpo com menor temperatura e perda para o corpo com maior temperatura.
 

b)  há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro, há perda de energia térmica da mistura.  Esse é o nosso gabarito!
 

c)  não há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro, há perda de energia térmica da mistura. Há sim transferência de calor da água quente para a fria.
 

d)  não há transferência de calor da água quente para a fria no misturador e, no trecho entre o misturador e a saída do chuveiro, há ganho de energia térmica da mistura. Idem respostas anteriores.  

A alternativa correta é letra D) Uma peça é composta por aço e a outra por prata.

A equação para a dilatação térmica linear é:

Delta L = L_0 ,alpha, Delta T

Onde (Delta L) é a dilatação do material, (L_0) o comprimento inicial, (alpha) o coeficiente de dilatação linear do material e (Delta T) a variação de temperatura. O gráfico nos dá no eixo vertical a grandeza (Delta L/L_0), vamos isolar esse termo na equação acima: 

dfrac{Delta L}{L_0} = alpha , Delta T

Agora isolamos (alpha) para podermos comparar com a tabela:

alpha = dfrac{Delta L/L_0}{Delta T}

Chamando a linha tracejada do gráfico de Material I, escolhemos um ponto em que consigamos identificar os valores da ordenada e da abscissa.

Para o material I podemos escolher o ponto destacado no gráfico em azul. Os valores das coordenadas deste ponto são:

Delta T = 80^circ C ;;; rightarrow;;; Delta L/L_0 = 1,555times 10^{-3}

Substituindo na equação:

alpha = dfrac{1,555times 10^{-3}}{80}

alpha = 0,019times10^{-3}

alpha = 1,9times 10^{-5},,^circ C^{-1}

Comparando com a tabela dada, o material que possui coeficiente de dilatação linear de 1,9times 10^{-5},,^circ C^{-1} é a prata. Analisando as alternativas, a única que consta que uma das peças é de prata é a alternativa d. Poderíamos parar por ai, porém vamos conferir qual a composição da outra peça.

Agora para checar o Material II (gráfico de linha cheia) vamos utilizar o ponto destacado em verde no gráfico. As coordenadas deste ponto são:

Delta T = 140^circ C ;;; rightarrow;;; Delta L/L_0 = 1,555times 10^{-3}

Substituindo na equação:

alpha = dfrac{1,555times 10^{-3}}{140}

alpha = 0,011times10^{-3}

alpha = 1,1times 10^{-5},,^circ C^{-1}

Comparando com a tabela, o material que possui coeficiente de dilatação linear de  1,1 times 10^{-5},,^circ C^{-1} é o aço.

Portanto, é correto afirmar que uma peça é composta por aço e a outra por prata.

A alternativa correta é letra D) A aferição da temperatura de um corpo com um termômetro de mercúrio demora porque é necessário que o termômetro entre em equilíbrio térmico com este corpo.

Com base nas propriedades físicas associadas aos diferentes tipos de termômetros e nos conhecimentos de Mecânica Ondulatória, é correto afirmar:

a)  A radiação infravermelha é uma onda mecânica e não se propaga no vácuo.

ERRADO:  

A radiação infravermelha é uma onda eletromagnética e pode se propagar no vácuo.

b)  A radiação ultravioleta tem menor frequência que a infravermelha.

ERRADO: 

A radiação ultravioleta tem maior frequência que a infravermelha.

c)  Um termômetro de mercúrio usa, como propriedade termométrica, a resistência elétrica do mercúrio e do vidro que o contém.

ERRADO

Um termômetro de mercúrio usa, como propriedade termométrica, a dilatação térmica do mercúrio e do vidro que o contém.

d)  A aferição da temperatura de um corpo com um termômetro de mercúrio demora porque é necessário que o termômetro entre em equilíbrio térmico com este corpo.

CORRETA

e)  Radiação e condução térmica são as únicas formas de propagação de calor.

ERRADO

O calor pode se propagar também por convecção.

GABARITO LETRA D

A alternativa correta é letra C) 0,5 litro.

Para calcularmos a quantia que transborda, precisamos calcular o coeficiente de  variação volumétrica aparente, pois por meio dele, que encontraremos a quantia de líquido derramada.

gamma_{gas} = gamma_{ap} + gamma_{tanq}

gamma_{ap} = 1,212 times 10^{-3}

Delta V_{derramado} = V_0 times gamma_{ap} times Delta T

Delta V_{derramado} = 40 times 1,212 times 10^{-3} times 10

Delta V_{derramado} = 0,4848 , L

Gabarito, portanto, LETRA C.