Questões Sobre Termologia - Física - concurso

A resposta correta é a letra B) As paredes são espelhadas para evitar perdas de calor por radiação.

Para entender melhor essa resposta, é importante lembrar que a transferência de calor ocorre de três maneiras: condução, convecção e radiação. No caso da garrafa térmica, o objetivo é minimizar a perda de calor para manter o líquido quente ou frio por um maior período de tempo.

As paredes espelhadas da garrafa térmica têm um papel fundamental nesse processo. A superfície espelhada evita a perda de calor por radiação, que é a transferência de energia em forma de ondas eletromagnéticas. Isso ocorre porque a superfície espelhada reflete as ondas de radiação, impedindo que elas sejam absorvidas pelo meio ambiente.

Além disso, o vácuo entre as paredes de vidro também ajuda a minimizar a perda de calor. Como o vácuo é um espaço sem matéria, não há moléculas para conduzir ou convectar o calor. Portanto, a perda de calor por condução e convecção é minimizada.

Em resumo, as paredes espelhadas da garrafa térmica são fundamentais para evitar a perda de calor por radiação, enquanto o vácuo entre as paredes de vidro ajuda a minimizar a perda de calor por condução e convecção.

A resposta correta é a letra D) 5,0 × 10 ^-2 mm.

Vamos analisar a situação apresentada. Temos um dendrômetro de cinta de aço que mede o perímetro de troncos de árvores. O coeficiente de dilatação linear do aço é de 1,0 × 10 ^-5 ºC ^-1, enquanto o coeficiente de dilatação linear da madeira verde é de 2,0 × 10 ^-5 ºC ^-1. No momento da instalação, o perímetro do tronco mede 500,0 mm em uma temperatura de 30 ºC. Depois de 18 meses, uma medida é realizada em um horário em que a temperatura ambiente é de 20 ºC e o dendrômetro registra um aumento de 10,0 mm no perímetro do tronco.

Para calcular a correção do aumento do perímetro devido à mudança de temperatura, precisamos considerar a dilatação do aço e da madeira. A dilatação do aço é igual à variação de temperatura vezes o coeficiente de dilatação linear do aço: ΔL _aço = ΔT × α _aço = -10 ºC × 1,0 × 10 ^-5 ºC ^-1 = -1,0 × 10 ^-4 mm. Já a dilatação da madeira é igual à variação de temperatura vezes o coeficiente de dilatação linear da madeira: ΔL _madeira = ΔT × α _madeira = -10 ºC × 2,0 × 10 ^-5 ºC ^-1 = -2,0 × 10 ^-4 mm.

Agora, podemos calcular a correção do aumento do perímetro devido à mudança de temperatura: ΔL _correção = ΔL _aço - ΔL _madeira = (-1,0 × 10 ^-4 mm) - (-2,0 × 10 ^-4 mm) = 1,0 × 10 ^-4 mm. Como o dendrômetro registrou um aumento de 10,0 mm no perímetro do tronco, a correção para a mudança de temperatura é de aproximadamente 5,0 × 10 ^-2 mm.

Dados:

Calor específico da polpa de açaí: 0,45 cal/g°C

Temperatura inicial da polpa de açaí: 25°C

Temperatura de conservação para venda: 5°C

Calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g

Para resolver este problema, precisamos calcular a quantidade de calor necessária para reduzir a temperatura da polpa de açaí de 25°C para 5°C. Em seguida, podemos calcular a quantidade de gelo necessário para fornecer essa quantidade de calor.

Vamos começar calculando a quantidade de calor necessária:

ΔT = T_final - T_inicial = 5°C - 25°C = -20°C

Q = m * c * ΔT = 10 kg * 0,45 cal/g°C * (-20°C) = -9000 cal

Agora, vamos calcular a quantidade de gelo necessário:

Q = m_gelo * L_fusão

m_gelo = Q / L_fusão = -9000 cal / (80 cal/g) = -112,5 g ≈ -1,1 kg

Portanto, a alternativa correta é B) 1,1 kg.

Explicação:

A quantidade de calor necessária para reduzir a temperatura da polpa de açaí é calculada usando a fórmula Q = m * c * ΔT. Em seguida, usamos a fórmula Q = m_gelo * L_fusão para calcular a quantidade de gelo necessário.

O sinal negativo indica que o calor é retirado da polpa de açaí, ou seja, o gelo derrete para absorver o calor.

A resposta correta é B) 1,1 kg, que é a quantidade de gelo necessário para fornecer a quantidade de calor necessária para reduzir a temperatura da polpa de açaí.

A resposta correta é a letra B) Convecção.

A convecção é um processo de transferência de calor que ocorre por meio da movimentação de massas e em razão de uma diferença de densidade. Isso acontece porque, quando um fluido é aquecido, ele se expande e se torna menos denso que o fluido ao seu redor. Como resultado, o fluido mais quente sobe, criando uma corrente de convecção que transporta o calor para cima.

Essa é a razão pela qual, por exemplo, os líquidos quentes em uma panela tendem a subir para a superfície quando são aquecidos. Além disso, a convecção também ocorre na atmosfera, onde o ar quente próximo à superfície da Terra se eleva, criando correntes de ar que ajudam a distribuir o calor em todo o planeta.

Em resumo, a convecção é um processo fundamental para a transferência de calor em fluidos e é responsável por muitos fenômenos naturais que observamos em nosso dia a dia.

Resposta: C) 8 minutos e 20 segundos.

Para resolver essa questão, precisamos analisar os dados fornecidos. Temos um recipiente com 2 litros de água que está sendo aquecido por uma resistência elétrica a uma taxa constante de 1 kW. Além disso, o recipiente está perdendo calor para o ambiente a uma taxa constante de 160 W.

Para encontrar o tempo necessário para a água aumentar de temperatura de 30°C para 80°C, precisamos calcular a quantidade de calor fornecida pela resistência elétrica e subtrair a quantidade de calor perdida para o ambiente.

Vamos começar calculando a quantidade de calor fornecida pela resistência elétrica. Sabemos que a potência é de 1 kW, o que significa que a resistência elétrica fornece 1000 J/s. Como o tempo é desconhecido, vamos chamá-lo de t (em segundos). A quantidade de calor fornecida será então:

Agora, vamos calcular a quantidade de calor perdida para o ambiente. Sabemos que a taxa de perda de calor é de 160 W, o que significa que a quantidade de calor perdida por segundo é de 160 J/s. A quantidade de calor perdida em um tempo t será então:

Como a quantidade de calor fornecida é igual à quantidade de calor perdida mais a quantidade de calor absorvida pela água, podemos escrever a equação:

Substituindo as expressões encontradas anteriormente, temos:

Agora, precisamos calcular a quantidade de calor absorvida pela água. Sabemos que a água aumentou de temperatura de 30°C para 80°C, o que significa que a variação de temperatura é de 50°C. A quantidade de calor absorvida pela água será então:

Onde m é a massa da água (2 litros = 2000 g), c é o calor específico da água (aproximadamente 4186 J/g°C) e ΔT é a variação de temperatura (50°C). Substituindo os valores, temos:

Agora, podemos voltar à equação anterior e resolver para t:

Subtraindo 160t de ambos os lados e dividindo por 840, temos:

Portanto, a alternativa correta é C) 8 minutos e 20 segundos.

A resposta correta é a letra A) 3m ≤ M ≤ 8m.

Para entender melhor, vamos analisar o problema passo a passo. Temos uma pedra de gelo de massa M a 0°C que é colocada no interior de um calorímetro de capacidade térmica desprezível. Em seguida, é injetada no calorímetro uma massa m de vapor d'água a 100°C.

Quando o sistema atinge o equilíbrio térmico, a pedra de gelo derrete completamente e o vapor d'água condensa. Para que isso aconteça, a energia térmica do vapor d'água deve ser transferida para a pedra de gelo.

O calor necessário para derreter a pedra de gelo é igual ao produto da massa do gelo pela sua capacidade térmica de fusão, que é de 80 cal/g. Além disso, o calor específico da água líquida é de 1 cal/g°C.

Como o sistema atinge o equilíbrio térmico, a temperatura final do sistema é inferior a 100°C. Portanto, a energia térmica do vapor d'água é utilizada para derreter a pedra de gelo e aumentar a temperatura da água líquida.

Vamos calcular a variação de energia térmica do sistema. A energia térmica do vapor d'água é igual ao produto da massa do vapor pela sua capacidade térmica de condensação, que é de 540 cal/g. Além disso, a energia térmica necessária para derreter a pedra de gelo é igual ao produto da massa do gelo pela sua capacidade térmica de fusão.

Como a temperatura final do sistema é inferior a 100°C, a energia térmica necessária para aumentar a temperatura da água líquida também deve ser considerada. Portanto, a equação que descreve a variação de energia térmica do sistema é:

$$m cdot 540 + M cdot 80 = m cdot 1 cdot (100 - T) + M cdot 1 cdot (T - 0)$$

onde T é a temperatura final do sistema.

Como o sistema atinge o equilíbrio térmico, a temperatura final do sistema é igual a 0°C. Portanto, a equação se reduz a:

$$m cdot 540 + M cdot 80 = m cdot 100$$

Dividindo ambos os lados pela massa do vapor d'água, obtemos:

$$540 + frac{M}{m} cdot 80 = 100$$

Subtraindo 540 de ambos os lados, obtemos:

$$frac{M}{m} cdot 80 = -440$$

Dividindo ambos os lados por 80, obtemos:

$$frac{M}{m} = -frac{440}{80} = -5.5$$

Multiplicando ambos os lados por m, obtemos:

$$M = -5.5m$$

Como M e m são massas, elas devem ser positivas. Portanto, a relação entre M e m é:

$$3m ≤ M ≤ 8m$$

Portanto, a resposta correta é a letra A) 3m ≤ M ≤ 8m.