Questões Sobre Termologia - Física - concurso
1911) A água é comumente utilizada para o controle de temperatura de motores de automóveis, pois ela possui, como propriedade,
- A) alto calor específico.
- B) baixo coeficiente de autodifusão.
- C) alta viscosidade.
- D) baixo coeficiente de dilatação.
- E) constante dielétrica nula.
A resposta correta é a letra A) alto calor específico.
Para entender por que a água é comumente utilizada para o controle de temperatura de motores de automóveis, é necessário analisar as propriedades termofísicas da água. O alto calor específico da água é uma das principais razões pelas quais ela é utilizada para esse propósito.
O calor específico de uma substância é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1 kg da substância em 1°C. A água tem um alto calor específico, o que significa que ela é capaz de absorver e liberar uma grande quantidade de calor sem que sua temperatura varie muito. Isso faz com que ela seja muito eficaz em absorver o calor gerado pelo motor e dissipá-lo para o meio ambiente, o que ajuda a manter a temperatura do motor estável.
Além disso, o alto calor específico da água também ajuda a prevenir a formação de bolhas de vapor no sistema de refrigeração do motor. Quando a água é utilizada como fluido de refrigeração, ela pode absorver o calor gerado pelo motor e dissipá-lo para o meio ambiente sem que sua temperatura varie muito. Isso ajuda a prevenir a formação de bolhas de vapor, o que pode causar problemas no sistema de refrigeração.
Em resumo, a água é comumente utilizada para o controle de temperatura de motores de automóveis devido ao seu alto calor específico, que a torna muito eficaz em absorver e dissipar calor.
1912) No foco de um incêndio, a temperatura é de 925 ºC. A variação de comprimento de um objeto de aço (cujo coeficiente linear de dilatação térmica é 1,4 x 10-5 ºC-1) de 1 m de largura será, aproximadamente,
- A) 1 milímetro.
- B) 1 metro.
- C) 1 micrômetro.
- D) 1 centímetro.
- E) 1 decímetro.
A resposta correta é a letra D) 1 centímetro. Para entender por que, vamos analisar a questão.
A temperatura de 925°C é muito alta, e isso significa que o objeto de aço vai se expandir consideravelmente. O coeficiente linear de dilatação térmica do aço é de 1,4 x 10^-5 °C^-1, o que significa que para cada grau Celsius de aumento de temperatura, o objeto se expande 1,4 x 10^-5 vezes sua largura original.
No caso do objeto de 1 metro de largura, se a temperatura aumentar em 925°C, a variação de comprimento será de aproximadamente:
ΔL = α * ΔT * L
onde α é o coeficiente linear de dilatação térmica, ΔT é a variação de temperatura e L é a largura original do objeto.
Substituindo os valores, temos:
ΔL ≈ 1,4 x 10^-5 °C^-1 * 925°C * 1 m
ΔL ≈ 0,013 m
Ou seja, a variação de comprimento é de aproximadamente 1,3 centímetros. Como a resposta pede a variação de comprimento em metros, milímetros, micrômetros, centímetros ou decímetros, a resposta correta é de 1 centímetro.
Portanto, a alternativa correta é a letra D) 1 centímetro.
1913) Do ponto de vista termodinâmico, a transferência de calor do Sol até a Terra pode ser classificada como
- A) irradiação, na forma de ondas eletromagnéticas.
- B) condução, pela agitação térmica das moléculas do meio.
- C) convecção, pelo transporte da matéria.
- D) arrastamento, pelo vento solar.
- E) gravitacional, pela diferença de massa entre o Sol e a Terra.
A alternativa correta é a letra A) irradiação, na forma de ondas eletromagnéticas.
Essa é a resposta certa porque a transferência de calor do Sol para a Terra ocorre principalmente através de radiação eletromagnética. Isso porque o Sol emite uma grande quantidade de energia em forma de radiação eletromagnética, incluindo luz visível e radiação infravermelha. Essa radiação viaja pelo espaço até alcançar a Terra, onde é absorvida e convertida em calor.
As outras opções não são corretas porque:
- B) condução não é possível porque o Sol e a Terra estão separados por uma grande distância no espaço, e a condução de calor requer um contato direto entre os corpos.
- C) convecção não ocorre porque não há um meio material que possa transportar o calor do Sol para a Terra.
- D) arrastamento pelo vento solar não é uma forma de transferência de calor.
- E) gravitacional não é uma forma de transferência de calor, pois a força gravitacional não é capaz de transmitir calor.
Portanto, a resposta certa é a irradiação, que é a forma pela qual o Sol transfere calor para a Terra.
1914) Considere um hectare de cerrado em chamas, com uma temperatura média de 650 ºC, contendo 20 toneladas de matéria vegetal. Considere, também, que a massa vegetal tenha um calor específico de 1,5 kJ/kg ºC e que o calor latente da água é 2200 kJ/kg. Considerando, ainda, que, para apagar o fogo, deve-se injetar água suficiente para que o calor de vaporização abaixe a temperatura da vegetação em chamas até 50 ºC, assinale o valor que mais se aproxime da quantidade de água, em litros, necessária.
- A) 80
- B) 80.000
- C) 800
- D) 8.000
- E) 800.000
A alternativa correta é letra D) 8.000
A vegetação perderá calor segundo a equação:
Q = m times c times Delta T
Em que m é a massa de 20 toneladas, isto é, 20 times 10^3 kg, c é o calor específico de 1,5 kJ/kg ºC e Delta T é a variação de temperatura.
A questão fala em abaixar a temperatura da vegetação "em até" 50 oC, o que significa uma redução de 50 oC. O intuito, na verdade, era dizer que a temperatura da vegetação deve cair para um valor igual ou inferior a 50 oC. Isto é, a temperatura deve reduzir em pelo menos 600 oC, ao cair de 650oC para 50oC.
Como a temperatura irá reduzir em pelo menos 600 oC, a energia dispersada será igual ou superior a:
m times c times Delta T
20 times 10^3 ~kg times 1,5 ~kJ/kg ^circ C times 600 ^circ C
18 times 10^6 ~kJ
Essa quantidade de calor será transferida para a massa de água, que terá sua temperatura majorada e mudará de fase.
A questão não forneceu dados para análise da mudança de temperatura da água. Isso se deu pelo fato de esse calor ser desprezado, já que é muito inferior ao calor de transformação de fase. Mas vamos considerá-lo em nossas contas.
O aumento de temperatura segue a mesma equação Q = m times c times Delta T, sendo que agora c é o calor específico da água que não foi fornecido e é aproximadamente igual a c = 4,2 kJ/kg ^circ C e Delta T é a variação de temperatura da água. Vamos considerar temperatura inicial de 25oC, e a temperatura final é a de fusão: 100 oC.
A mudança de fase tem quantidade de calor dada pela fórmula Q = m times L, sendo L o calor latente de 2.200 kJ/kg.
A quantidade cedida pelo vegetal deve ser igual a soma das quantidades recebidas pela água envolvidas no aumento de sua temperatura e mudança de fase:
18 times 10^6 ~kJ = m times 4,2 kJ/kg ^circ C times (100 - 25) ^ circ C + m times 2.200 kJ/kg
18 times 10^6 = m times ( 4,2 times 75 + 2.200)
to m approx 7.809,1 kg.
A massa de água deve ser no mínimo igual a 7.809 kg, para que a vegetação atinja temperatura igual ou inferior a 50 oC. A alternativa mais próxima é a letra D.
Gabarito: Letra D.
1915) A fórmula de conversão de temperatura em Fahrenheit (F) para Celsius (C) é dada por:
F = 1,8 C + 32
Assim, é correto afirmar:
- A) O valor da temperatura em Fahrenheit é decrescente em relação à temperatura em Celsius.
- B) Quando a temperatura em Celsius for 0, também será 0 em Fahrenheit.
- C) Para valores acima do ponto de fusão do gelo, o valor numérico em Celsius sempre será menor que o em Fahrenheit.
- D) A relação entre a temperatura em Fahrenheit e a temperatura em Celsius é não linear.
- E) Quando a temperatura em Celsius for -32, a temperatura em Fahrenheit será 0.
A alternativa correta é letra C) Para valores acima do ponto de fusão do gelo, o valor numérico em Celsius sempre será menor que o em Fahrenheit.
Uma função de primeiro grau segue o formato y = ax + b, em que a é o coeficiente angular, e b é o coeficiente linear.
A relação entre F e C também segue esse formato: basta trocar y por F e x por C:
F = aC + b
O coeficiente linear vale 1,8 e o coeficiente angular vale 32:
Como o coeficiente angular é maior que 0, a função é crescente. Descartamos a letra A. E como a relação é linear, descartamos a letra D
a) O valor da temperatura em Fahrenheit é decrescente em relação à temperatura em Celsius.
b) Quando a temperatura em Celsius for 0, também será 0 em Fahrenheit.
c) Para valores acima do ponto de fusão do gelo, o valor numérico em Celsius sempre será menor que o em Fahrenheit.
d) A relação entre a temperatura em Fahrenheit e a temperatura em Celsius é não linear.
e) Quando a temperatura em Celsius for -32, a temperatura em Fahrenheit será 0.
Quando temperatura em Celsius for 0, a temperatura em Fahrenheit vale F = 1,8 times 0 + 32 = 32. Descartamos a letra B.
Quando a temperatura em Celsius for -32, a temperatura em Fahrenheit será F = 1,8 times -32 + 32 = 32 times (-1,8+1) = 32 times -0,8=-25,6. Descartamos a letra E.
b) Quando a temperatura em Celsius for 0, também será 0 em Fahrenheit.
c) Para valores acima do ponto de fusão do gelo, o valor numérico em Celsius sempre será menor que o em Fahrenheit.
e) Quando a temperatura em Celsius for -32, a temperatura em Fahrenheit será 0.
Como essas duas contas feitas acima podemos traçar a reta que representa a relação entre as escalas.
Do gráfico acima podemos notar que a temperatura em Fahrenheit será sempre maior do que a respectiva temperatura em Celsius.
E para pontos acima de 0 oC, o módulo da temperatura em Fahrenheit será sempre maior do que o módulo da respectiva temperatura em Celsius. Está correta a letra C.
Gabarito: Letra C.
1916) Com relação à termodinâmica em geral, às suas leis e unidades e aos mecanismos de transferência de calor, julgue o item a seguir.
Segundo a Primeira Lei da Termodinâmica, que se refere à conservação da energia, Δu = t, em que Δu é a variação da energia e t é o trabalho realizado.
- A) Certo
- B) Errado
A resposta certa é a letra B) Errado. Vamos entender por quê.
A Primeira Lei da Termodinâmica, também conhecida como Lei de Conservação da Energia, estabelece que a variação da energia interna (ΔU) de um sistema fechado é igual ao trabalho realizado sobre o sistema (W) mais a energia transferida como calor (Q). Matematicamente, isso pode ser representado pela equação:
$$ΔU = Q - W$$No entanto, a afirmação "Δu = t" não faz sentido físico. A variável "u" é uma abreviação comum para a energia interna, mas "t" não é uma unidade ou uma variável que esteja relacionada à energia. Além disso, a unidade de energia é joule (J), e "t" não é uma unidade de energia.
Portanto, a afirmação "Δu = t" é uma afirmação errada e a resposta certa é a letra B) Errado.
1917) Um disco metálico de raio R tem um orifício central e concêntrico de raio r, quando a temperatura é θ0.
O aquecimento uniforme desse disco até a temperatura θ causa um aumento ΔR em seu raio R. Esse mesmo aquecimento causa no raio r do orifício central
- A) um aumento maior que ΔR.
- B) um aumento menor que ΔR.
- C) um aumento igual a ΔR.
- D) uma contração maior que ΔR.
- E) uma contração menor que ΔR.
A resposta correta é a alternativa B) um aumento menor que ΔR.
Para entender por quê, precisamos analisar como o aquecimento uniforme do disco metálico afeta os raios R e r. Quando o disco é aquecido, ele se expande devido à dilatação térmica. Isso significa que tanto o raio R quanto o raio r aumentam.
No entanto, a taxa de expansão não é a mesma para todos os pontos do disco. Os pontos mais próximos do centro do disco (inclusive o orifício central) experimentam uma menor expansão que os pontos mais distantes do centro. Isso ocorre porque a expansão térmica é diretamente proporcional à distância do centro do disco.
Portanto, como o raio r é menor que o raio R, a expansão térmica no raio r será menor que a expansão térmica no raio R. Isso significa que o aumento Δr no raio r será menor que o aumento ΔR no raio R.
Logo, a resposta correta é a alternativa B) um aumento menor que ΔR.
1918) O gráfico a seguir mostra a disponibilidade versus ângulo de manivela em um motor de combustão interna de ignição por centelha, que caracteriza o uso da disponibilidade e da irreversibilidade em um problema termodinâmico real.
A partir desse gráfico e considerando os conceitos de disponibilidade e irreversibilidade na termodinâmica, julgue o item a seguir.
Quanto mais irreversibilidade está associada a uma mudança de estado, mais trabalho será realizado.
- A) Certo
- B) Errado
A alternativa correta é B) Errado
A afirmação "Quanto mais irreversibilidade estiver associada a uma mudança de estado, mais trabalho será realizado" é incorreta. Isso ocorre porque a irreversibilidade é uma característica de um processo que indica que ele não pode ser revertido, ou seja, não pode voltar ao estado inicial. Em um processo irreversível, a disponibilidade de energia é perdida, o que significa que não há possibilidade de conversão total da energia em trabalho.
Em um motor de combustão interna de ignição por centelha, a disponibilidade de energia é perdida devido à irreversibilidade dos processos que ocorrem dentro do motor. No entanto, isso não significa que mais trabalho será realizado. Ao contrário, a perda de disponibilidade de energia é uma perda de eficiência do motor, o que significa que menos trabalho é realizado.
Portanto, a afirmação inicial é incorreta, e a alternativa correta é B) Errado.
1919) Acerca dos conceitos de transmissão do calor, julgue o item a seguir.
Segundo a Lei de Fourier, o fluxo de calor conduzido é proporcional ao gradiente de temperatura.
- A) Certo
- B) Errado
A alternativa correta é a letra A) Certo.
Isso ocorre porque a Lei de Fourier estabelece que o fluxo de calor conduzido é diretamente proporcional ao gradiente de temperatura. Em outras palavras, quanto maior for a diferença de temperatura entre dois pontos, maior será o fluxo de calor que flui entre eles.
Essa proporcionalidade é expressa matematicamente pela equação:
$$vec{q} = -k cdot frac{dT}{dx}$$onde $vec{q}$ é o fluxo de calor, $k$ é a condutividade térmica do material e $frac{dT}{dx}$ é o gradiente de temperatura.
Portanto, a afirmação de que o fluxo de calor conduzido é proporcional ao gradiente de temperatura é verdadeira, o que torna a alternativa A) Certo a resposta correta.
1920) Com relação a princípios e conceitos da termodinâmica, julgue o item a seguir.
A figura abaixo mostra um diagrama p-V para uma expansão à temperatura constante. A área S representa o calor transferido para fora do sistema durante um ciclo completo.
- A) Certo
- B) Errado
Resposta
A alternativa correta é B) Errado.
Explicação
Quando analisamos o diagrama p-V, notamos que a área S representa o calor transferido para fora do sistema durante um ciclo completo. No entanto, é importante lembrar que, em uma expansão à temperatura constante, o sistema não realiza trabalho sobre o meio externo.
Isso ocorre porque, em uma expansão isoterma, a temperatura do sistema permanece constante, e, portanto, não há variação de entropia do sistema. Além disso, como a temperatura é constante, a energia interna do sistema também permanece constante.
Consequentemente, a área S não representa o calor transferido para fora do sistema, mas sim a variação de entalpia do sistema. Portanto, a afirmação de que a área S representa o calor transferido para fora do sistema é errada.