Questões Sobre Termologia - Física - concurso
2001) Assinale a alternativa que indica corretamente o nome do processo de propagação de calor que ocorre através do deslocamento de camadas de um fluído.
- A) Afecção
- B) Abdução
- C) Irradiação
- D) Condução
- E) Convecção
Resposta: A alternativa correta é a letra E) Convecção.
Explicação: A convecção é o processo de propagação de calor que ocorre através do deslocamento de camadas de um fluido. Isso acontece porque as moléculas do fluido se movem, criando correntes que transportam o calor de uma região para outra. Em outras palavras, a convecção é o processo pelo qual o calor é transferido através do movimento de fluidos, como o ar ou a água.
Os outros processos de transferência de calor mencionados nas alternativas são:
- A) Afecção: não é um processo de transferência de calor.
- B) Abdução: não é um processo de transferência de calor.
- C) Irradiação: é o processo de transferência de calor por meio de ondas eletromagnéticas, como a luz.
- D) Condução: é o processo de transferência de calor por meio da vibração das moléculas, sem que haja movimento de fluidos.
Portanto, a convecção é o processo que envolve o deslocamento de camadas de um fluido para transferir calor, o que faz dela a alternativa correta.
2002) Na termodinâmica, o modelo mais simples estudado é dos gases ideais ou gases perfeitos, caracterizados pela equação geral dos gases ideais P.V = n.R.T (em que: P = pressão; V = volume; nº de moles; R = constante universal dos gases; e T = temperatura absoluta).
Admita: 1 atm = 1,01 x 105 Pa = 1,01 x 105 N.m-2 e R = 8,00 J.mol-1K-1 = 0,08 L.atm.mol-1K-1.
O ar contido em uma sala de dimensões 5,00 m x 4,88 m x 3,00 m é considerado um gás ideal, com pressão de 1,0 atm e temperatura de 300 k.
Quantos moles de ar saem da sala caso a temperatura se eleve de 5ºC e a pressão permaneça constante?
- A) 30.000 mol
- B) 48,8 mol
- C) 48.800 mol
- D) 50,0 mol
- E) 50.000 mol
A alternativa correta é letra D) 50,0 mol
Pessoal, basta substituirmos para encontrar a resposta.
P V = n R T
Calculando o número de mols em nas primeiras condições.
1 times (5 times 4,88 times 3 times 10^3) = n times 0,082 times 300
n = 2.975,6 , mols
Depois, teremos,
1 times (5 times 4,88 times 3 times 10^3) = n_f times 0,082 times 305
n_f = 2.929,8 , mols
Logo,
Delta n = 2.975,6 - 2.926,8 = 48,77 mols
Gabarito: LETRA D.
2003) A primeira lei da termodinâmica, associada ao conceito de energia, pode ser expressa pela diferença entre o calor absorvido e o trabalho realizado nos processos termodinâmicos.
Um gás ideal no estado inicial está com pressão de 3 atm, volume de 1 L e energia interna de 456 J, após sofrer dois processos sucessivos: um isobárico, até atingir o volume de 3 L, e outro isocórico, até atingir o estado final com pressão de 2 atm, volume de 3 L e energia interna de 912 J.
Considerando que 1 atm.L = 100,0J, assinale a alternativa que indica qual o calor trocado durante o processo, em Joules (3).
- A) 144
- B) 288,0
- C) 456,0
- D) 912,0
- E) 1.056,0
A alternativa correta é letra E) 1.056,0
Pessoal, no primeiro momento temos trabalho pela variação de volume.
Já no segundo, não, visto que o processo é isocórico/isovolumétrico.
Pegando o processo todo, teremos
Delta U = Q - W
912 - 456 = Q - 3 times (3 - 1) times 100
Reparem que o segundo termo precisou ser transformado em termos de energia
Q = 456 + 600 = 1.056 , J
Gabarito: LETRA E.
2004) O calor de fusão de um sólido, C_{sólido}, é a energia por unidade de massa necessária para fusão. Os materiais A, B e C são sólidos que estão em seus pontos de fusão. São necessários 300 J para fundir 4 kg do material A, 200 J para fundir 5 kg do material B e 240 J para fundir 6 kg do material C. Assinale a alternativa em que o calor de fusão dos três sólidos se encontra em ordem decrescente.
- A) CA > CB > CC
- B) CA < CB < CC
- C) CA > CC = CB
- D) CA < CB = CC
- E) CA = CB > CC
A alternativa correta é letra C) CA > CC = CB
Pessoal, temos
Q = m L
L = dfrac{Q}{m}
L_A = dfrac{300}{4} = 75
L_B = dfrac{200}{5} = 40
L_C = dfrac{240}{6} = 40
Reparem que temos D como nosso gabarito.
Calor de fusão normalmente é representado por L, pessoal. Por isso, mantive L ao invés de C.
Gabarito: LETRA C.
2005) Tendo por base o estudo dos estados físicos da matéria e mudanças de estado físico, marcar C para as afirmativas Certas, E para as Erradas e, após, assinalar a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
( ) Existem seis mudanças de estado físico: fusão, solidificação, vaporização, liquefação (ou condensação) e dois tipos de sublimação (de gás para sólido e de sólido para gás).
( ) A matéria no estado gasoso ocupa sempre, independentemente de sua quantidade, todo o volume do recipiente que a contém.
( ) Na passagem de um estado físico para outro, a temperatura e a pressão atuam isoladamente e em sentidos iguais.
( ) A matéria no estado sólido apresenta sempre forma variável e volume constante.
- A) E - E - C - C.
- B) C - C - E - E.
- C) C - E - C - C.
- D) E - C - C - E.
Resposta: A alternativa correta é letra B) C - C - E - E.
Essa questão aborda conceitos básicos de termologia, que é o ramo da física que estuda as propriedades térmicas da matéria. Para responder corretamente, é necessário entender as mudanças de estado físico da matéria e como elas ocorrem.
A primeira afirmação ("Existem seis mudanças de estado físico: fusão, solidificação, vaporização, liquefação (ou condensação) e dois tipos de sublimação (de gás para sólido e de sólido para gás)") é verdadeira. Essas são as seis mudanças de estado físico que a matéria pode sofrer.
A segunda afirmação ("A matéria no estado gasoso ocupa sempre, independentemente de sua quantidade, todo o volume do recipiente que a contém") é verdadeira. Isso ocorre porque os gases se expandem para ocupar todo o espaço disponível.
A terceira afirmação ("Na passagem de um estado físico para outro, a temperatura e a pressão atuam isoladamente e em sentidos iguais") é errada. A temperatura e a pressão são duas variáveis que influenciam as mudanças de estado físico, mas elas não atuam isoladamente e em sentidos iguais.
A quarta afirmação ("A matéria no estado sólido apresenta sempre forma variável e volume constante") é errada. A matéria no estado sólido tem forma e volume definidos.
Portanto, a sequência correta é C - C - E - E, que é a alternativa B.
2006) Ao completar o tanque de combustível de um carro em uma manhã fria, provavelmente ocorrerá vazamento pelo “ladrão” do veículo em virtude do aumento de temperatura ao longo do dia, caso não haja consumo de combustível. De modo geral, os líquidos se dilatam mais que os sólidos, ou seja, o coeficiente de dilatação dos líquidos costuma ser maior que o dos sólidos, como no caso dos combustíveis e dos tanques dos automóveis.
Não sendo desprezível o coeficiente de dilatação do tanque, é CORRETO afirmar que a dilatação real do combustível será igual à(ao):
- A) Volume extravasado pelo ladrão.
- B) Dilatação volumétrica do tanque subtraída ao volume extravasado pelo ladrão.
- C) Dilatação volumétrica do tanque adicionada ao volume extravasado pelo ladrão.
- D) Dilatação do combustível no interior do tanque subtraída ao volume extravasado pelo ladrão.
A alternativa correta é letra C) Dilatação volumétrica do tanque adicionada ao volume extravasado pelo ladrão.
Gabarito: LETRA C.
A dilatação térmica é um fenômeno que ocorre tanto para os sólidos quanto para os líquidos. Dessa forma, devido ao aumento de temperatura ao longo do dia, o combustível e o tanque se dilatam.
Entretanto, como a capacidade do tanque aumenta devido à dilatação térmica, a dilatação do combustível observada é uma dilatação aparente.
Como o enunciado menciona, os líquidos se dilatam mais que os sólidos. Assim, se o tanque é completado em uma manhã fria, o combustível pode extravasar devido a essa diferença.
Então, a dilatação real do combustível é dada pela soma da dilatação volumétrica do tanque com o volume extravasado pelo ladrão. Ou seja, temos:
Delta V_{real} = Delta V_{tanque} + Delta V_{extravasado}
Portanto, a resposta correta é a alternativa (c).
2007) O calor é uma energia térmica que flui de um corpo para outro quando existe uma diferença de temperatura entre eles. O calor pode ser transferido de três formas, marque a opção que identifica um deles e o conceitua corretamente:
- A) DILATAÇÃO: processo que não depende de um meio material para ocorrer a troca de calor entre os corpos, apenas uma diferença de ondas eletromagnéticas.
- B) RADIAÇÃO: transmissão de calor entre dois sólidos que estão em contato e que apresentam diferentes temperaturas.
- C) CONDUÇÃO: por causa da variação da temperatura, ocorre uma alteração das dimensões de um determinado material.
- D) TERMOLIZAÇÃO: por meio de processos térmicos de diferenciação de polarização das moléculas ocorre a passagem de calor de um corpo ao outro.
- E) CONVECÇÃO: ocorre entre fluídos (líquidos ou gases) quando a parte inferior do fluido está mais quente que a parte superior.
A resposta certa é a letra E) CONVECÇÃO: ocorre entre fluidos (líquidos ou gases) quando a parte inferior do fluido está mais quente que a parte superior.
Para entender melhor, resposta, vamos analisar as opções apresentadas:
- A) DILATAÇÃO: é o processo que não depende de um meio material para ocorrer a troca de calor entre os corpos, apenas uma diferença de ondas eletromagnéticas. Isso não está correto, pois a dilatação é um processo que ocorre devido à variação de temperatura em um material.
- B) RADIAÇÃO: é a transmissão de calor entre dois sólidos que estão em contato e que apresentam diferentes temperaturas. Isso não é correto, pois a radiação é uma forma de transferência de calor que ocorre sem a necessidade de contato entre os corpos.
- C) CONDUÇÃO: é por causa da variação da temperatura, ocorre uma alteração das dimensões de um determinado material. Isso não está correto, pois a condução é uma forma de transferência de calor que ocorre devido ao contato direto entre os corpos.
- D) TERMOLIZE: é por meio de processos térmicos de diferenciação de polarização das moléculas ocorre a passagem de calor de um corpo ao outro. Isso não está correto, pois não é uma forma de transferência de calor conhecida.
- E) CONVECÇÃO: ocorre entre fluidos (líquidos ou gases) quando a parte inferior do fluido está mais quente que a parte superior. Isso está correto, pois a convecção é uma forma de transferência de calor que ocorre devido ao movimento de fluidos.
A convecção é um processo importante na transferência de calor, pois permite a equalização de temperaturas em sistemas que envolvem fluidos. Ela ocorre devido à diferença de densidade entre as camadas de fluido, fazendo com que as camadas mais quentes sejam mais leves e sejam empurradas para cima, enquanto as camadas mais frias sejam mais pesadas e sejam puxadas para baixo.
2008) Uma fonte termal injeta água a 90 ºC no fundo de um lago cuja água está à temperatura de 35 ºC e pode ser considerado um banho térmico, ou seja, sua capacidade calorífica tende ao infinito. A água da fonte troca calor com a água do lago de modo que sua temperatura cai linearmente 5 ºC a cada metro que se afasta da fonte. A que distância da fonte a água que sai dela entra em equilíbrio térmico com o resto do lago? Quantas calorias cada litro de água cede para o lago nesse processo?
Dados: pi = 3, g = 10 m/s2 / Calor específico da água = 1 cal/g ºC.
- A) 3,5 m e 35 kcal.
- B) 7 m e 55 cal.
- C) 11 m e 55 kcal.
- D) 18 m e 90 kcal.
- E) 55 m e 90 cal.
A alternativa correta é letra C) 11 m e 55 kcal.
Gabarito: LETRA C.
De acordo com o enunciado, a água da fonte sai a 90°C do fundo do lago e cai linearmente 5°C a cada metro que se afasta da fonte. Assim, podemos escrever a temperatura da água em função da distância d, em metros, do fundo do lago da seguinte maneira:
T(d) = 90 - 5 cdot d tag 1
Quando a água da fonte atinge o equilíbrio térmico com a água do lago, temos:
T(d) = 35°C
Substituindo a equação (1), temos:
90 - 5 cdot d = 35
5d = 55
d = 11 , m
Ou seja, a água que sai da fonte entra em equilíbrio térmico com o resto do lago a 11 m de distância dela.
A quantidade de calor cedida por uma massa m de água é dada por:
Q = m c Delta T
Onde c é o calor específico da água e Delta T a variação da temperatura.
Como a densidade da água é aproximadamente 1 g/mL (ou 1 g/cm³), cada litro de água tem uma massa de 1000 g. Assim, a quantidade de calor cedida por cada litro de água ao variar sua temperatura de 90°C até 35°C é dada por:
Q = m cDelta T
Q = 1000 cdot 1 cdot left(90-35right)
Q = 55000, cal
Q = 55, kcal
Portanto, a resposta correta é a alternativa (c).
2009) Um menino está ajudando sua mãe na cozinha. Ela lhe pede que tire do fogo uma panela que já estava lá há bastante tempo, em fogo baixo, orientando-lhe que tome cuidado para não se queimar, buscando tocar apenas no cabo de madeira, e não na base de metal da panela.
A mãe lhe fez essa recomendação porque o metal, em relação à madeira, apresenta maior
- A) calor específico.
- B) energia interna.
- C) temperatura.
- D) condutividade térmica.
- E) coeficiente de dilatação térmica.
A alternativa correta é letra D) condutividade térmica.
O metal é um excelente condutor de energia térmica. Isso significa que quando submetido a uma variação de temperatura, essa variação é rapidamente transmitida na forma de energia térmica para outras regiões do metal. Isso caracteriza os metais como tendo uma alta condutividade térmica.
O contrário se pode dizer da madeira, que funciona como um isolante térmico, pois sua condutividade térmica é muito pequena quando comparada à do metal.
Gabarito: D
2010) Um bloco de 2,0 kg de massa é solto de uma altura de 10 m do solo. Na iminência de tocar o chão, sua velocidade era de 11 m/s e um termômetro sensível ligado ao corpo acusou uma variação de temperatura de 0, 1 ºC originada pela ação da resistência do ar sobre o bloco. Supondo que todo o calor produzido durante o processo tenha sido absorvido pelo bloco, determine o calor específico médio do corpo em J/kgºC.
Dado: g = 10 m/s2 .
- A) 13
- B) 200
- C) 295
- D) 300
- E) 395
A alternativa correta é letra E) 395
Pessoal, se o corpo aqueceu temos que ele perdeu energia por conta de forças dissipativas (trabalho disssipativo).
Esse trabalho equivale a variação de energia mecânica.
tau_{dissip} = Delta E_M
tau_{dissip} = m g h + mv_0^2/2 - (m g h + m v^2/2)
tau_{dissip} = m g h + 0 - (0 + m v^2/2)
tau_{dissip} = 2 times 10 times 10 - 2 times 11^2/2) = 200 - 121 = 79 , J
Esse mesmo trabalho equivale ao calor absorvido, visto ser a única força dissipativa conforme mencionou o enunciado.
Q = m c Delta T
79 = 2 times c times 0,1
c = 395 , J/kgºC
Gabarito: LETRA E.