Questões Sobre Termologia - Física - concurso

A alternativa correta é letra A) 150J.

Gabarito: LETRA A.

Podemos resolver esse problema usando a Primeira Lei da Termodinâmica, que é uma forma de expressar a conservação de energia em um sistema termodinâmico. Matematicamente, essa lei pode ser escrita da seguinte maneira:

Delta U = Q - W

Onde:

- Delta U é a variação da energia interna (positivo, se a temperatura do sistema aumentar, e negativo, se a temperatura do sistema diminuir)

- Q é o calor (positivo, se o sistema absorver calor do meio externo; negativo, se o sistema ceder calor ao meio externo)

- W é o trabalho (positivo, se o sistema se expandir, realizando trabalho sobre o meio externo; negativo, se o sistema se contrair, recebendo trabalho do meio externo)

Entretanto, a variação da energia interna no ciclo de um refrigerador ideal é nula. Isso ocorre porque o refrigerador retorna ao seu estado inicial após cada ciclo de operação. Assim, temos:

Q - W = 0

Q = W

No entanto, o calor adicionado ao sistema é composto pelo calor absorvido (retirado, ou seja, positivo) do ambiente interno e o calor cedido (entregue, ou seja, negativo) para o ambiente externo. Assim, podemos escrever:

Q_{abosrvido} + Q_{cedido} = W

Q_{abosrvido} = W - Q_{cedido}

De acordo com o enunciado, o sistema cede 250J para o ambiente externo. Assim, vamos substituí-lo com sinal negativo, pois a energia está sendo retirada do ambiente interno, o que é o objetivo de um refrigerador para manter o ambiente interno frio. Além disso, se o refrigerador "consome", por ciclo, um trabalho de 100J, significa que o trabalho está sendo realizado sobre ele. Ou seja, o trabalho também será substituído com sinal negativo. Então, podemos escrever:

Q_{absorvido} = -100 - left(-250 right)

Q_{absorvido} = -100 +250

Q_{absorvido} = 150 , J

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

A alternativa correta é letra E) 10K.

Gabarito: LETRA E.

Para encontrar uma relação entre duas escalas, é preciso conhecer pelo menos 2 pontos em comum entre elas. Sabemos que a fusão do gelo ocorre em 0°C, o que equivale a 273 K, e a vaporização da água ocorre em 100°C, correspondente a 373°F. Assim, podemos estabelecer uma relação entre as duas escalas como nos mostra a figura a seguir:

Assim, utilizando a relação de proporção entre as escalas, podemos verificar que a relação entre a variação de temperatura em graus Celsius (Δ°C) e a variação de temperatura em Kelvin (ΔK) é de 1:1. Isso significa que a variação de temperatura em graus Celsius é igual à variação de temperatura em Kelvin.

Então, se a temperatura de um corpo variou de 10ºC, então esta variação, expressa na escala Kelvin, é de 10 K.

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

A alternativa correta é letra D) 81I

Gabarito: LETRA D.

Como o enunciado menciona, a intensidade da luz irradiada é dada por:

I = e sigma T^4 tag 1

Assim, se a temperatura do corpo aumentar de T para 3T então a intensidade da luz irradiada será dada por:

I' = e sigma left(3Tright)^4

I' = e sigma left(3^4T^4right)

I' = e sigma left(81T^4right)

I' = 81e sigma T^4

Substituindo a equação (1), temos:

I' = 81I

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

A alternativa correta é letra B) Q e X.

Gabarito: LETRA B.

Quando a temperatura de fusão de uma substância é maior do que a temperatura ambiente, a substância estará no estado sólido à temperatura ambiente. Por outro lado, se a temperatura de fusão for menor do que a temperatura ambiente, a substância estará no estado líquido à temperatura ambiente. Assim, para determinar quais substâncias estão no estado sólido à temperatura ambiente de 25°C, podemos verificar quais substâncias têm uma temperatura de fusão acima de 25 ºC.

Observando a tabela do enunciado, podemos verificar que apenas as substâncias Q e X têm temperatura de fusão acima de 25ºC (1083°C e 327°C, respectivamente). Logo, apenas essas duas substâncias estão no estado sólido à temperatura ambiente (25 ºC).

Portanto, a resposta correta é a alternativa (b) Q e X.

A alternativa correta é letra A) - 42ºC.

Pessoal, questão fácil mas que podemos errar no sinal.

Quando falamos em variação ("delta"), temos temperatura final - temperatura inicial.

Logo,

Delta T = -4 - (+38) = - 42 ,^o C

Reparem que precisamos colocar a temperatura da noite primeiro, depois a do dia. Se invertêssemos, colocaríamos erroneamente o gabarito na LETRA D.

Gabarito: LETRA A.

A alternativa correta é letra D) isotérmica.

Pessoal, a questão forneceu a relação de energia interna.

A depender do seu concurso/prova, é bom ter a relação em mente, pois a grande maioria dos processos seletivos não fornece.

Delta U = Q - W

Delta U = 0

Reparem que como o calor é igual ao trabalho, temos que a variação da energia interna é nula.

A variação de energia interna tem relação direta com a temperatura, pessoal. Quanto maior a temperatura, maior a energia interna. Logo, concluímos que a D é o nosso gabarito.

a)  adiabática.
ERRADA. Ocorre quando não há transferência de calor (Q = 0).

b)  isovolumétrica.
ERRADA. Ocorre quando não há variação de volume (W = 0).

c)  isobárica.

ERRADA. Ocorre há pressão constante.

d)  isotérmica.
CORRETA: Conforme explicado.

e)  com diminuição de temperatura.
ERRADA. Vai em contradição com o explicado.

Gabarito: LETRA D. 

A alternativa correta é letra C) 4. 

Gabarito: LETRA C.

De acordo com a lei da conservação da energia, a soma do calor cedido pela água à medida que ela esfria deve ser igual com o calor absorvido pelos cubos de gelo, durante a fusão enquanto sólido e o aquecimento de 0°C até 10°C enquanto líquido, deve ser zero:

Q_{água} + Q_{gelo} = 0 tag 1

A quantidade de calor que é responsável pela mudança de temperatura é calculada utilizando a equação do calor sensível:

Q = mc Delta T tag 2

Onde m é a massa, c é o calor específico e Delta T é variação de temperatura. Já o calor responsável pela mudança de estado (fusão) é calculado a partir da equação do calor latente:

Q = mL tag 3

Onde m é a massa e L é o calor de fusão. Assim, substituindo as equações (2) e (3) na equação (1), podemos escrever:

Q_{água} + Q_{gelo} = 0

underbrace {m cdot c cdot Delta T }_{água} + underbrace { left( m cdot L + m cdot c cdot Delta T right) }_{gelo} = 0

m_{água} cdot c_{água} cdot Delta T_{água} + left( m_{gelo} cdot L_{gelo} + m_{gelo} cdot c_{água} cdot Delta T_{água_{gelo}} right)= 0

Sendo m_{cubo} a massa do cubo de gelo e n o número de cubos, temos:

m_{água} cdot c_{água} cdot Delta T_{água} + left( n cdot m_{cubo} cdot L_{gelo} + n cdot m_{cubo} cdot c_{água} cdot Delta T_{água_{gelo}} right)= 0

m_{água} cdot c_{água} cdot left( T_{água}^{final} - T_{água}^{inicial} right)+ left( n cdot m_{cubo} cdot L_{gelo} + n cdot m_{cubo} cdot c_{água} cdot left( T_{água_{gelo}}^{final} - T_{água_{gelo}}^{inicial} right) right)= 0

Substituindo os valores do enunciado na equação:

900 cdot 1 cdot left( 10 - 30 right) + left( n cdot 50 cdot 80 + n cdot 50 cdot 1 cdot left( 10 - 0 right) right) = 0

-18000 + 4000 n + 500 n = 0

4500 n = 18000

n = 4

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

A alternativa correta é letra B) 100cal. 

Gabarito: LETRA B.

Para encontrar a variação de energia interna do oxigênio durante essa expansão, podemos usar a primeira lei da termodinâmica, que relaciona a variação de energia interna (Delta U), o calor fornecido (Q), e o trabalho realizado (W) pelo gás:

Delta U = Q - W tag 1

De acordo com o enunciado, o calor foi fornecido de forma isobárica (a pressão constante). Logo, o trabalho realizado pelo gás é dado por:

W = P Delta V

Onde P é a pressão constante e Delta V é a variação de volume. Substituindo W na equação (1), temos:

Delta U = Q - P Delta V tag 2

O volume é dado pela equação dos gases ideais:

PV=nRT

Ou, ainda,

V= dfrac { nR }{ P } cdot T

Então, se a pressão é constante, a variação de volume é dada por:

Delta V= dfrac { nR }{ P } Delta T tag 3

Substituindo a equação (3) na equação (2), temos:

Delta U = Q - cancel P cdot dfrac { nR }{ cancel P } Delta T

Delta U = Q - nR Delta T

A diferença de temperatura em Kelvin é a mesma que a diferença de temperatura em graus Celsius. Isso significa que um acréscimo de 5°C é equivalente a um acréscimo de 5 K. Assim, substituindo os valores do enunciado, temos:

Delta U = 150 , cal - 5 cancel {mol} cdot 2,0 dfrac { cal } { cancel {mol} cdot cancel K} cdot 5 cancel K

Delta U = 150 , cal - 50 , cal

Delta U = 100 , cal

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

ESTA QUESTÃO FOI ANULADA, NÃO POSSUI ALTERNATIVA CORRETA

Inicialmente devemos calcular a variação de energia do calorímetro:

Delta{E}=CDelta{t}

Delta{E}=40times(70-110)=-1600,Cal

Variação de energia da água:

Q=mcDelta{T}

Q=100cdot1cdot(70-110)=-4000,Cal

Variação de energia do  alumínio:

Q=mcDelta{T}

Q=mcdot0,22(70-25)=9,9m

Como a energia adquirida pelo alumínio deve ser igual a energia cedida pela água e pelo calorímetro, logo:

9,9m=4000+1600=5600

boxed{mapprox 565,g}

Como não há gabarito entre as alternativas, a questão foi anulada.

Gabarito: ANULADA

A alternativa correta é letra B) 2 – 3 – 1.

Vejamos a definição de cada fenômeno:

1. Convecção. É quando o calor é transmitido pelo deslocamento de fluídos com densidades e temperaturas diferentes.

2. Irradiação. É quando o calor é transferido por meio da emissão de energia eletromagnética.

3. Condução. Na condução, ocorre a transferência de energia cinética entre as partículas e consequentemente a transferência de calor devido a agitação molecular.

Gabarito: B