Questões Sobre Termologia - Física - concurso
2111) Em um dia comum no verão no alto sertão, as temperaturas podem ultrapassar os 40 °C. Um veículo de transporte de combustível (um caminhão-tanque) abasteceu 40.000 L de óleo diesel numa cidade litorânea, e, ao chegar ao local de destino numa cidade do alto sertão para fazer a entrega do combustível, depara-se com uma temperatura 10 K acima da temperatura da cidade onde carregou o combustível. Dados os itens,
bullet Coeficiente de dilatação volumétrica do óleo diesel é 9,5 x 10-4/°C;
bullet Coeficiente de dilatação linear do aço usado na fabricação do tanque do caminhão é 11 x 10-6/°C.
calcule quantos litros foram entregues.
- A) 39.000 L
- B) 39.620 L
- C) 40.000 L
- D) 40.380 L
- E) 41.500 L
A alternativa correta é letra D) 40.380 L
Pessoal, vamos ter a dilatação tanto do líquido quanto do caminhão.
Delta L_L = L_{0.L} alpha_L Delta T
Delta L_L = 40.000 times 9,5 times 10^{-4} times 10
Delta L_L = 380 , L
Com relação ao caminhão,
Delta L_C= 40.000 times 11 times 10^{-6} times 10
Delta L_C = 4,4 , L
Logo, teremos o aumento total de 384,4 no volume inicial.
L_{L+C} = 40.000 + 384,4 = 40.384,4 , L
Gabarito: LETRA D.
2112) Em um calorímetro adiabático, misturam-se um bloco de cobre de 100 g de massa a 140º C com 30 g de água a 10ºC. O calor específico do cobre é 0,09 cal/gºC e da água é 1 cal/gºC. A temperatura final de equilíbrio, em ºC, é:
- A) 20
- B) 30
- C) 40
- D) 50
A alternativa correta é letra C) 40
Pessoal, clássica questão de aplicação de
Q = m c Delta T
Como o calorímetro é adiabático, a troca de calor é nula. Isso significa que temos troca apenas entre os dois componentes misturados, visto estarem em diferentes temperaturas.
Q = m_C c_C Delta T_C + m_A c_A Delta T_A
0 = 100 times 0,09 times (T_F - 140) + 30 times 1 times (T_F - 10)
9 T_F - 1.260 = - 30 T_F + 300
T_F = 40 , ºC
Gabarito: LETRA C.
2113) Uma estudante do Ensino Fundamental resolveu fazer uma pizza, receita de sua avó. Quando foi retirar a pizza pronta do forno quente, sentiu sua pulseira de prata aquecer muito a sua pele. Intrigada, perguntou, no dia seguinte, a sua professora de Ciências, o porquê desse fenômeno.
A professora da menina explicou que a pulseira esquentou a pele da aluna porque os metais
- A) são ótimos condutores térmicos, conduzindo o calor mais facilmente para a pele da menina que o ar, sendo esse um exemplo de fenômeno físico.
- B) têm densidade elevada, fazendo com que retenham o calor em si e não o disperse ao seu redor, sendo esse um exemplo de fenômeno físico.
- C) são bons condutores térmicos, conduzindo o calor mais facilmente para a pele da menina que o ar, sendo esse um exemplo de fenômeno químico.
- D) têm pouca densidade, fazendo com que não retenham o calor em si e o disperse ao seu redor, sendo esse um exemplo de fenômeno químico.
- E) são materiais dúcteis e, por isso, não retêm o calor, passando-o a pele da menina, sendo esse um exemplo de fenômeno físico.
A alternativa correta é letra A) são ótimos condutores térmicos, conduzindo o calor mais facilmente para a pele da menina que o ar, sendo esse um exemplo de fenômeno físico.
Vamos verificar afirmação por afirmação, pessoal.
a) são ótimos condutores térmicos, conduzindo o calor mais facilmente para a pele da menina que o ar, sendo esse um exemplo de fenômeno físico.
CORRETA. isso faz com que ele transfira calor mais rapidamente para a pele, fazendo a percepção de "aquecimento" aumentar.
b) têm densidade elevada, fazendo com que retenham o calor em si e não o disperse ao seu redor, sendo esse um exemplo de fenômeno físico.
ERRADA. Não tem a ver com a densidade, que é a massa específica do material.
c) são bons condutores térmicos, conduzindo o calor mais facilmente para a pele da menina que o ar, sendo esse um exemplo de fenômeno químico.
ERRADA. Não temos reação, apenas fluxo de calor (fenômeno físico).
d) têm pouca densidade, fazendo com que não retenham o calor em si e o disperse ao seu redor, sendo esse um exemplo de fenômeno químico.
ERRADA. Conforme explicado em B.
e) são materiais dúcteis e, por isso, não retêm o calor, passando-o a pele da menina, sendo esse um exemplo de fenômeno físico.
ERRADA. Ser dúctil significa que eles podem ser manejados/moldados. Também não tem a ver com o fenômeno sentido.
Gabarito: LETRA A.
2114) Considere a situação descrita a seguir para responder à questão.
No interior de um calorímetro, de capacidade térmica 100 cal/ºC, há um litro de certo líquido de densidade 103 kg/m3 e calor específico 1,0 cal/(g.ºC), à temperatura ambiente. Mantendo o sistema isolado do meio ambiente, insere- se no líquido um aquecedor de especificações nominais (1100 W;220 V) o qual permanece conectado à rede elétrica compatível durante 40 s. Ao fim desse tempo, observa-se uma dilatação real no líquido de 1% de seu volume inicial.
Considerando o equivalente mecânico do calor em 4 J/cal, o coeficiente de dilatação volumétrica real do líquido deve ser, em ºC–1, de
- A) 10–5.
- B) 10–6.
- C) 10–3.
- D) 10–2.
- E) 10–4.
A alternativa correta é letra C) 10–3.
Pessoal, vamos inicialmente fazer as transformações necessárias.
m = 10^3 , kg/m^3 times 10^{-3} , m^3 = 1,0 , kg
Agora, precisamos verificar a quantia de energia fornecida pelo sistema elétrico.
P = dfrac{E}{Delta t}
1.100 times 40 = E
E = 44.000 , J
Agora, sabemos que essa energia foi transformada em calor. Logo,
Q = m c Delta T + C Delta T
44.000 = 1 times (4 times 10^3) times Delta T + (100 times 4) times Delta T
Delta T = 10 ,ºC
Agora, para vermos a dilatação do líquido,
beta = dfrac{Delta V/V}{Delta T}
beta = dfrac{0,01}{10} = 0,001 = 10^{-3} , ºC–1
Gabarito: LETRA C.
2115) Considere um líquido incolor. Durante a fusão, sob pressão atmosférica constante, a temperatura variou de X °C, no início da mudança de estado, até X + 5 °C, ao final da mudança.
Sobre este líquido, é correto afirmar que ele é uma
- A) substância pura, pois apresenta uma só fase e há variação na temperatura em pelo menos uma mudança de estado.
- B) mistura homogênea, pois apresenta mais de uma fase e há variação na temperatura durante a fusão.
- C) mistura heterogênea, pois apresenta mais de uma fase e há variação na temperatura durante a fusão.
- D) solução, pois apresenta uma só fase e há variação na temperatura em pelo menos uma mudança de estado
A alternativa correta é letra A) substância pura, pois apresenta uma só fase e há variação na temperatura em pelo menos uma mudança de estado.
Durante a fusão, uma substância pura passa do estado sólido para o estado líquido (ou o contrário) mantendo a mesma temperatura enquanto a mudança de fase ocorre.
Portanto, se a temperatura variou de X °C no início até X + 5 °C ao final da fusão, isso indica que houve uma mudança de fase, e o líquido permaneceu como uma única fase durante todo o processo, caracterizando uma substância pura.
As opções b, c e d estão incorretas, pois se referem a sistemas que envolvem mais de uma fase ou mais de uma substância.
Logo, nosso gabarito é
Gabarito: LETRA A.
2116) Durante uma aula sobre as mudanças de estados físicos da água, uma professora usou um desenho em que a água está fervendo em uma chaleira.
Ao mostrar a figura para os alunos, a professora explicou, corretamente, que a “nuvenzinha” que se formou próximo da chaleira é composta por
- A) água no estado de vapor, resultante da ebulição da água fervente na panela.
- B) água no estado gasoso, oriundo da liquefação do vapor d’água que sai da chaleira durante a evaporação.
- C) água líquida, resultante da condensação do vapor de água presente na atmosfera próximo ao bico da chaleira.
- D) uma mistura de vapor de água e gás carbônico atmosférico, que sofreram, respectivamente, vaporização e sublimação.
A alternativa correta é letra C) água líquida, resultante da condensação do vapor de água presente na atmosfera próximo ao bico da chaleira.
Pessoal, questão que provavelmente derruba muitos candidatos.
Quando pensamos em ebulição, pensamos no vapor d`água ou água no estado gasoso diretamente.
Entretanto, a "nuvenzinha" que vemos é justamente o contrário.
O vapor d`água dentro da chaleira (esse sim, vapor d'água) ao sair do bule encontra o ar atmosférico que está muito mais frio. Isso faz com que ele se condense automaticamente, formando gotículas de água líquida o que nos faz ter a visão da nuvenzinha.
Reparem que a água em estado gasoso é invisível. Caso contrário, em dias úmidos iriamos ver vapor d'água ao nosso redor "flutuando".
Nossa resposta é a LETRA C.
As outras afirmativas não vão de acordo com o que explicamos.Gabarito: LETRA C.
2117) Texto associado
Na última década, para melhorar a performance dos motores a combustão e reduzir o consumo, a indústria automobilística tem investido cada vez mais no desenvolvimento dos turbocompressores. O turbocompressor é formado por duas câmaras distintas, chamadas caixa fria e caixa quente. No interior de cada uma dessas caixas, existe um rotor e ambos são interligados por um mesmo eixo. Com a caixa quente instalada no coletor de escapamento, a passagem dos gases faz girar o rotor. Consequentemente, gira também o rotor da caixa fria, produzindo a compressão. Em alguns modelos, é instalado, entre a turbina e a câmara de explosão, um dispositivo denominado intercooler, que é reconhecido como um dos componentes principais para melhorar a performance dos motores turbo. O intercooler é uma espécie de radiador ou, mais especificamente, um permutador de calor. Ele é posicionado entre o turbo e o coletor de admissão, tendo como uma das principais vantagens a redução da temperatura do ar quente que sai do turbo.
Disponível em: www.turbocenter.com.br. Acesso em: 21 nov. 2019 (adaptado).
O ar que sai do turbo está em alta temperatura porque
- A) sofreu uma compressão isocórica.
- B) sofreu uma compressão adiabática.
- C) sofreu uma transformação isotérmica.
- D) recebeu diretamente calor dos gases aquecidos do sistema de escape.
- E) recebeu diretamente calor do motor a combustão que está em alta temperatura.
A alternativa correta é letra B) sofreu uma compressão adiabática.
Pessoal, não precisamos ser experts em motores para resolver a questão.
Conseguimos resolver tal questão apenas usando a relação
dfrac{P_0V_0}{T_0} = cte
Vamos analisar afirmativa por afirmativa.
a) sofreu uma compressão isocórica. ERRADA. Isocórica é quando o volume fica constante. Não é isso que acontece no motor.
b) sofreu uma compressão adiabática. CORRETA.. Realmente pessoal. Ao comprimir o ar (pressioná-lo) ele tende a aumentar sua temperatura. Adiabática é aquela que não perde nem recebe calor. Logo, sem ceder calor para o ambiente o calor fica retido nos gases.
Se o volume reduz (olhar fórmula acima), a temperatura também reduz. Logo, os gases sairiam resfriado e não em altas temperaturas.
c) sofreu uma transformação isotérmica. ERRADA. Isotérmica é que não varia a temperatura, o que não queremos aqui.
d) recebeu diretamente calor dos gases aquecidos do sistema de escape. ERRADA. Não é esse o fenômeno.
e) recebeu diretamente calor do motor a combustão que está em alta temperatura. ERRADA. É a alta temperatura que geram os gases.
Gabarito: LETRA B.
2118) Em um laboratório de física, um bloco metálico de 250 g é mergulhado em 250 g de água, dentro de um recipiente que não permite trocas de energia térmica com o ambiente externo. O bloco sofre um resfriamento de 50ºC e isso faz com que a temperatura da água aumente de 25ºC para 35ºC. Sabendo que o calor específico da água é 1,0 cal/gºC, qual é o calor específico do material do bloco?
- A) 0,10 cal/gºC.
- B) 0,15 cal/gºC.
- C) 0,20 cal/gºC.
- D) 0,25 cal/gºC.
A alternativa correta é letra C) 0,20 cal/gºC.
Pessoal, temos que o calor cedido por um é o calor recebido pelo outro.
Logo, a sua soma tem que ser nula.
Q_{bloco} + Q_{agua} = 0
m_B c_B Delta T_B + m_A c_A Delta T_A = 0
250 times c_P times (-50) + 250 times 1 times (35 - 25) = 0
c_P = dfrac{2.500}{12.500}
c_P = 0,2 , cal/ g ^o C
Gabarito: LETRA C.
2119) Um fabricante de eletrodomésticos desenvolveu um compartimento refrigerador inovador que consegue resfriar, em apenas 7 minutos, duas latas de refrigerante (350 mL cada), com densidade igual a 1,0 g/mL. A refrigeração do líquido consome 21% da potência do sistema quando o refrigerante tem sua temperatura diminuída em 15 °C. Considere o calor específico do refrigerante igual a 1,0 cal/(g °C) e 1 cal = 4,2 J.
A potência total, em watt, desse dispositivo refrigerador é, aproximadamente,
- A) 105.
- B) 120.
- C) 315.
- D) 500.
- E) 1 500.
A alternativa correta é letra D) 500.
Pessoal, reparem que a densidade é iqual a 1.
Logo, 350 mL equivalem a 350 g.
Vamos calcular diretamente.
Q = m c Delta T
Q = 2 times 350 times 4,2 times (-15)
Q = -44.100 , J
Agora, vamos verificar em termos de potência. Como temos 7 minutos,
P = dfrac{Delta E}{Delta t}
P = dfrac{44.100}{7 times 60} = 105 , W
Omitimos o sinal negativo pois aqui ele não é necessário (estamos calculando a potência de um equipamento refrigerador).
Pessoal, essa é a potência entregue ao sistema. Como a eficiência do refrigerador é de 0,21,
P_{refrig} = dfrac{105}{0,21} = 500 , W
Gabarito: LETRA D.
2120) Acerca do fenômeno de dilatação térmica, julgue o seguinte item.
Existe uma relação matemática simples entre o coeficiente de dilatação linear (α) e o coeficiente de dilatação superficial (β) para um mesmo material sólido, que é dada por β = α/2.
- A) Certo
- B) Errado
A alternativa correta é B) Errado
Para entender por que a afirmação está errada, vamos analisar a relação entre o coeficiente de dilatação linear (α) e o coeficiente de dilatação superficial (β) para um mesmo material sólido.
Quando um material sólido é submetido a uma variação de temperatura, ele sofre uma dilatação em todas as direções. No caso de uma dilatação linear, o material se expande em uma direção específica, enquanto na dilatação superficial, o material se expande em uma superfície.
A relação entre os coeficientes de dilatação linear e superficial é dada pela seguinte fórmula:
$$beta = 2 alpha$$
Portanto, não é verdade que β = α/2. A afirmação inicial está errada, e a alternativa correta é B) Errado.
É importante notar que essa relação é válida apenas para materiais isotrópicos, ou seja, materiais que apresentam propriedades físicas iguais em todas as direções.