Questões Sobre Termologia - Física - concurso
2121) Por causa da dilatação dos sólidos, revestimentos cerâmicos, pisos, pontes e trilhos de trem são construídos ou instalados em partes separadas por um espaço que é calculado para cada tipo de material e dimensões das partes. Tal espaço existe para permitir que as peças dilatem com as variações da temperatura do ambiente.
Uma barra de metal com 80 cm de comprimento dilata 0,05% quando submetida a uma variação de temperatura de 20 oC.
O coeficiente de dilatação linear alpha desse metal vale
- A) 0,25 x 10-6 oC -1.
- B) 1,25 x 10-6 oC -1.
- C) 2,5 x 10-6 oC -1.
- D) 12,5 x 10-6 oC -1.
- E) 25 x 10-6 oC -1.
A alternativa correta é letra E) 25 x 10-6 oC -1.
Pessoal, precisamos aplicar
Delta L = L_0 alpha Delta T
L - L_0 = L_0 alpha Delta T
Como a variação é de 0,05%,
1,0005 times 0,8 - 0,8 = 0,8 alpha times 20
4 times 10^{-4} = 0,8 times alpha times 20
alpha = 25 times 10^{-6} , ^o , C -1.
Gabarito: LETRA E.
2122) Julgue os itens a seguir, relativos a um sistema termicamente isolado constituído por dois corpos, A e B.
I Se os corpos A e B estão em equilíbrio térmico, conclui-se que A e B não trocam energia térmica entre si.
II Se os corpos A e B estão em equilíbrio térmico, conclui-se que A e B não trocam calor entre si.
III Se a temperatura de A é maior que a de B, então A tem maior energia térmica que B.
IV Independentemente das temperaturas de A e B, o corpo de maior massa tem mais energia térmica que o outro.
Assinale a opção correta.
- A) Apenas o item I está certo.
- B) Apenas o item II está certo.
- C) Apenas os itens I e III estão certos.
- D) Apenas os itens II e III estão certos.
- E) Todos os itens estão certos.
Answer: B) Only item II is correct.
Let's analyze each item:
I) If bodies A and B are in thermal equilibrium, each one does not exchange thermal energy with the other. This item is incorrect because when two bodies are in thermal equilibrium, they do exchange thermal energy, but the net energy transfer is zero, meaning that the energy gained by one body is equal to the energy lost by the other.
II) If bodies A and B are in thermal equilibrium, each one does not exchange heat with the other. This item is correct because when two bodies are in thermal equilibrium, there is no net heat transfer between them, meaning that the heat gained by one body is equal to the heat lost by the other.
III) If the temperature of A is greater than that of B, then A has more thermal energy than B. This item is incorrect because the thermal energy of a body is not directly related to its temperature. Thermal energy is a function of the internal energy of a system, which depends on the temperature, but also on other factors such as the specific heat capacity of the material.
IV) Regardless of the temperatures of A and B, the body with greater mass has more thermal energy. This item is also incorrect because the thermal energy of a body is not directly related to its mass. As mentioned earlier, thermal energy depends on the internal energy of a system, which is a function of the temperature, specific heat capacity, and other factors.
Therefore, the correct answer is B) Only item II is correct.
2123) O texto a seguir é referência para a questão.
Em todas as questões, as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use g = 10 m/s2 para o módulo da aceleração gravitacional
Um dado objeto de massa constante m = 300 g está a uma temperatura T0 = 30 ºC. Seu calor específico vale c = 0,4 J/g.ºC. Esse objeto passa por um processo termodinâmico que retira uma dada quantidade de calor Q, de modo que o objeto chega à temperatura T = 10 ºC sem sofrer mudanças de estado físico. Em todo esse processo, seu calor específico é considerado constante. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da quantidade de calor Q retirada do objeto durante o processo.
- A) Q = 0,24 kJ
- B) Q = 1,2 kJ
- C) Q = 2,4 kJ
- D) Q = 12 kJ
- E) Q = 24 kJ
A alternativa correta é letra C) Q = 2,4 kJ
Pessoal, precisamos aplicar a clássica relação "Q MaCetE".
Q = m c Delta T
Reparem que temos um processo de esfriamento, pois calor foi retirado.
Q = m c (T_f - T_i)
Q = 300 times 0,4 times (10 - 30)
Q = -2,400 , J
Reparem que o sinal negativo condiz com o que afirma a questão (calor retirado). Se fosse aquecimento, seria positivo.
No gabarito temos apenas sem sinal pois ela já menciona que calor foi retirado.
Q = -2,400 , J = -2,4 , kJ
Gabarito: LETRA C.
2124) Considerando que o coeficiente de dilatação térmica da água líquida é aproximadamente 5 vezes maior que o coeficiente de dilatação volumétrica térmica do vidro, assinale a opção correta.
- A) Ao se esfriar 60 ºC para 10 ºC um copo com água até a borda, o volume da água ficará 5 vezes menor, e o volume do vidro permanecerá inalterado.
- B) Ao se esquentar de 10 ºC para 60 ºC um copo com água até a borda, a água irá transbordar.
- C) Ao se esquentar de 10 ºC para 60 º C um copo com água até a borda, o nível da água permanecerá inalterado: continuará na borda.
- D) Ao se esquentar de 10 ºC para 60 ºC um copo com água até a borda, como o copo se dilata mais que a água, irá sobrar espaço vazio no copo.
- E) Ao se esfriar de 60 ºC para 10 ºC um copo com água até a borda, a água irá transbordar.
Resposta: B) Ao se esquentar de 10°C para 60°C um copo com água até a borda, a água irá transbordar.
Explicação:
Quando a água se esquenta, sua temperatura aumenta e, consequentemente, seu volume também aumenta. Isso ocorre porque as moléculas da água se movem mais rápido e se distanciam umas das outras, ocupando mais espaço. Já o vidro, que é o material do copo, tem uma dilatação térmica muito menor que a água. Isso significa que, quando a temperatura aumenta, o volume do vidro aumenta muito pouco.
Portanto, quando a água se esquenta de 10°C para 60°C, seu volume aumenta muito mais que o volume do vidro. Como a água estava inicialmente até a borda do copo, o aumento de volume da água faz com que ela transborde do copo.
É importante notar que o coeficiente de dilatação térmica da água líquida é aproximadamente 5 vezes maior que o coeficiente de dilatação volumétrica térmica do vidro. Isso significa que a água se dilata muito mais que o vidro quando a temperatura aumenta.
Por isso, a alternativa correta é B) Ao se esquentar de 10°C para 60°C um copo com água até a borda, a água irá transbordar.
2125) Considere que uma barra de gelo tenha sido colocada em uma panela no fogo. Nessa situação, assinale a opção correta.
- A) O gelo transforma-se em água líquida, aumenta sua temperatura e transforma-se em vapor de água, nesta sequência.
- B) O gelo transforma-se em vapor de água sem passar pelo estado líquido.
- C) Como o gelo flutua, sempre haverá gelo dentro da panela, mesmo que parte da água liquida se transforme em vapor.
- D) A temperatura em que se transforma o gelo em água líquida e depois em vapor de água é de 50 ºC.
- E) Ao se esquentar o gelo, haverá necessariamente quebra da molécula de água, que se transforma em gás oxigênio e gás hidrogênio.
A alternativa correta é a letra A) O gelo transforma-se em água líquida, aumenta sua temperatura e transforma-se em vapor de água, nesta sequência.
Essa afirmativa está correta porque, quando o gelo é colocado em uma panela no fogo, ele primeiro se transforma em água líquida, aumentando sua temperatura. Em seguida, à medida que a temperatura continua a aumentar, a água líquida se transforma em vapor de água.
Isso ocorre porque a temperatura de fusão do gelo é de 0°C, e a temperatura de ebulição da água é de 100°C. Portanto, quando o gelo se transforma em água líquida, sua temperatura aumenta até atingir 100°C, momento em que começa a se transformar em vapor de água.
As outras alternativas estão incorretas porque não descrevem a sequência correta de transformação do gelo. A alternativa B está errada porque o gelo não se transforma diretamente em vapor de água sem passar pelo estado líquido. A alternativa C está errada porque o gelo não flutua e não há garantia de que parte da água líquida se transforme em vapor. A alternativa D está errada porque a temperatura de transformação do gelo em água líquida e, posteriormente, em vapor de água não é de 50°C. A alternativa E está errada porque o gelo não se quebra em oxigênio e hidrogênio quando se esquenta.
2126) Em uma indústria alimentícia, para produção de doce de leite, utiliza-se um tacho de parede oca com uma entrada para vapor de água a 120 °C e uma saída para água líquida em equilíbrio com o vapor a 100 °C. Ao passar pela parte oca do tacho, o vapor de água transforma-se em líquido, liberando energia. A parede transfere essa energia para o interior do tacho, resultando na evaporação de água e consequente concentração do produto.
No processo de concentração do produto, é utilizada energia proveniente
- A) somente do calor latente de vaporização.
- B) somente do calor latente de condensação.
- C) do calor sensível e do calor latente de vaporização.
- D) do calor sensível e do calor latente de condensação.
- E) do calor latente de condensação e do calor latente de vaporização.
A alternativa correta é letra D) do calor sensível e do calor latente de condensação.
Pessoal, reparem que o vapor está em 120 graus.
Logo, primeiro teremos o calor sensível utilizado (que irá abaixar a temperatura de 120 até 100) e depois teremos o calor de condensação (que ocorre a 100 graus enquanto o vapor vai se transformando em água).
Logo,
Gabarito: LETRA D.
2127) Uma cafeteria adotou copos fabricados a partir de uma composição de 50% de plástico reciclado não biodegradável e 50% de casca de café. O copo é reutilizável e retornável, pois o material, semelhante a uma cerâmica, suporta a lavagem. Embora ele seja comercializado por um preço considerado alto quando comparado ao de um copo de plástico descartável, essa cafeteria possibilita aos clientes retornarem o copo sujo e levarem o café quente servido em outro copo já limpo e higienizado. O material desse copo oferece também o conforto de não esquentar na parte externa.
Cafeteria adota copo reutilizável feito com casca de café. Disponível em: www.gazetadopovo.com.br. Acesso em: 5 dez. 2019 (adaptado).
Quais duas vantagens esse copo apresenta em comparação ao copo descartável?
- A) Ter a durabilidade de uma cerâmica e ser totalmente biodegradável.
- B) Ser tão durável quanto uma cerâmica e ter alta condutividade térmica.
- C) Ser um mau condutor térmico e aumentar o resíduo biodegradável na natureza.
- D) Ter baixa condutividade térmica e reduzir o resíduo não biodegradável na natureza.
- E) Ter alta condutividade térmica e possibilitar a degradação do material no meio ambiente.
A alternativa correta é letra D) Ter baixa condutividade térmica e reduzir o resíduo não biodegradável na natureza.
Vamos verificar afirmativa por afirmativa.
a) Ter a durabilidade de uma cerâmica e ser totalmente biodegradável. ERRADA. Ele é similar a uma cerâmica. Porém, nada foi dito da durabilidade ser a mesma.
b) Ser tão durável quanto uma cerâmica e ter alta condutividade térmica. ERRADA. Não tem durabilidade de cerâmica e tem baixa condutividade (não esquenta as mãos de quem está carregando o copo).
c) Ser um mau condutor térmico e aumentar o resíduo biodegradável na natureza. ERRADA. Realmente ele é mau condutor. Porém, ao ser feito de casca de café ele reduz o resíduo biodegradável quando comparado ao copo plástico tradicional.
d) Ter baixa condutividade térmica e reduzir o resíduo não biodegradável na natureza. CORRETA. Conforme explicado nas anteriores.
e) Ter alta condutividade térmica e possibilitar a degradação do material no meio ambiente. ERRADA. Tem baixa condutividade.
Gabarito: LETRA D.
2128) O manual de um automóvel alerta sobre os cuidados em relação à pressão do ar no interior dos pneus. Recomenda-se que a pressão seja verificada com os pneus frios (à temperatura ambiente). Um motorista, desatento a essa informação, realizou uma viagem longa sobre o asfalto quente e, em seguida, verificou que a pressão P0 no interior dos pneus não era a recomendada pelo fabricante. Na ocasião, a temperatura dos pneus era T0. Após um longo período em repouso, os pneus do carro atingiram a temperatura ambiente T. Durante o resfriamento, não há alteração no volume dos pneus e na quantidade de ar no seu interior. Considere o ar dos pneus um gás perfeito (também denominado gás ideal).
Durante o processo de resfriamento, os valores de pressão em relação à temperatura (P × T) são representados pelo gráfico:
- A)
- B)
- C)
- D)
- E)
A alternativa correta é letra E)
Pessoal, a relação Pressão e Temperatura é dada por
dfrac{P}{T} = cte
Consideramos o volume constante como a questão pede.
Logo,
P = cte times T
Reparem que quando um cai o outro também cai, em uma relação linear.
Temos então nosso gabarito como sendo a LETRA E.
LETRA A: A variação de temperatura e pressão é conjunta e não conforme indicado.
LETRA B. A pressão não variou.LETRA C. Pressão aumentando com variação de temperatura. Além disso, a curva é exponencial o que está errado também.
LETRA D. Pressão aumentando com queda da temperatura.
Gabarito: LETRA E.
2129) Um recipiente de vidro com volume igual a 200 cm3 a 20 C está cheio de um líquido até a borda. Quando a temperatura do sistema é elevada a 100ºC, o líquido transborda 2,7 cm3 . Qual é, aproximadamente, o coeficiente de dilatação volumétrica do líquido?
Dados: pi = 3; 1 atm = 105 Pa; coeficiente de dilatação linear do vidro a = 0,40-5 x 10-1 K .
Alternativas:
- A) 12 x 10-3 K-1
- B) 16 x 10-4 K-1
- C) 18 x 10-5 K-1
- D) 36 x 10-5 K-1
- E) 17 x 10-6 K-1
A alternativa correta é letra C) 18 x 10-5 K-1
Pessoal, precisamos aplicar
Delta V = V_0 alpha Delta T
Substituindo os valores,
2,7 = 200 times alpha times (100 - 20)
alpha = 1,68 tiems 10^{-4} , K^{-1} = 18 times 10^{-5} , K^{-1}
Gabarito: LETRA C.
2130) Um aquecedor elétrico é utilizado para aquecer um quarto de dimensões 3 x 4 x 3 metros, partindo de uma temperatura inicial de 15 °C até atingir 25 °C em um período de 5 minutos. Sabe-se que o quarto não é isolado e perde calor para o exterior a uma taxa constante de 60 watts. Considere que todas as trocas de calor são ideais. Se o aquecedor está conectado à rede elétrica de 110 V, qual é, aproximadamente, a resistência elétrica do resistor que compõe o aquecedor?
Dados: pi = 3, g = 10 m/s2 , 1 atm = 105 Pa, calor específico do ar = 1 J/g°C, densidade do ar = 1,2 kg/m3 .
- A) 0,07 Ω.
- B) 8 Ω.
- C) 25 Ω.
- D) 83 Ω.
- E) 196 Ω.
A alternativa correta é letra B) 8 Ω.
Pessoal, vamos calcular primeiro o volume de ar para em seguida calcularmos a massa
V_{ar} = 3 times 4 times 3 = 36 , m^3
Agora, a massa,
m = rho v = 1,2 times 36 = 43,2 , kg
Agora, vamos calcular o calor/potência necessários.
Q - Q_{perda} = m c Delta T
Lembrando que potência é energia/tempo, temos que Q = P times Delta t. Logo,
Q - 60 times (5 times 60) = 43,2 times 1.000 times (25 - 15)
Q = 450.000 , J
Dividindo pelo tempo, teremos a potência
P = dfrac{450.000}{5 times 60} = 1.500 , W
Agora, para calcularmos a resistência,
P = i U
1.500 = i times 110
i = dfrac{1.500}{11}
Finalmente,
U = R i
110 = R times dfrac{1.500}{110}
R = dfrac{110 times 110}{1.500} = 8,06 , Omega
Gabarito: LETRA B.