Questões Sobre Termologia - Física - concurso

2131) Considerando que a rede elétrica forneça tensão em 220 V e que o custo da energia elétrica fornecida seja R$ 0,90 por kW∙h, julgue o item a seguir.

Considerando-se que um forno elétrico tem resistências elétricas distintas para cada temperatura de funcionamento, é correto afirmar que a resistência elétrica associada à temperatura de funcionamento de 180 °C é maior do que a resistência elétrica associada à temperatura de funcionamento de 280 °C.

2132) Texto

  Texto associado

Para determinado modelo de equilíbrio termodinâmico, as trocas de calor devido à radiação solar absorvida e à radiação emitida pela Terra estão em equilíbrio térmico em cada instante de tempo. Nesse modelo, a potência de radiação emitida por unidade de área R_e é dada pela Lei de Stefan-Boltzmann para corpos negros ideais, corrigida por uma emissividade epsilon < 1 (ressalte-se que, no caso de um corpo negro ideal, a emissividade é epsilon = 1). No sistema de unidades internacional (SI), R_e = epsilon sigmaT⁴, em que T é a temperatura da Terra, em Kelvin, sigma = 5,6703 times 10^{-8} {text{W} over text{m}^2 cdot text{k}^2} e a emissividade depende das propriedades de absorção de ondas eletromagnéticas dos materiais que constituem a superfície e a atmosfera terrestre.

A potência de radiação solar absorvida por unidade de área R_a é a diferença entre a potência da radiação incidente R_i e a radiação refletida R_r (efeito albedo). A quantidade de radiação refletida dependerá naturalmente das propriedades de reflexão das ondas eletromagnéticas incidentes nos materiais que constituem a superfície e a atmosfera terrestre.

Se o Sol e a Terra forem considerados pontos materiais, é possível mostrar, utilizando-se as leis de Newton e a lei da gravitação universal, que o movimento da Terra em relação ao Sol é planar, descrito por elipses, tal que o Sol está em um de seus focos. Entretanto, o Sol e a Terra não são pontos, e sim objetos materiais ocupando certo volume, determinando um torque que faz o momento angular de rotação da Terra em torno de si mesma não ser conservado, o que implica uma cinemática complexa para o seu movimento.

Em síntese, além do movimento de translação em torno do Sol, a Terra gira em torno de um eixo que liga os seus dois polos (eixo polar), o qual forma um ângulo beta (ângulo de nutação) com o eixo-z perpendicular ao plano de movimento do sistema Sol-Terra, conforme figura a seguir. Por sua vez, o eixo polar gira em torno do eixo-z, em um movimento denominado precessão. Esses três movimentos — translação, nutação e precessão — determinam a configuração geométrica da Terra em relação ao Sol e, consequentemente, a quantidade de radiação solar incidente sobre as partes da Terra em cada instante de tempo.

Com base no modelo de equilíbrio termodinâmico descrito no texto precedente e na figura apresentada, assinale a opção em que é representada a emissividade da Terra, na situação em que a sua temperatura seja de −17ºC, quando considerada como um corpo negro ideal, e a sua temperatura de fato seja 34 ºC maior que esse valor. Assuma que a temperatura do zero absoluto seja –273 K.

2133) Um estudante de engenharia da UFRJ regulou a pressão do pneu traseiro da sua moto, próximo da sua casa, em 20 libras por polegada quadrada (psi). Com um termômetro infravermelho, ele verificou que a temperatura do ar nos pneus era de 27°C. Ao chegar na UFRJ, ele mediu novamente a temperatura do pneu traseiro e verificou que a temperatura tinha subido 15°C. Assumindo que o volume do pneu não foi alterado, o estudante pode estimar que a pressão do pneu, ao chegar na UFRJ, era de:

2134) Márcio, técnico de laboratório em Física, desenvolveu um experimento em que um gás ideal é contido num cilindro fechado por um êmbolo que pode se mover livremente. Ao ligar um fogareiro abaixo do cilindro, Márcio pode afirmar, sobre a variação da pressão do gás Delta p, a variação da sua energia interna Delta U e o calor transferido ao gás Q, que:

2135) Duas barras finas, uma de ferro e uma de cobre, são usadas numa montagem experimental instalada numa sala mantida à temperatura de 20°C. Nessa temperatura, as barras têm o mesmo tamanho. Quando um grupo de estudantes entra na sala, o termômetro da sala indica que a temperatura aumentou 2°C. Considerando-se que o coeficiente de dilatação linear do cobre é 40% maior que o do ferro, é possível afirmar que, após os estudantes entrarem na sala:

2136) O Poder Calorífico Líquido (PCL) de um material é uma medida da quantidade de energia útil gerada na combustão desse material. No caso da madeira, o poder calorífico, entre outros fatores, sofre influência do componente da árvore da qual a madeira foi extraída. Na tabela abaixo são dados os valores do PCL médio para resíduos de madeira, provenientes dos galhos e da copa da árvore da espécie Pinus taeda.

Tabela: Poder Calorífico Líquido (PCL) para diferentes componentes da espécie Pinus taeda

Componente da árvore

PCL Médio

Copa

Galho

1350 kcal / kg

2100 Kcal/ Kg

Fonte: Adaptada de https://www.scielo.br/j/rarv/a/

4JMHWm8fn3pWgWJFKk3bBhg/?lang=pt#ModalTablea20tab04

Dados:
calor específico da água: c = 4,2, cal /g^{ circ} C
calor latente de fusão da água: L_F = 80 cal/g
calor latente de vaporização água: L_V = 540 cal/ g
densidade da água: rho = 1 Kg/l

Assinale a alternativa que indica corretamente a quantidade mínima de resíduo de madeira da espécie Pinus taeda que precisaria ser queimada em uma fogueira em espaço aberto para aquecer 1l de água de 25oC a 100ºC e vaporizar 400 g de água. Para isso, considere os valores de PCL fornecidos na tabela acima e que, nessas condições (fogueira em céu aberto), apenas 20% da energia da queima do resíduo de madeira é efetivamente usada para aquecer a água.

2137) O calor específico é uma propriedade física de cada material que indica a quantidade de calor necessária para

2138)

O gráfico a seguir representa quatro curvas (A, B, C e D) da intensidade da radiação emitida, em função do comprimento de onda, de um mesmo corpo negro com quatro valores de temperatura diferentes. Assinale a alternativa que indica corretamente a curva correspondente a maior temperatura.

2139)

Uma amostra de gás ideal sofre uma transformação termodinâmica representada no gráfico do volume (V) em função do inverso da pressão (1/P), conforme o gráfico a seguir. Assinale a alternativa que indica corretamente a transformação termodinâmica pela qual passou essa amostra de gás.

2140) Um professor montou um experimento com dois pêndulos simples, com fios de mesmo comprimento. Os pêndulos se mantiveram perfeitamente síncronos, cada qual com período de 2s, em um dia cuja temperatura local era de 10ºC. Num outro dia, passados alguns minutos, notouse que os pêndulos perdiam a sincronicidade. O professor associou tal fenômeno à variação de temperatura local, já que o termômetro do laboratório marcava 30ºC naquele dia e que o coeficiente de dilatação térmica dos fios era de alpha_1=2 times 10^{-5} ºC^{-1} e alpha_2=7 times 10^{-5} ºC^{-1}.

Assinale a alternativa que contém a melhor estimativa do intervalo de tempo entre o início do movimento e o instante em que os pêndulos apresentaram uma defasagem de meio ciclo pela primeira vez.