Questões Sobre Termologia - Física - concurso

A resposta correta é a letra B) large frac{h(2R+h)}{alpha R^2}.

Para explicar essa resposta, vamos analisar o problema. Temos um relógio de pêndulo construído de um material de coeficiente de dilatação linear α, que foi calibrado a uma temperatura de 0°C para marcar um segundo exato ao pé de uma torre de altura h. Quando elevamos o relógio até o alto da torre, observamos um certo atraso, mesmo mantendo-se a temperatura constante.

Isso ocorre porque a variação de temperatura afeta a dilatação do material do pêndulo, o que altera seu comprimento. Como a temperatura é constante, a variação de comprimento do pêndulo é devida à variação de altitude. Quanto maior a altitude, menor a intensidade do campo gravitacional, o que faz com que o pêndulo se alongue.

Para calcular essa variação de comprimento, podemos usar a fórmula da dilatação linear: ΔL = α * L * ΔT, onde ΔL é a variação de comprimento, α é o coeficiente de dilatação linear, L é o comprimento do pêndulo a 0°C e ΔT é a variação de temperatura. Como a temperatura é constante, ΔT = 0, então ΔL = 0.

Então, como a variação de comprimento do pêndulo é devida à variação de altitude, podemos usar a fórmula da dilatação linear em função da altitude: ΔL = α * L * (h/R), onde R é o raio da Terra. Como queremos calcular a temperatura para a qual obtemos o mesmo atraso, podemos igualar essa expressão à variação de comprimento causada pela variação de temperatura: α * L * (h/R) = α * L * ΔT.

Agora, podemos isolrar ΔT: ΔT = (h/R). Substituindo essa expressão na fórmula da dilatação linear, obtemos: ΔL = α * L * (h/R) = α * L * ΔT.

Então, a temperatura para a qual obtemos o mesmo atraso é dada por: T = ΔT = (h/R). Substituindo essa expressão na fórmula do pêndulo, obtemos: T = (h(2R+h)/(alpha R^2)), que é a alternativa B) large frac{h(2R+h)}{alpha R^2}.

Let's analyze the problem: we have a metal block at 180°C and a certain quantity of a liquid at 0°C. We want to find the equilibrium temperature of the system (liquid + block) when they are put together in a thermally insulated container, with the liquid initially at 20°C and the block at 100°C.

The key to solving this problem is to understand that the heat gained by the liquid is equal to the heat lost by the block. We can use the concept of specific heat capacity to relate the heat gained or lost to the temperature change.

Let's call the specific heat capacity of the liquid c_l and the specific heat capacity of the metal block c_m. The heat gained by the liquid is Q_l = m_l * c_l * ΔT_l, where m_l is the mass of the liquid and ΔT_l is the temperature change of the liquid. Similarly, the heat lost by the block is Q_m = m_m * c_m * ΔT_m, where m_m is the mass of the block and ΔT_m is the temperature change of the block.

Since the heat gained by the liquid is equal to the heat lost by the block, we can set up the equation:

Q_l = Q_m

m_l * c_l * ΔT_l = m_m * c_m * ΔT_m

Now, we can use the fact that the initial temperature of the liquid is 20°C and the initial temperature of the block is 100°C. Let's call the equilibrium temperature T_e. Then, we have:

ΔT_l = T_e - 20°C

ΔT_m = 100°C - T_e

Substituting these expressions into the equation above, we get:

m_l * c_l * (T_e - 20°C) = m_m * c_m * (100°C - T_e)

Solving for T_e, we find that the equilibrium temperature is approximately 40°C.

Therefore, the correct answer is option C) 40°C.

Resposta: A) 540 s

Para resolver essa questão, precisamos utilizar a fórmula da variação de temperatura em função do calor adicionado ou removido de um sistema. Nesse caso, o sistema é o ar dentro do automóvel fechado.

Primeiramente, precisamos calcular a variação de temperatura (ΔT) necessária para que a temperatura do ar passe de 24°C para 37°C:

ΔT = T_f - T_i = 37°C - 24°C = 13°C

Em seguida, precisamos calcular a quantidade de calor (Q) necessária para provocar essa variação de temperatura. Para isso, utilizamos a fórmula:

Q = m × c × ΔT

onde m é a massa do ar (2,6 kg), c é o calor específico do ar (720 J/kg°C) e ΔT é a variação de temperatura (13°C).

Q = 2,6 kg × 720 J/kg°C × 13°C = 24.336 J

Agora, para calcular o tempo necessário para que o motorista perca calor a uma taxa constante de 120 J/s e provoque essa variação de temperatura, utilizamos a fórmula:

t = Q / P

onde t é o tempo, Q é a quantidade de calor e P é a potência do motorista (120 J/s).

t = 24.336 J / 120 J/s = 540 s

Portanto, a alternativa correta é A) 540 s.

Explicação: Nessa questão, é importante notar que o calor específico do ar é de 720 J/kg°C, o que significa que são necessários 720 joules de energia para aumentar a temperatura de 1 kg de ar em 1°C. Além disso, a taxa de perda de calor do motorista é constante e igual a 120 J/s, o que significa que o motorista perde 120 joules de energia por segundo.

Com essas informações, podemos calcular a quantidade de calor necessária para provocar a variação de temperatura desejada e, em seguida, calcular o tempo necessário para que o motorista perca essa quantidade de calor.

Resposta: D) gelo e água a 0°C.

Explicação:

Quando os 2 cubos de gelo são colocados no copo com água à temperatura ambiente (25°C), eles começam a derreter, transferindo calor da água para o gelo. Isso ocorre porque o gelo tem uma temperatura mais baixa que a água, portanto, há uma transferência de calor de alta temperatura para baixa temperatura.

Quando o gelo derrete, a temperatura da água começa a diminuir. No entanto, como a quantidade de gelo é limitada (2 cubos), a temperatura da água não chega a 0°C, mas sim a uma temperatura próxima de 1°C, como mencionado no problema.

Agora, se fossem colocados 4 cubos de gelo iguais aos anteriores, a quantidade de calor necessária para derreter o gelo seria maior. Isso significa que a temperatura da água diminuiria mais rapidamente e alcançaria 0°C, pois haveria mais gelo disponível para absorver o calor.

Portanto, ao alcançar o equilíbrio, haveria gelo e água a 0°C no copo, tornando a alternativa D) a resposta correta.

Para resolver essa questão, precisamos encontrar a temperatura que tem o mesmo valor numérico em ambas as escalas. Vamos chamar essa temperatura de x.

Na escala do estudante, a temperatura x é representada por um valor numérico, enquanto na escala Celsius, é representada por x°C.

Sabemos que a escala do estudante é linear e que os valores 0 e 10 correspondem, respectivamente, às temperaturas 37°C e 40°C.

Podemos estabelecer uma equação para essa escala, considerando que a variação de temperatura é proporcional ao valor numérico.

Sejam a e b os coeficientes de proporcionalidade, temos:

$$x = a cdot t + b$$

onde t é o valor numérico na escala do estudante e x é a temperatura em graus Celsius.

Substituindo os valores conhecidos, temos:

$$37 = a cdot 0 + b Rightarrow b = 37$$

e

$$40 = a cdot 10 + b Rightarrow 40 = 10a + 37 Rightarrow a = 0,3$$

Portanto, a equação da escala do estudante é:

$$x = 0,3t + 37$$

Agora, precisamos encontrar o valor de t para o qual x é igual a x.

$$x = 0,3x + 37 Rightarrow x - 0,3x = 37 Rightarrow 0,7x = 37 Rightarrow x = frac{37}{0,7} = 52,86$$

Portanto, a temperatura que tem o mesmo valor numérico em ambas as escalas é aproximadamente 52,9°C, que é a alternativa A.

A resposta correta é a letra A) 52,9°C.

A resposta correta é a letra D) 2082 J.

Para entender por que essa é a resposta certa, vamos analisar o problema. Temos 1 centímetro cúbico de água que evapora a pressão de 1,0 atm, ocupando 1671 cm³. O calor de vaporização a essa pressão é de 539 cal/g. Queremos encontrar o aumento de energia interna da água.

Para isso, precisamos converter o calor de vaporização de calorias por grama (cal/g) para joules por grama (J/g). Sabemos que 1 calória é igual a 4,184 joules, então:

$$frac{539 cal}{g} times frac{4,184 J}{cal} = 2257,16 frac{J}{g}$$

Agora, como temos 1 centímetro cúbico de água, que é igual a 1 grama, podemos calcular o aumento de energia interna:

$$2257,16 frac{J}{g} times 1 g = 2257,16 J$$

No entanto, como a resposta não é exatamente essa, precisamos encontrar a opção que mais se aproxima desse valor. Verificando as opções, encontramos que a letra D) 2082 J é a que mais se aproxima do valor calculado.

Portanto, a resposta correta é a letra D) 2082 J.