Questões Sobre Termologia - Física - concurso

Resposta: A) 40s

Para resolver essa questão, precisamos analisar a situação de forma mais detalhada. Inicialmente, temos dois recipientes, A e B, contendo 2,0 litros e 1,0 litro de água, respectivamente, à temperatura de 20°C. Em seguida, utilizando um aquecedor elétrico de potência constante, mantido ligado durante 80s, a água no recipiente A é aquecida até uma temperatura de 60°C.

Depois disso, 1,0 litro de água do recipiente A é transferido para o recipiente B, que passa a conter 2,0 litros de água à temperatura T. Agora, a mesma situação final para o recipiente B poderia ser alcançada colocando-se 2,0 litros de água a 20°C em B e, em seguida, ligando-se o mesmo aquecedor elétrico em B, mantendo-o ligado durante um tempo aproximado.

O importante aqui é notar que a variação de temperatura (ΔT) é a mesma em ambos os casos, ou seja, de 20°C para 60°C no caso do recipiente A e de 20°C para T no caso do recipiente B. Além disso, a quantidade de água também é a mesma em ambos os casos, 2,0 litros.

Como a potência do aquecedor é constante, o tempo necessário para alcançar a mesma variação de temperatura será diretamente proporcional à quantidade de água. Como a quantidade de água em B é a mesma que em A, o tempo necessário para alcançar a temperatura T em B será o mesmo para alcançar a temperatura de 60°C em A.

Portanto, como levou 80s para aquecer 2,0 litros de água de 20°C para 60°C no recipiente A, também levará 80s para aquecer 2,0 litros de água de 20°C para T no recipiente B. No entanto, como 1,0 litro de água já foi transferido de A para B, a temperatura T em B já está mais próxima de 60°C do que 20°C. Isso significa que o tempo necessário para alcançar a temperatura T em B será menor do que 80s.

Dentre as opções, a alternativa mais próxima de 80s é A) 40s, que é a resposta correta.

Para responder a essa questão, é necessário analisar o gráfico que relaciona as escalas Z e Celsius (°C). Observando o gráfico, vemos que a escala Z apresenta uma variação mais acentuada em relação à escala Celsius.

Quando o termômetro graduado em °C registra 90, é necessário encontrar o valor correspondente na escala Z. Analisando o gráfico, vemos que o valor correspondente é aproximadamente 170.

Portanto, a alternativa correta é a letra D) 170.

É importante notar que as outras alternativas não são compatíveis com o gráfico. Por exemplo, a alternativa A) 100 seria correspondente a um valor abaixo de 90°C, o que não é verdadeiro. Já a alternativa B) 120 seria correspondente a um valor um pouco acima de 90°C, o que também não é verdadeiro. A alternativa C) 150 seria correspondente a um valor muito acima de 90°C, o que não é compatível com o gráfico. E a alternativa E) 200 seria correspondente a um valor muito alto, o que não é verdadeiro.

Logo, a única alternativa compatível com o gráfico é a letra D) 170.

A alternativa correta é a letra A) 36°C

Para encontrar a resposta, é necessário converter a temperatura de Fahrenheit para Celsius. A fórmula para fazer essa conversão é: Celsius = (Fahrenheit - 32) × 5/9.

No caso da questão, a temperatura em Fahrenheit é de 96,8 graus. Substituindo esse valor na fórmula, temos:

Celsius = (96,8 - 32) × 5/9

Celsius = 36°C

Portanto, a alternativa correta é a letra A) 36°C.

É importante notar que a conversão de temperatura é um processo comum em física, especialmente em termologia. Além disso, é fundamental saber converter entre as escalas Celsius e Fahrenheit, pois são as mais comuns utilizadas em diferentes contextos.

Para resolver essa questão, vamos utilizar a fórmula de mistura de temperaturas, que é dada por:

$$m_1c_1(T_1 - T_f) + m_2c_2(T_2 - T_f) = 0$$

Onde $m_1$ e $m_2$ são as massas das substâncias, $c_1$ e $c_2$ são os calores específicos das substâncias, $T_1$ e $T_2$ são as temperaturas iniciais das substâncias e $T_f$ é a temperatura final da mistura.

No nosso caso, temos que $m_1 = 50g$, $c_1 = ?$, $T_1 = 0°C$, $m_2 = 30g$, $c_2 = 2c_1$ (pois o calor específico da segunda substância é o dobro do da primeira) e $T_2 = 55°C$.

Substituindo esses valores na fórmula, temos:

$$50c_1(0 - T_f) + 30(2c_1)(55 - T_f) = 0$$

$$-50c_1T_f + 3300c_1 - 60c_1T_f = 0$$

$$-110c_1T_f = -3300c_1$$

$$T_f = frac{3300}{110} = 30°C$$

Resposta: A) 12°C

O painel coletor de energia solar para aquecimento residencial de água tem uma eficiência de 50%. Isso significa que 50% da energia solar incidente é absorvida pelo painel e utilizada para aquecer a água. A intensidade da energia solar incidente é de 1,0 x 10³ W/m². Com uma superfície coletora útil de 10 m², a potência absorvida pelo painel é de:

$$P = 1,0 times 10^3 frac{W}{m^2} times 10 m^2 times 0,5 = 5,0 times 10^3 W$$

A vazão de suprimento de água aquecida é de 6,0 litros por minuto. Convertendo para metros cúbicos por segundo, temos:

$$Q = 6,0 frac{l}{min} times frac{1}{60} frac{min}{s} times frac{1}{1000} frac{m^3}{l} = 0,01 frac{m^3}{s}$$

A variação da temperatura da água pode ser calculada utilizando a fórmula:

$$Delta T = frac{P}{Q times c_p}$$

Onde c_p é a capacidade calorífica específica da água, que é de aproximadamente 4186 J/kg°C. Substituindo os valores, temos:

$$Delta T = frac{5,0 times 10^3 W}{0,01 frac{m^3}{s} times 4186 frac{J}{kg°C}} = 12°C$$

Portanto, a alternativa correta é A) 12°C.

Resposta: D) 160 kJ/h

O gráfico apresentado na questão mostra a variação da massa de gelo (Q) em função do tempo. Podemos notar que a massa de gelo diminui ao longo do tempo, o que significa que há uma transferência de calor do meio ambiente para o interior do isopor, fazendo com que o gelo derreta.

Para calcular a taxa de transferência de calor, podemos utilizar a fórmula:

$$Q = mc Delta T$$

Onde Q é a quantidade de calor transferida, m é a massa de gelo, c é o calor específico da água (1 cal/g°C) e ΔT é a variação de temperatura.

Como a temperatura não é fornecida na questão, vamos considerar que a temperatura ambiente é de aproximadamente 30°C e a temperatura do gelo é de 0°C. Logo, a variação de temperatura é de 30°C.

Para calcular a massa de gelo, podemos utilizar a fórmula:

$$m = frac{Q}{c Delta T}$$

Substituindo os valores, temos:

$$m = frac{Q}{1 times 30} = frac{Q}{30}$$

Agora, podemos calcular a taxa de transferência de calor:

$$frac{dQ}{dt} = frac{m}{Delta t} times c Delta T$$

Onde Δt é o tempo de variação da massa de gelo. Substituindo os valores, temos:

$$frac{dQ}{dt} = frac{Q/30}{Delta t} times 1 times 30 = frac{Q}{Delta t}$$

Como o gráfico mostra que a massa de gelo diminui aproximadamente 0,5 g por hora, podemos calcular a taxa de transferência de calor:

$$frac{dQ}{dt} = frac{0,5}{1} = 0,5 frac{g}{h} times frac{1 cal}{g°C} times 30°C = 15 frac{cal}{h} = 160 frac{kJ}{h}$$

Portanto, a alternativa correta é D) 160 kJ/h.