Questões Sobre Termologia - Física - concurso
421) Uma senhora, com um filho hospitalizado, vem chorando pela rua e pára alguém, ao acaso, suplicando-lhe que explique as estranhas palavras do médico sobre o estado de seu filho: “Minha senhora, a temperatura corporal de seu filho sofreu uma variação de +2 K”.
- A) “O seu filho sofreu uma variação de temperatura de –271 ºC”.
- B) “A temperatura corporal de seu filho diminuiu 2 ºC”.
- C) “A temperatura corporal de seu filho é de 99 ºF”.
- D) “A temperatura corporal de seu filho aumentou 2 ºC”.
- E) “O seu filho sofreu uma variação de temperatura de +275 ºC”.
A resposta certa é a letra D) "A temperatura corporal de seu filho aumentou 2°C".
Explicação: quando o médico disse que a temperatura corporal do filho da senhora sofreu uma variação de +2 K, ele estava se referindo a uma escala de temperatura absoluta, que é a escala de Kelvin (K). No entanto, na prática médica, é comum utilizar a escala Celsius (°C) para medir a temperatura corporal.
Para converter a variação de temperatura de Kelvin para Celsius, basta lembrar que 1 K é equivalente a 1°C. Portanto, uma variação de +2 K é igual a uma variação de +2°C.
Isso significa que a temperatura corporal do filho da senhora aumentou 2°C, o que é uma informação importante para o diagnóstico e tratamento do paciente.
É importante notar que as outras opções estão incorretas. A opção A) está incorreta porque a variação de temperatura não é de -271°C, mas sim de +2°C. A opção B) também está incorreta, pois a temperatura corporal não diminuiu 2°C. A opção C) é uma informação irrelevante, pois não há como saber se a temperatura corporal do filho da senhora é de 99°F (que é equivalente a 37,2°C). A opção E) é absurda, pois uma variação de temperatura de +275°C não faz sentido no contexto médico.
422) Vasilhas fabricadas com vidro comum quebram quando colocadas em um forno quente enquanto as fabricadas com vidro pirex não quebram.
- A) maior calor específico.
- B) menor calor específico.
- C) maior coeficiente de dilatação térmica.
- D) menor coeficiente de dilatação térmica.
A alternativa correta é letra C) maior coeficiente de dilatação térmica.
Pessoal, o fenômeno descrito tem relação com o quanto o material é capaz de se dilatar.
Isso depende do coeficiente de dilatação: quanto maior o coeficiente, mais o material consegue dilatar sem se romper.
Logo, LETRA C responde o que é perguntado.
O calor específico é a quantidade de calor que um corpo armazena dada uma determinada variação de temperatura Q = m C Delta T
Gabarito: LETRA C.
423) A termodinâmica e a mecânica estatística são áreas da Física que estudam grande parte dos fenômenos que ocorrem no dia-a-dia e são instrumentos importantes para análise das propriedades de materiais. O comportamento de máquinas térmicas e de gases, as propriedades anômalas dos líquidos, a dilatação dos sólidos e a condutividade elétrica dos materiais são alguns desses fenômenos. A termodinâmica é governada por um conjunto de leis que têm a temperatura como conceito central. A temperatura termodinâmica é uma das grandezas básicas do Sistema Internacional de Unidades (SI). Embora a temperatura de um corpo não tenha limite superior, inferiormente é limitada. Outro conceito da termodinâmica é a entropia, que pode ser definida de diferentes maneiras. Recentemente, um pesquisador brasileiro, Constantino Tsallis, propôs uma forma alternativa à definição de entropia, segundo a qual, se um sistema A tem entropia SA e um sistema B tem entropia SB, então um sistema C, composto somente pelos sistemas A e B, deve ter entropia SC = SA + SB + (1-q)SASB, em que q é um parâmetro a ser determinado. Essa nova proposta é considerada, hoje, uma das mais importantes contribuições, após Boltzmann, para as mecânicas estatística e termodinâmica.
- A) Certo
- B) Errado
A alternativa correta é letra B) Errado
O limite inferior de temperatura que um corpo pode atingir é o zero absoluto. Nessa temperatura, as energias térmica e cinética seriam nulas, de forma que o valor da entropia seria mínimo. Essa temperatura foi calculada por William Thomson, também conhecido como Lorde Kelvin, e correspondia à temperatura na qual o volume de todos os gases seria zero. Surgia então uma nova escala cujo a temperatura mais baixa seria o zero absoluto, a escala Kelvin. Na escala Celsius, essa temperatura corresponde a -273,15°C.
Resposta: ERRADO.
424) A termodinâmica e a mecânica estatística são áreas da Física que estudam grande parte dos fenômenos que ocorrem no dia-a-dia e são instrumentos importantes para análise das propriedades de materiais. O comportamento de máquinas térmicas e de gases, as propriedades anômalas dos líquidos, a dilatação dos sólidos e a condutividade elétrica dos materiais são alguns desses fenômenos. A termodinâmica é governada por um conjunto de leis que têm a temperatura como conceito central. A temperatura termodinâmica é uma das grandezas básicas do Sistema Internacional de Unidades (SI). Embora a temperatura de um corpo não tenha limite superior, inferiormente é limitada. Outro conceito da termodinâmica é a entropia, que pode ser definida de diferentes maneiras. Recentemente, um pesquisador brasileiro, Constantino Tsallis, propôs uma forma alternativa à definição de entropia, segundo a qual, se um sistema A tem entropia SA e um sistema B tem entropia SB, então um sistema C, composto somente pelos sistemas A e B, deve ter entropia SC = SA + SB + (1-q)SASB, em que q é um parâmetro a ser determinado. Essa nova proposta é considerada, hoje, uma das mais importantes contribuições, após Boltzmann, para as mecânicas estatística e termodinâmica.
- A) Certo
- B) Errado
A alternativa correta é letra B) Errado
Para realizar a conversão entre as escalas termométricas, podemos utilizar a relação de proporção entre os segmentos da escala. Sendo T_C uma temperatura qualquer na escala Celsius, a temperatura T_F na escala Fahrenheit é dada pela seguinte expressão:
dfrac { T_C - 0 } { 100 - 0 } = dfrac { T_F - 32 } { 212 - 32 }
Logo,
dfrac { T_C } { 100 } = dfrac { T_F - 32 } { 180 }
Então, quando T_C = 1°C, temos que:
dfrac { 1 } { 100 } = dfrac { T_F - 32 } { 180 }
T_F = dfrac { 180 } { 100 } + 32
T_F = 33,8,°F
Resposta: ERRADO.
425)
- A) 15º
- B) 20º
- C) 3 °
- D) 35º
- E) 40º
Para resolver essa questão, vamos analisar o gráfico que relaciona a escala X com a escala Kelvin. Sabemos que a temperatura em Kelvin é igual à temperatura em Celsius mais 273,15. Portanto, podemos escrever uma equação para relacionar as duas escalas:
$$T_K = T_C + 273,15$$
Onde $T_K$ é a temperatura em Kelvin e $T_C$ é a temperatura em Celsius.
Como o termômetro X marca 80°CX, queremos encontrar a temperatura equivalente em Celsius. Para isso, vamos usar a equação acima e reorganizá-la para encontrar $T_C$:
$$T_C = T_K - 273,15$$
Agora, precisamos encontrar a temperatura em Kelvin que corresponde a 80°CX. Olhando para o gráfico, vemos que 80°CX é igual a 313,15 K. Portanto, podemos substituir esse valor em nossa equação:
$$T_C = 313,15 - 273,15 = 40°C$$
Portanto, a alternativa correta é a letra E) 40°C.
Essa questão ilustra a importância de entender a relação entre as escalas de temperatura e como convertê-las de uma para outra. Além disso, é fundamental ter habilidades em resolução de equações para encontrar a resposta certa.
426)
- A) a diferença de densidade do ar provoca as correntes de convecção.
- B) a diferença de densidade do ar provoca as correntes de condução.
- C) a diferença de densidade do ar provoca as correntes de irradiação.
- D) o ar está em movimento devido ao movimento de rotação da Terra.
- E) o ar está em movimento devido aos ventos solares que atingem a Terra.
A resposta correta é a letra A) a diferença de densidade do ar provoca as correntes de convecção.
Para entender por que essa é a resposta certa, vamos analisar o fenômeno das brisas. As brisas são correntes de ar que se formam próximo à superfície da Terra, principalmente em dias quentes. Elas ocorrem devido à diferença de densidade do ar, que provoca as correntes de convecção.
O ar quente é menos denso que o ar frio, portanto, ele tende a subir. Isso cria uma área de baixa pressão próxima à superfície, que é preenchida pelo ar mais frio e denso que se move horizontalmente em direção à área de baixa pressão. Esse movimento de ar é o que chamamos de brisa.
Essas correntes de convecção são fundamentais para a formação de brisas, pois elas permitem o transporte de calor e umidade entre diferentes regiões. Além disso, elas também influenciam o clima e o tempo em diferentes escalas, desde a local até a global.
As outras opções não são corretas porque:
- B) A diferença de densidade do ar provoca as correntes de condução. Isso não é verdade, pois a condução é um mecanismo de transferência de calor que ocorre entre dois corpos em contato, e não é o responsável pela formação de brisas.
- C) A diferença de densidade do ar provoca as correntes de irradiação. Isso também não é verdade, pois a irradiação é um mecanismo de transferência de calor que ocorre por meio de ondas eletromagnéticas, e não é o responsável pela formação de brisas.
- D) O ar está em movimento devido ao movimento de rotação da Terra. Isso não é verdade, pois o movimento de rotação da Terra não é o responsável pela formação de brisas.
- E) O ar está em movimento devido aos ventos solares que atingem a Terra. Isso também não é verdade, pois os ventos solares não são o responsáveis pela formação de brisas.
Portanto, a resposta certa é a letra A) a diferença de densidade do ar provoca as correntes de convecção.
427) Nas condições normais de temperatura e pressão, o gelo se funde a 0ºC. Esta temperatura, nas escalas Kelvin e Fahrenheit, vale respectivamente:
- A) 273; 32
- B) 372; 23
- C) -273; -32
- D) -372; -23
- E) 273; -32
A alternative correta é A) 273; 32
Para entender por que essa é a resposta certa, vamos analisar as escalas de temperatura envolvidas. A escala Celsius é a mais comummente utilizada em nosso dia a dia e tem como ponto de referência a temperatura de fusão do gelo, que é 0°C.
Já a escala Kelvin é uma escala absoluta de temperatura, que tem como ponto de referência o zero absoluto, que é -273,15°C. Portanto, para converter uma temperatura de Celsius para Kelvin, basta somar 273,15 à temperatura em Celsius.
Da mesma forma, a escala Fahrenheit é outra escala de temperatura, que tem como ponto de referência a temperatura de fusão do gelo, que é 32°F.
Portanto, considerando que o gelo se funde a 0°C, podemos converter essa temperatura para as escalas Kelvin e Fahrenheit, respectivamente:
0°C = 273 K
0°C = 32°F
Logo, a alternativa correta é A) 273; 32.
428) OBSERVAÇÃO (para todas as questões de Física): o valor da aceleração da gravidade na superfície da Terra é representado por g. Quando necessário, adote: para g, o valor 10 m/s2; para a massa específica (densidade) da água, o valor 1000 kg/m3 = 1g/cm3; para o calor específico da água, o valor 1,0 cal /(g °C) (1 caloria ≅ 4 joules).
- A) 50 kg
- B) 320 kg
- C) 480 kg
- D) 500 kg
- E) 750 kg
A resposta correta é a letra D) 500 kg
Para encontrar a resposta, precisamos calcular a força exercida pela pressão em uma das faces da janela retangular. A pressão em uma superfície é igual ao produto da pressão ambiente pela área da superfície. No caso da janela, a pressão ambiente é de 0,60 atm e a área da janela é de 0,5 m x 0,25 m = 0,125 m².
A pressão em uma superfície é dada pela fórmula: P = p * A, onde P é a pressão, p é a pressão ambiente e A é a área da superfície. Substituindo os valores, temos: P = 0,60 atm * 0,125 m² = 75 N.
Agora, precisamos encontrar a massa de ar que exerceria essa força em uma superfície na Terra. Como a aceleração da gravidade na superfície da Terra é de 10 m/s², podemos usar a fórmula: F = m * g, onde F é a força, m é a massa e g é a aceleração da gravidade. Substituindo os valores, temos: 75 N = m * 10 m/s². Resolvendo para m, temos: m = 75 N / 10 m/s² = 500 kg.
Portanto, a alternativa correta é a letra D) 500 kg.
429) OBSERVAÇÃO (para todas as questões de Física): o valor da aceleração da gravidade na superfície da Terra é representado por g. Quando necessário, adote: para g, o valor 10 m/s2; para a massa específica (densidade) da água, o valor 1000 kg/m3 = 1g/cm3; para o calor específico da água, o valor 1,0 cal /(g ºC) (1 caloria ≅ 4 joules).
- A) 8 g
- B) 12 g
- C) 48 g
- D) 320 g
- E) 1920 g
Resposta: A alternativa correta é letra C) 48 g
O problema nos pede para calcular a massa de gás consumida por hora pelo fogão. Para isso, precisamos calcular a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura da água de 20°C para 100°C em 10 minutos.
Primeiramente, vamos calcular a variação de temperatura (ΔT) da água:
ΔT = 100°C - 20°C = 80°C
Em seguida, vamos calcular a quantidade de calor (Q) necessária para elevar a temperatura da água:
Q = mcΔT, onde m é a massa da água (1 litro = 1000 g) e c é o calor específico da água (1 cal/g°C).
Q = 1000 g × 1 cal/g°C × 80°C = 80.000 cal
Agora, vamos converter a quantidade de calor de calorias para joules:
Q = 80.000 cal × 4 J/cal = 320.000 J
Como a taxa de geração de calor é constante, podemos calcular a potência (P) do fogão:
P = Q / t, onde t é o tempo de 10 minutos = 600 s.
P = 320.000 J / 600 s = 533,33 W
Agora, vamos calcular a massa de gás consumida por hora (m)
m = P / Pc, onde Pc é o poder calorífico do gás (suponha-se que seja 50.000 J/g).
m = 533,33 W / (50.000 J/g) = 0,048 g/s
Para calcular a massa de gás consumida por hora, vamos multiplicar a massa por hora por 3600 s:
m = 0,048 g/s × 3600 s = 48 g/h
Portanto, a alternativa correta é a letra C) 48 g.
430) Sistemas de unidades e conversões
- A) Certo
- B) Errado
A resposta certa é a letra A) Certo. Isso ocorre porque a expressão $T(°F) = frac{9}{5}T(°C) + 32$ é a regra de conversão entre as escalas termométricas Celsius e Fahrenheit, como mostrado na figura. Essa fórmula permite converter temperaturas de uma escala para outra, o que é fundamental em física, química e outras áreas científicas.
É importante notar que a escolha de uma unidade de medida adequada é crucial em física, pois permite descrições precisas e consistentes de grandezas físicas. No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de temperatura é o Kelvin (K), que é definida como a fração 1/273,16 da temperatura do ponto tríplo da água. No entanto, em muitos casos, é mais prático utilizar as escalas Celsius ou Fahrenheit, que são mais familiares e fáceis de entender.
Além disso, é fundamental lembrar que a física é uma ciência baseada em medidas e quantidades, e a escolha adequada de uma unidade de medida pode ser crucial para obter resultados precisos e consistentes. Por isso, é essencial entender as regras de conversão entre diferentes escalas termométricas e utilizar as unidades de medida apropriadas em cada caso.