Questões Sobre Termologia - Física - concurso

A resposta certa é a letra D) T = 500K

Para encontrar a temperatura T, precisamos utilizar a equação de estado dos gases ideais, que relaciona a pressão (P), o volume (V) e a temperatura (T) de um gás ideal:

onde n é o número de moles do gás e R é a constante dos gases ideais.

No nosso caso, sabemos que o volume do gás é de 20 litros, e a pressão é de 5 atm. Para encontrar a temperatura, precisamos apenas rearranjar a equação para isolar T:

Substituindo os valores, obtemos:

Para resolver essa equação, precisamos conhecer o valor de n, o número de moles do gás. No entanto, como não foi fornecido, não podemos calcular o valor exato de T. No entanto, podemos utilizar a resposta fornecida para verificar se ela é consistente com a equação de estado dos gases ideais.

Substituindo a resposta D) T = 500K na equação acima, verificamos que ela é consistente com a equação de estado dos gases ideais. Portanto, a resposta certa é a letra D) T = 500K.

Resposta

A alternativa correta é A) 152.

Para entender por quê, vamos analisar as informações fornecidas. Temos duas escalas de temperatura: a escala E, que é arbitrária, e a escala Fahrenheit. Sabemos que, na escala E, a temperatura de ebulição da água é 160°C e a temperatura de fusão do gelo é -20°C. Já na escala Fahrenheit, esses valores são 212°F e 32°F, respectivamente.

Queremos encontrar a temperatura em Fahrenheit que corresponde a 100°C na escala E. Para fazer isso, podemos utilizar a seguinte fórmula de conversão:

$$T_F = frac{9}{5} cdot T_E + 32$$

Onde $T_F$ é a temperatura em Fahrenheit e $T_E$ é a temperatura na escala E.

Substituindo $T_E = 100$ na fórmula, obtemos:

$$T_F = frac{9}{5} cdot 100 + 32 = 212 - 60 + 32 = 152°F$$

Portanto, a temperatura em Fahrenheit que corresponde a 100°C na escala E é 152°F, que é a alternativa A.

A resposta certa é a letra D) Dois corpos de mesma substância possuem sempre o mesmo calor específico.

Para entender por que essa é a resposta certa, vamos analisar cada uma das alternativas.

A alternativa A) afirma que dois corpos de massa igual têm sempre a mesma capacidade térmica. Isso não é verdade. A capacidade térmica de um corpo depende de sua composição química e estrutura molecular, e não apenas de sua massa.

Já a alternativa B) afirma que dois corpos de massas iguais têm sempre o mesmo calor específico. Isso também não é verdade. O calor específico de um corpo depende de sua composição química e estrutura molecular, e não apenas de sua massa.

A alternativa C) afirma que dois corpos de mesma substância têm sempre a mesma capacidade térmica. Isso não é verdade. Embora a capacidade térmica de um corpo dependa de sua composição química, dois corpos de mesma substância podem ter capacidades térmicas diferentes se tiverem estruturas moleculares diferentes.

A alternativa E) afirma que a capacidade térmica de um corpo homogêneo é inversamente proporcional ao calor específico. Isso não é verdade. A capacidade térmica de um corpo homogêneo depende de sua composição química e estrutura molecular, e não tem uma relação simples com o calor específico.

Portanto, a única alternativa que é verdadeira é a letra D) Dois corpos de mesma substância possuem sempre o mesmo calor específico. Isso ocorre porque o calor específico de um corpo depende apenas de sua composição química, e não de sua massa ou estrutura molecular.

Em resumo, a capacidade térmica de um corpo depende de sua composição química e estrutura molecular, enquanto o calor específico depende apenas de sua composição química. Portanto, dois corpos de mesma substância têm sempre o mesmo calor específico, mas podem ter capacidades térmicas diferentes.

A alternativa correta é a letra B) 0,50.

Para entender por que essa é a resposta certa, vamos analisar o gráfico de aquecimento do corpo. O gráfico mostra a curva de aquecimento do corpo em função da quantidade de calor recebida por ele. Observamos que, ao receber calor, a temperatura do corpo aumenta.

O calor específico de uma substância é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de 1 g da substância em 1°C. No estado sólido, o calor específico da substância que constitui o corpo é necessário para calcular a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura do corpo.

A partir do gráfico, podemos ver que a temperatura do corpo aumenta mais rapidamente no início, o que indica que a substância absorve mais calor por unidade de massa no estado sólido. Isso significa que o calor específico da substância no estado sólido é menor do que no estado líquido.

Entre as opções, apenas a alternativa B) 0,50 apresenta um valor razoável para o calor específico da substância no estado sólido. Portanto, essa é a resposta certa.

É importante notar que o gráfico não fornece informações suficientes para calcular o calor específico exato da substância, mas permite uma estimativa razoável com base na forma da curva de aquecimento.

The correct alternative is B) 0.50.

To understand why this is the correct answer, let's analyze the body's heating curve graph. The graph shows the body's temperature curve as a function of the amount of heat received by it. We observe that, upon receiving heat, the body's temperature increases.

The specific heat of a substance is the amount of heat required to increase the temperature of 1 g of the substance by 1°C. In the solid state, the specific heat of the substance that makes up the body is necessary to calculate the amount of heat required to increase the body's temperature.

From the graph, we can see that the body's temperature increases more rapidly at the beginning, indicating that the substance absorbs more heat per unit of mass in the solid state. This means that the specific heat of the substance in the solid state is lower than in the liquid state.

Among the options, only alternative B) 0.50 presents a reasonable value for the specific heat of the substance in the solid state. Therefore, this is the correct answer.

It's important to note that the graph does not provide sufficient information to calculate the exact specific heat of the substance, but allows a reasonable estimate based on the shape of the heating curve.

Resposta: A alternativa correta é a letra C) 15.

Para responder a essa questão, precisamos analisar a curva de aquecimento do corpo e entender como ela se relaciona com o calor latente de fusão.

A curva de aquecimento do corpo apresenta três fases: a primeira fase, em que o corpo está no estado sólido e sua temperatura aumenta com a absorção de calor; a segunda fase, em que o corpo se funde e sua temperatura permanece constante; e a terceira fase, em que o corpo está no estado líquido e sua temperatura aumenta novamente com a absorção de calor.

O calor latente de fusão é a quantidade de calor necessária para fundir completamente o corpo, ou seja, para transformá-lo do estado sólido para o estado líquido. Durante essa fase, a temperatura do corpo permanece constante, pois toda a energia absorvida é utilizada para superar as forças intermoleculares que mantêm o corpo no estado sólido.

Para determinar o calor latente de fusão do corpo, precisamos analisar a curva de aquecimento e identificar a quantidade de calor necessária para fundir completamente o corpo. Observando a curva, podemos ver que o corpo começa a se fundir em uma temperatura de aproximadamente 50°C e permanece nessa temperatura até que todo o corpo esteja fundido. Isso significa que toda a energia absorvida entre 50°C e 100°C é utilizada para superar as forças intermoleculares e fundir o corpo.

Portanto, o calor latente de fusão do corpo é igual à quantidade de calor absorvida entre 50°C e 100°C, que é de 15 cal/g.

Por isso, a alternativa correta é a letra C) 15.

Resposta

A alternativa correta é a letra A) condução, convecção e irradiação.

Vamos explicar porque essa é a resposta certa. Em metais, o calor se propaga de três maneiras: condução, convecção e irradiação. Cada uma dessas formas de propagação de calor tem sua importância em diferentes contextos.

Condução

A condução é a forma mais comum de propagação de calor em metais. Ela ocorre porque os átomos dos metais estão muito próximos uns dos outros, permitindo que o calor seja transferido de um átomo para outro através de colisões. A condução é mais eficiente em metais porque eles têm uma estrutura cristalina que facilita a transferência de calor. Além disso, a condução é mais importante em metais puros, como o cobre e a prata, que têm uma estrutura cristalina mais ordenada.

Convecção

A convecção é outra forma de propagação de calor que ocorre em metais. Ela se dá quando o calor faz com que os átomos se movam mais rapidamente, criando correntes de convecção. Essas correntes de convecção fazem com que o calor seja transferido de uma região para outra do metal. A convecção é mais importante em metais que estão em contato com um fluido, como o ar ou a água, porque as correntes de convecção podem se formar mais facilmente.

Irradiação

A irradiação é a forma de propagação de calor que ocorre quando o calor é transferido por meio de ondas eletromagnéticas. Ela é mais importante em metais que estão a uma temperatura muito alta, como em uma estrela. Nesse caso, a irradiação é a forma mais eficiente de propagação de calor.

Em resumo, a condução é a forma mais comum de propagação de calor em metais, seguida pela convecção e pela irradiação. Em metais puros, a condução é mais importante, enquanto em metais que estão em contato com um fluido, a convecção é mais importante. Já em metais a uma temperatura muito alta, a irradiação é a forma mais eficiente de propagação de calor.

A resposta correta é a letra E) radiação ou irradiação ocorre mesmo no vácuo.

A transferência de calor pode ocorrer por diferentes processos. No entanto, a radiação ou irradiação é o único processo que pode ocorrer mesmo no vácuo, ou seja, sem a presença de um meio material entre os corpos que trocam calor.

Os outros processos, como condução e convecção, necessitam da presença de um meio material para que o calor seja transferido. A condução ocorre quando há contato direto entre os corpos, enquanto a convecção ocorre quando há movimento de fluidos que transportam o calor. Já a radiação ou irradiação, não necessita de um meio material, pois é uma forma de transferência de calor por meio de ondas eletromagnéticas.

Portanto, a resposta correta é a letra E) radiação ou irradiação ocorre mesmo no vácuo, pois é o único processo de transferência de calor que não depende da presença de um meio material.

A resposta correta é a letra D) 260g de água a 7,6°C.

Vamos analisar o problema passo a passo. Temos um calorímetro de capacidade térmica igual a 80 cal/°C, contendo 220 gramas de água a 20°C. Introduzimos 40 gramas de gelo a -10°C. Após atingido o equilíbrio térmico, considerando que o calor latente de fusão do gelo seja de 80 cal/g e o sistema não troque calor com o ambiente, devemos encontrar a temperatura final do sistema.

Primeiramente, vamos calcular a variação de temperatura da água. A capacidade térmica da água é de 1,0 cal/g°C, então a variação de temperatura da água é:

$$Q_{água} = m_{água} times c_{água} times Delta T_{água}$$

$$Q_{água} = 220g times 1,0 cal/g°C times Delta T_{água}$$

Agora, vamos calcular a variação de temperatura do gelo. O gelo tem uma capacidade térmica de 0,50 cal/g°C e, além disso, tem um calor latente de fusão de 80 cal/g. Então, a variação de temperatura do gelo é:

$$Q_{gelo} = m_{gelo} times (c_{gelo} times Delta T_{gelo} + L_{fusão})$$

$$Q_{gelo} = 40g times (0,50 cal/g°C times (10°C) + 80 cal/g)$$

$$Q_{gelo} = 40g times (5 cal/g + 80 cal/g)$$

$$Q_{gelo} = 40g times 85 cal/g$$

Como o sistema não troca calor com o ambiente, a variação de temperatura da água e do gelo deve ser igual:

$$Q_{água} = -Q_{gelo}$$

$$220g times 1,0 cal/g°C times Delta T_{água} = -40g times 85 cal/g$$

Agora, podemos calcular a variação de temperatura da água:

$$Delta T_{água} = -frac{40g times 85 cal/g}{220g times 1,0 cal/g°C}$$

$$Delta T_{água} = -12,45°C$$

Como a temperatura inicial da água é de 20°C, a temperatura final é:

$$T_{final} = 20°C - 12,45°C$$

$$T_{final} = 7,55°C$$

Mas como a resposta mais próxima é 7,6°C, a alternativa correta é a letra D) 260g de água a 7,6°C.

A questão pede para calcular a variação de temperatura sofrida pela água, em °C, ao passar pelo aquecedor elétrico. Para isso, vamos utilizar a fórmula de calor específico:

Q = mcΔT

onde Q é a quantidade de calor fornecida pelo aquecedor, m é a massa de água que passa pelo aquecedor por unidade de tempo, c é o calor específico da água e ΔT é a variação de temperatura.

Primeiramente, vamos calcular a massa de água que passa pelo aquecedor por unidade de tempo:

m = ρ × V

onde ρ é a densidade da água e V é a vazão de água. Substituindo os valores dados, temos:

m = 1,0 kg/L × 6,0 L/min = 0,1 kg/s

Agora, podemos calcular a quantidade de calor fornecida pelo aquecedor:

Q = P × t

onde P é a potência do aquecedor e t é o tempo. Como o tempo não é especificado, vamos considerar que a quantidade de calor fornecida é igual à potência do aquecedor:

Q = 4,0 kW = 4000 J/s

Agora, podemos utilizar a fórmula de calor específico para calcular a variação de temperatura:

4000 J/s = 0,1 kg/s × 1,0 cal/g°C × ΔT

ΔT = 40°C

Portanto, a resposta correta é a letra A) 10°C.

Essa resposta é obtida porque a variação de temperatura é diretamente proporcional à quantidade de calor fornecida e inversamente proporcional à massa de água que passa pelo aquecedor. Como a quantidade de calor fornecida é constante e a massa de água que passa pelo aquecedor é constante, a variação de temperatura também é constante.