Questões Sobre Termologia - Física - concurso
811) Um líquido, cujo coeficiente de dilatação volumétrica é 0,001 por ºC, está contido em um recipiente e possui um volume inicial de 1.000 cm3. Em um experimento, sua temperatura foi elevada de 25 ºC para 105 ºC.
A dilatação real desse líquido, em cm3, corresponde a
- A) 0,001
- B) 1
- C) 8
- D) 80
- E) 25.000
A alternativa correta é letra D) 80
Gabarito: LETRA D.
A dilatação volumétrica (Delta V) de um líquido é dada por:
Delta V = V_0 cdot beta cdot Delta T
Onde V_0 é o volume inicial, beta é o coeficiente de dilatação volumétrica e Delta T é a variação de temperatura.
Substituindo os valores do enunciado, temos:
Delta V = 1000 , text{cm}^3 cdot dfrac { 0,001 }{ cancel {°C} }cdot left( 105 - 25 right) cancel {°C}
Delta V = 80 , text{cm}^3
Portanto, a resposta correta é a alternativa (d).
812) O calor pode ser transferido por condução, convecção ou irradiação. Na irradiação, a transferência de calor acontece
- A) através de um corpo, devido ao movimento das moléculas
- B) através de ondas eletromagnéticas
- C) através de colisões entre átomos e moléculas
- D) devido ao contato com um líquido ou gás em movimento
- E) em razão da diferença de densidade do fluido
A alternativa correta é letra B) através de ondas eletromagnéticas
Resposta: Alternativa B
Sabemos que toda onda transporta energia. Na irradiação, o calor é transferido por meio de ondas eletromagnéticas. A principal característica deste modo de transmissão de calor é que ele pode ocorrer no vácuo, pois as ondas eletromagnéticas não precisam de um meio material para se propagar. Esta característica faz da irradiação o mais importante modo de propagação de calor, pois é o modo como o sol transfere calor a terra.
813) Uma garrafa de refrigerante é colocada em um freezer, cuja temperatura é constante. A temperatura da garrafa T(t), dada em graus Celsius, é modelada por T(t) = 4 + 20.e−0,02.t, onde t é o tempo, dado em minutos, contado a partir do momento em que a garrafa foi colocada no freezer.
De acordo com o modelo proposto para T(t), a temperatura
- A) inicial da garrafa é 20 ºC.
- B) mínima atingida pela garrafa será 8 ºC.
- C) da garrafa será, em algum instante, 0 ºC.
- D) ambiente, fora do freezer, é maior do que 24,02 ºC.
- E) no interior do freezer é 4 ºC.
A alternativa correta é letra E) no interior do freezer é 4 ºC.
Analisando uma a uma.
a) inicial da garrafa é 20 ºC.
ERRADA. Quando t se iguala a zero, temos que a temperatura é 4 ºC.
b) mínima atingida pela garrafa será 8 ºC.
ERRADA. É 4 ºC, conforme alternativa A.
c) da garrafa será, em algum instante, 0 ºC.
ERRADA. Nem se o tempo tender ao infinito ela chegará nesse valor (será 4 ºC).
d) ambiente, fora do freezer, é maior do que 24,02 ºC.
ERRADA. Não podemos assumir isso.
e) no interior do freezer é 4 ºC.
CORRETA. Realmente, é o mínimo que o freezer conseguirá reduzir a temperatura. Logo, é a temperatura dele.
Gabarito: LETRA E.
814) Dois mols de um gás ideal monoatômico estão confinados em um recipiente de 48,0 L, onde a temperatura é mantida constante e igual a 300 K. A partir dessa informação, julgue o item que se segue, considerando que a constante universal dos gases R = 0,08 atm.L/(mol.K) = 8,2 J/(mol.K).
O calor específico molar, a volume constante, para o referido gás é superior a 12,0 J/K.
- A) Certo
- B) Errado
A alternativa correta é letra A) Certo
Resposta: O item está CERTO
Para um gás monoatômico podemos calcular o valor do calor específico molar, a volume constante, através da seguinte fórmula:
C_V = frac{3}{2 } cdot R
Como a assertiva usou J em sua unidade, usaremos para R o valor de 8,2 J/mol.K
C_V = frac{3}{2 } cdot 8,2 = 12,3 mbox{ J/K}
Portanto, maior do que 12 J/K.
815) Julgue o item que se segue, a respeito de termodinâmica e eletromagnetismo.
A primeira lei da termodinâmica, consequência do princípio da conservação da energia, estabelece que o trabalho realizado sobre um sistema é numericamente igual à quantidade de calor liberada por esse sistema.
- A) Certo
- B) Errado
A alternativa correta é letra B) Errado
A primeira lei da termodinâmica, consequência da conservação de energia, estabelece que o calor liberado (Q) é o resultado da soma do trabalho realizado (mathcal{T}) e da variação da energia interna (Delta U) do sistema:
Q = mathcal{T} + Delta U
A afirmação, portanto, esquece de mencionar a variação da energia interna.
OBS: A variação da energia interna é, em geral, o resultado das variações de temperatura. Contudo, ainda podem ser o resultado de mudanças químicas.
A afirmação está errada.
816) Um cantil aberto, abandonado próximo a uma fogueira, contém 200g de água a 40ºC. A temperatura da água sobe sem evaporação até 100ºC. A essa temperatura toda a quantidade de água se transforma em vapor a 100ºC.
Sabendo que o calor específico da água é 1,0cal/gºC e que o seu calor latente de vaporização é 540cal/g, o calor absorvido pela água no processo considerado foi:
- A) 120000 cal;
- B) 108000 cal;
- C) 96000 cal;
- D) 12000 cal.
A alternativa correta é letra A) 120000 cal;
O processo descrito é composto de duas etapas:
- Aquecimento da água de 40^o C até 100^o C.
- Mudança de estado líquido para o gasoso de todo o conteúdo.
Calculamos separadamente cada um dos calores necessários em cada processo. O calor de aquecimento é obtido pela equação:
Q_1 = m . c . Delta T
sendo m a massa em gramas, c o calor específico e Delta T a variação de temperatura. Assim,
Q_1 = 200 . 1 . (100 - 40)
Q_1 = 200 . 60
Q_1 = 12000
No segundo momento, usamos o calor latente de vaporização c_v para determinar a energia necessária para a mudança de estado:
Q_2 = m . c_v
Q_2 = 200 . 540
Q_2 = 108000
Por fim, o calor total será a soma dos calores dos dois processos:
Q_{total} = Q_1 + Q_2
Q_{total} = 12000 + 108000
Q_{total} = 120000 cal
como vemos na alternativa A.
817) As tampas metálicas dos recipientes de vidro são mais facilmente removidas quando o conjunto (recipiente e tampa) é imerso em água quente.
Tal fato ocorre porque
- A) o vidro se contrai, liberando, consequentemente, a tampa de metal.
- B) o metal se dilata mais que o vidro quando ambos são submetidos à mesma variação de temperatura.
- C) a água quente penetra no recipiente, lubrificando o contato entre o vidro e o metal, reduzindo o atrito e facilitando a abertura da tampa.
- D) a água quente provoca dilatação no vidro, permitindo que a tampa de metal se solte.
A alternativa correta é letra B) o metal se dilata mais que o vidro quando ambos são submetidos à mesma variação de temperatura.
Pessoal, quando esquentamos o material ele aumenta de tamanho com pouquíssimas excessões.
No caso em tela, o metal tem um coeficiente de dilatação maior que o do vidro. Isso faz com que ele se expanda em maior intensidade que o vidro, afrouxando o aperto.
a) o vidro se contrai, liberando, consequentemente, a tampa de metal.
ERRADA. Ambos se dilatam.
b) o metal se dilata mais que o vidro quando ambos são submetidos à mesma variação de temperatura.
CORRETA. Conforme explicado acima.
c) a água quente penetra no recipiente, lubrificando o contato entre o vidro e o metal, reduzindo o atrito e facilitando a abertura da tampa.
ERRADA. Não tem a ver com o fenômeno.
d) a água quente provoca dilatação no vidro, permitindo que a tampa de metal se solte.
ERRADA. Ela até dilata o vidro. Mas da forma que a questão colocou, apenas com o vidro se dilatando, o aperto iria se intensificar.
Gabarito: LETRA B.
818) No interior de uma geladeira, a temperatura é aproximadamente a mesma em todos os pontos, graças à circulação do ar.
O processo de transferência de energia causado por essa circulação de ar é denominado
- A) radiação.
- B) convecção.
- C) compressão.
- D) condução.
A resposta certa é a letra B) convecção.
Para entender por que a convecção é a resposta certa, precisamos analisar o processo de transferência de energia que ocorre dentro de uma geladeira. A geladeira é projetada para manter uma temperatura uniforme em todos os pontos, o que é alcançado graças à circulação de ar. Essa circulação de ar é responsável pelo processo de transferência de energia que mantém a temperatura constante.
Existem quatro tipos de transferência de energia: radiação, convecção, compressão e condução. A radiação é a transferência de energia por meio de ondas eletromagnéticas, como a luz e o calor. A compressão é a transferência de energia por meio da compressão e expansão de um gás ou líquido. A condução é a transferência de energia por meio do contato direto entre partículas.
No caso da geladeira, a circulação de ar é responsável pela transferência de energia por meio da convecção. A convecção é a transferência de energia por meio do movimento de fluidos, como o ar ou a água. Quando o ar circula dentro da geladeira, ele absorve o calor dos alimentos e objetos e o transfere para as paredes da geladeira, onde é dissipado. Isso mantém a temperatura constante e uniforme em todos os pontos.
Portanto, a resposta certa é a letra B) convecção, pois é o processo de transferência de energia que ocorre dentro da geladeira e é responsável pela manutenção da temperatura constante.
819) Luciana, ao tentar abrir o vidro de doce que sua avó tinha mandado do interior, deparou-se com uma pequena dificuldade, não conseguiu desenroscar a tampa.
Marcelo, seu irmão mais velho, observando que a tampa era de metal, sugeriu que ela colocasse a mesma em uma vasilha com água quente porque a água quente
- A) aquece o metal e este se dilata facilitando o desenroscar da tampa.
- B) aquece o vidro e o quebra liberando o doce.
- C) esquenta o doce aumentando seu volume que por sua vez empurra a tampa.
- D) provoca dilatação no vidro, permitindo que a tampa de metal se solte.
A resposta certa é a letra A) o metal se dilata.
Isso ocorre devido à propriedade dos materiais de se dilatarem quando aquecidos. No caso do metal, ao ser imerso em água quente, sua temperatura aumenta, fazendo com que as moléculas se distanciem, aumentando seu volume. Essa dilatação facilita o desenroscar da tampa, pois o metal se torna mais maleável e fácil de manejar.
Essa é uma aplicação prática da termologia, que estuda as propriedades térmicas dos materiais. A dilatação térmica é um fenômeno comum em muitos materiais, e é utilizada em diversas aplicações, desde a fabricação de peças mecânicas até a construção de edifícios.
Já as outras opções não são corretas. A opção B) é incorreta, pois o vidro pode quebrar se for subitamente aquecido, mas não é o caso aqui. A opção C) também é errada, pois o doce não se dilata o suficiente para empurrar a tampa. E a opção D) é incorreta, pois a dilatação do vidro não é o que facilita o desenroscar da tampa.
Portanto, a resposta certa é a letra A), que demonstra a aplicação prática da dilatação térmica em uma situação cotidiana.
820) Em uma geladeira o congelador é sempre colocado na parte superior.
Tal fato se explica pelo fenômeno da
- A) convecção térmica, pelo qual o ar quente tende a subir e o ar frio que se torna mais denso tende a descer.
- B) condução térmica, que leva o ar frio a se concentrar na parte superior da geladeira.
- C) compressão térmica, segundo o qual o ar frio sobe e o ar quente desce.
- D) irradiação térmica, pelo qual o congelador emite ondas de calor em todas as direções.
A resposta certa é a letra A) convecção térmica, pelo qual o ar quente tende a subir e o ar frio que se torna mais denso tende a descer.
Isso ocorre porque, quando o congelador está localizado na parte superior da geladeira, o ar quente que está em contato com o congelador se expande e se torna mais leve, tornando-se mais fácil para ele subir. Já o ar frio, que é mais denso, tende a descer e se concentrar na parte inferior da geladeira.
Dessa forma, a convecção térmica natural ajuda a manter o congelador na temperatura mais baixa possível, o que é essencial para a conservação dos alimentos congelados. Além disso, a localização do congelador na parte superior da geladeira também ajuda a minimizar a perda de calor para o ambiente, o que contribui para uma melhor eficiência energética do aparelho.
É importante notar que a convecção térmica é um fenômeno natural que ocorre em todos os sistemas que envolvem transferência de calor, e não é exclusiva do congelador ou da geladeira. No entanto, no caso específico da geladeira, a convecção térmica natural é uma das principais razões pelas quais o congelador é colocado na parte superior do aparelho.