Questões Sobre Termologia - Física - concurso
841) Massas iguais de água e de alumínio recebem exatamente a mesma quantidade de calor.
- A) 5
- B) 2
- C) 1
- D) large{1 over 3}
- E) large{1 over 8}
Questão:
Massas iguais de água e de alumínio recebem exatamente a mesma quantidade de calor.
Qual a razão entre a variação de temperatura do alumínio e a variação de temperatura da água,<|begin_of_text|>202 provoked by the supply of this heat?
Dados: calor específico da água = 1,0 cal/g.°C
calor específico do alumínio = 0,2 cal/g.°C
A razão entre a variação de temperatura do alumínio e a variação de temperatura da água é igual a 5. Portanto, a alternativa correta é a letra A) 5.
Explicação: Para encontrar a razão entre as variações de temperatura, precisamos utilizar a fórmula Q = mcΔT, onde Q é a quantidade de calor fornecida, m é a massa do material, c é o calor específico do material e ΔT é a variação de temperatura. Como a quantidade de calor fornecida é igual para ambos os materiais, podemos igualar as duas equações e resolver para ΔT.
Como a massa das substâncias é igual, podemos cancelá-la. Além disso, como a quantidade de calor fornecida é igual, podemos igualar as duas equações e resolver para ΔT.
ΔTalumínio / ΔTágua = cágua / calumínio = 1,0 / 0,2 = 5
Portanto, a razão entre a variação de temperatura do alumínio e a variação de temperatura da água é igual a 5.
842) Dois corpos, a temperaturas diferentes, trocam calor entre si até que se estabeleça o equilíbrio térmico entre eles. O processo de transferência de calor entre dois corpos que NÃO necessita de um meio material para a propagação da energia chama-se
- A) convecção
- B) condução
- C) fusão
- D) radiação
- E) sublimação
A resposta certa é a letra D) radiação.
A radiação é o processo de transferência de calor entre dois corpos que não necessita de um meio material para a propagação da energia. Isso ocorre porque a radiação é uma forma de transferência de energia que não requer a presença de um meio material, como o ar, a água ou um sólido, para se propagar.
Os corpos emitem e absorvem radiação eletromagnética, que é uma forma de energia que se propaga em forma de ondas. Quando um corpo emite radiação, ele perde energia, e quando um corpo absorve radiação, ele ganha energia.
A radiação é responsável pela transferência de calor entre os corpos, mesmo que estejam separados por uma distância considerável. Por exemplo, a Terra recebe radiação solar do Sol, que é responsável pela manutenção da temperatura do planeta.
As outras alternativas estão erradas porque a convecção (A) é a transferência de calor que ocorre devido ao movimento de fluidos, como o ar ou a água, em resposta a gradientes de temperatura. A condução (B) é a transferência de calor que ocorre devido à propagação de vibrações em um sólido ou em um fluido estacionário. A fusão (C) é a mudança de estado de um corpo de sólido para líquido, e a sublimação (E) é a mudança de estado de um corpo de sólido para gasoso.
Portanto, a radiação é o processo de transferência de calor entre dois corpos que não necessita de um meio material para a propagação da energia.
843) Qual a quantidade total de calor necessária para provocar a mudança de fase de 100 g de gelo a 0 ºC para a mesma quantidade de água a 0 ºC e, em seguida, aquecer essa massa de água a 10 ºC?
- A) 1.000 cal
- B) 1.800 cal
- C) 8.000 cal
- D) 8.800 cal
- E) 9.000 cal
Resposta: E) 9.000 cal
Para encontrar a quantidade total de calor necessária para provocar a mudança de fase de 100 g de gelo a 0°C para a mesma quantidade de água a 0°C e, em seguida, aquecer essa massa de água a 10°C, devemos dividir o problema em duas etapas.
Primeiramente, para que o gelo derreta completamente, é necessário fornecer ao sistema uma quantidade de calor igual ao produto do calor latente de fusão do gelo (80 cal/g) pela massa de gelo (100 g). Ou seja:
Q1 = 80 cal/g × 100 g = 8.000 cal
Em seguida, para aquecer a água de 0°C a 10°C, é necessário fornecer ao sistema uma quantidade de calor igual ao produto do calor específico da água (1 cal/g.°C) pela massa de água (100 g) e pela variação de temperatura (10°C). Ou seja:
Q2 = 1 cal/g.°C × 100 g × 10°C = 1.000 cal
Portanto, a quantidade total de calor necessária é a soma das quantidades de calor necessárias para as duas etapas:
Qtotal = Q1 + Q2 = 8.000 cal + 1.000 cal = 9.000 cal
Logo, a alternativa correta é a letra E) 9.000 cal.
844)
- A) 25
- B) 40
- C) 100
- D) 250
- E) 400
A alternativa correta é letra D) 250
Gabarito: LETRA D.
O fluxo de calor (dot Q) por condução térmica através de um material é dado pela Lei de Fourier:
dot Q = dfrac{k cdot A cdot Delta T}{d}
Onde:
- k é o coeficiente de condutibilidade térmica (dado como 2,0 times 10^{-3} , text{cal/(cm} cdot text{s} cdot text{°C)}),
- A é a área de secção transversal do material (1.000 cm2),
- Delta T é a diferença de temperatura (50°C), e
- d é a espessura do material (4,0 mm = 0,4 cm).
Substituindo os valores do enunciado, o fluxo de calor por condução através do vidro é dado por:
dot Q = dfrac{ 2,0 times 10^{-3} dfrac { cal }{ cancel {cm} cdot , s cdot cancel {°C} } cdot 1.000 cancel {cm^2} cdot 50 cancel {°C}}{ 0,4 cancel {cm} }
dot Q = 250 , cal/s
Portanto, a resposta correta é a alternativa (d).
845) A escala de temperatura conhecida por Escala Fahrenreit é definida com dois pontos fixos, respectivamente, o ponto de fusão do gelo a 32 ºF e o ponto de ebulição da água a 212 ºF.
- A) 22 ºF
- B) 30 ºF
- C) 78 ºF
- D) 84 ºF
- E) 86 ºF
Let's break down the Fahrenheit scale to find the correct answer. The Fahrenheit scale is defined by two fixed points: the freezing point of water at 32°F and the boiling point of water at 212°F. On the Celsius scale, these points correspond to 0°C and 100°C, respectively.
To find the temperature in Fahrenheit that corresponds to 30°C, we can set up a proportion. Let x be the temperature in Fahrenheit:
$$frac{x-32}{212-32} = frac{30-0}{100-0}$$
Simplifying the equation, we get:
$$x-32 = frac{30}{100}(212-32)$$
$$x-32 = 6 times 18$$
$$x-32 = 108$$
$$x = 108 + 32$$
$$x = 86°F$$
Therefore, the correct answer is E) 86°F.
This problem requires an understanding of the relationship between the Celsius and Fahrenheit scales. By setting up a proportion, we can find the temperature in Fahrenheit that corresponds to a given temperature in Celsius.
846) A Lei do Resfriamento de Newton estabelece que a temperatura T de um objeto, colocado há t minutos em um ambiente com temperatura constante T_a, é dada por T = T_a + Ccdot e^{kt}, onde C e k são constantes, e as temperaturas T e T_a são medidas em graus Celsius.
- A) 18,0
- B) 18,5
- C) 18,7
- D) 19,0
- E) 19,5
A alternativa correta é letra E) 19,5
Pessoal, aplicando a temperatura de 18 e o tempo de 15, temos
21 = 18 + C e^{15k}
3 = C e^{15k}
C = dfrac{3}{e^{15k}}
Agora, para os segundos dados o que vamos ter é
T= 18 + Ce^{30k}
Temos que o termo Ce15k a Ce30k divide 3/2 =1,5
T= 18 + 1,5 = 19,5 , K
Gabarito: LETRA E.
847)
- A) 1 mm.
- B) 3 mm.
- C) 6 mm.
- D) 12 mm.
- E) 30 mm.
A alternativa correta é letra C) 6 mm.
Sob o efeito da variação de temperatura, os materiais sofrem dilatação térmica linear, fazendo variar o seu comprimento final. Podemos expressar a variação no comprimento de um corpo pela seguinte fórmula:
delta{L} = alpha cdot L_0 cdot Delta{Theta} tag 1
Onde delta{L} é variação no comprimento, alpha é o coeficiente de dilatação térmica linear, L_0 é o comprimento inicial da vareta de metal e Delta{Theta} é a variação de temperatura. Logo,
delta{L} = 2times10^{–5}cdot 30 cdot (225-25)
delta{L} = 12times10^{–2},cm=0,12,cm
Quando a barra se dilata, ela irá empurrar para a esquerda a parte inferior do ponteiro. Podemos aproximar essa situação de um triângulo retângulo onde a dilatação da barra será o cateto oposto ao ângulo alpha junto ao ponto O do ponteiro. A hipotenusa será o comprimento inferior do ponteiro:
sin(alpha)=frac{0,12}{2}
sin(alpha)=0,06
Do lado superior do ponteiro teremos:
sin(alpha)=0,06=frac{cateto,,oposto}{hipotenusa}
cateto,,oposto=hipotenusatimes 0,06
boxed{cateto,,oposto=10times 0,06=0,6,cm=6,mm}
Gabarito: C
848) Em uma sala fechada e isolada termicamente, uma geladeira, em funcionamento, tem, num dado instante, sua porta completamente aberta. Antes da abertura dessa porta, a temperatura da sala é maior que a do interior da geladeira. Após a abertura da porta, a temperatura da sala,
- A) diminui até que o equilíbrio térmico seja estabelecido.
- B) diminui continuamente enquanto a porta permanecer aberta.
- C) diminui inicialmente, mas, posteriormente, será maior do que quando a porta foi aberta.
- D) aumenta inicialmente, mas, posteriormente, será menor do que quando a porta foi aberta.
- E) não se altera, pois se trata de um sistema fechado e termicamente isolado.
A alternativa correta é letra C) diminui inicialmente, mas, posteriormente, será maior do que quando a porta foi aberta.
Inicialmente, como a temperatura do ar no interior da geladeira é menor do que a temperatura do ar da sala, a temperatura da sala diminuirá até se equilibrar com o calor do interior da geladeira, que está inicialmente com temperatura mais baixa do que a da sala.
Após atingir o equilíbrio, as temperaturas do interior da geladeira e da sala serão iguais. Devemos ainda nos lembrar do princípio de funcionamento da geladeira: ela retira calor da fonte fria (interior da geladeira) e transfere o calor para a fonte quente (exterior). A geladeira consegue fazer isso a partir do trabalho W realizado pelo motocompressor.
Q_{retirado} +W=Q_{fornecido}
Q_{fornecido} > Q_{retirado}
Com base na expressão acima, notamos que o calor transferido para o ambiente externo pela geladeira será sempre maior do que o calor retirado, em função do trabalho realizado pelo motor. Então, a tendência da temperatura no ambiente da sala será aumentar com o tempo, após inicialmente a temperatura ter baixado.
Gabarito: C
849) Uma máquina térmica opera trocando calor com 2 reservatórios a temperaturas de, respectivamente, TQ = 500 K e TF = 100 K. De acordo com as leis da termodinâmica, qual o maior rendimento possível para uma máquina operar entre esses dois reservatórios?
- A) 60%
- B) 80%
- C) 90%
- D) 100%
- E) 120%
Resposta:
A alternativa correta é B) 80%.
Explicação:
Para encontrar o maior rendimento possível para uma máquina térmica operar entre dois reservatórios, devemos utilizar a fórmula do rendimento de Carnot:
$$eta = 1 - frac{T_F}{T_Q}$$Onde η é o rendimento da máquina, TF é a temperatura do reservatório frio e TQ é a temperatura do reservatório quente.
Substituindo os valores dados, temos:
$$eta = 1 - frac{100 K}{500 K} = 0,8 = 80%$$Portanto, o maior rendimento possível para uma máquina térmica operar entre esses dois reservatórios é de 80%.
Comentário:
A fórmula do rendimento de Carnot é uma ferramenta fundamental em termodinâmica para calcular o rendimento máximo possível de uma máquina térmica. Nesse caso, aplicamos a fórmula para encontrar o maior rendimento possível para uma máquina térmica operar entre os dois reservatórios dados.
850) Uma nova escala de temperatura, conhecida por escala Y, foi criada com dois pontos fixos, a fusão do gelo a 100 ºY e a ebulição da água a 1.000 ºY. A quanto corresponde, na escala Y, a temperatura de 0 ºF?
- A) 40 ºY
- B) 30 ºY
- C) 20 ºY
- D) 10 ºY
- E) −60 ºY
Para resolver essa questão, precisamos encontrar a relação entre as escalas Y e Fahrenheit. Sabemos que a escala Y tem dois pontos fixos: 100 °Y para a fusão do gelo e 1000 °Y para a ebulição da água. Além disso, sabemos que esses mesmos pontos fixos correspondem a 32 °F e 212 °F, respectivamente, na escala Fahrenheit.
Podemos começar escrevendo uma equação para relacionar as temperaturas em ambas as escalas. Vamos chamar a temperatura em Fahrenheit de F e a temperatura em Y de Y. Então, podemos escrever:
$$frac{Y-100}{1000-100} = frac{F-32}{212-32}$$
Agora, precisamos encontrar a temperatura em Y correspondente a 0 °F. Substituindo F = 0 na equação acima, obtemos:
$$frac{Y-100}{900} = frac{-32}{180}$$
Agora, podemos resolver essa equação para Y. Multiplicando ambos os lados por 900, obtemos:
$$Y-100 = -160$$
Finalmente, adicionando 100 a ambos os lados, obtemos:
$$Y = -60$$
Portanto, a temperatura de 0 °F corresponde a -60 °Y na escala Y.
A alternativa correta é a letra E) -60 °Y.