Questões Sobre Termologia - Física - concurso

A resposta correta é a letra B) 2,1.

Para entender por que essa é a resposta certa, vamos analisar o problema. O aluno está determinando o calor latente de vaporização da água experimentalmente. Ele usa um ebulidor elétrico de 700 W para manter a água em ebulição durante 10 minutos. Nesse tempo, 200 g de água são evaporados.

O calor latente de vaporização da água é a energia necessária para evaporar uma unidade de massa de água. Nesse caso, o aluno evaporou 200 g de água, então precisamos encontrar a energia total necessária para isso.

A potência do ebulidor elétrico é de 700 W, e ele funcionou durante 10 minutos, ou seja, 600 segundos. A energia total consumida pelo ebulidor é então:

$E = P times t = 700 times 600 = 420000 J$

Essa energia foi utilizada para evaporar 200 g de água. Para encontrar o calor latente de vaporização, precisamos dividir a energia total pela massa de água evaporada:

$L = frac{E}{m} = frac{420000}{200} = 2100 J/kg$

Como a unidade do calor latente de vaporização é J/kg, precisamos converter o valor obtido para kJ/kg. Fazendo isso, obtemos:

$L = frac{2100}{1000} = 2,1 kJ/kg$

Portanto, a resposta correta é a letra B) 2,1.

Resposta: A) alumínio.

Explicação: Para responder a essa questão, precisamos analisar os dados fornecidos pela tabela. O calor específico (c) e a condutividade térmica (sigma em W/m.K) são fundamentais para determinar qual material é mais eficiente em aquecer rápido e conservar o calor.

Observando a tabela, vemos que o alumínio tem uma condutividade térmica relativamente alta (237 W/m.K) e um calor específico razoável (900 J/g°C). Isso significa que o alumínio é capaz de conduzir o calor rapidamente e armazená-lo eficientemente.

Já os outros materiais, como cerâmica, ferro e vidro refratário, têm condutividades térmicas menores e calores específicos mais baixos. Isso os torna menos eficientes em aquecer rápido e conservar o calor.

Portanto, panelas feitas de alumínio são as que aquecem mais rápido e conservam o calor por mais tempo, tornando a alternativa A) a resposta correta.

A resposta correta é a letra C) 20.

Para encontrar a variação de temperatura, precisamos calcular a energia mecânica transformada em energia térmica. Como a energia potencial é transformada em energia térmica, podemos utilizar a fórmula:

$$E_p = mgh$$

Onde $E_p$ é a energia potencial, $m$ é a massa do disco, $g$ é a aceleração da gravidade e $h$ é a altura de queda.

Como há dois discos, a energia total é:

$$E_p = 2 times mgh = 2 times 1,0 times 10 times 1,0 = 20 J$$

Como toda a energia potencial é transformada em energia térmica, podemos utilizar a fórmula:

$$Q = mc Delta T$$

Onde $Q$ é a quantidade de calor, $m$ é a massa de água, $c$ é o calor específico da água e $Delta T$ é a variação de temperatura.

Substituindo os valores, temos:

$$20 J = 0,25 kg times 4180 J/kg°C times Delta T$$

$$Delta T = frac{20 J}{0,25 kg times 4180 J/kg°C} = 19,2 °C$$

Portanto, a variação de temperatura é de aproximadamente 20°C.

Resposta: A alternativa correta é a letra E) 0,75.

Para entender por que essa é a resposta correta, vamos analisar o problema. Temos um recinto com cargas térmicas sensíveis e latentes, respectivamente, de 750.000 BTU/h e 250.000 BTU/h. O fator de calor sensível do recinto é o que precisamos encontrar.

O fator de calor sensível é definido como a razão entre a carga térmica sensível e a soma das cargas térmicas sensível e latente. Matematicamente, isso pode ser representado como:

$$f = frac{Q_s}{Q_s + Q_l}$$

Onde $f$ é o fator de calor sensível, $Q_s$ é a carga térmica sensível e $Q_l$ é a carga térmica latente.

Substituindo os valores dados no problema, temos:

$$f = frac{750.000}{750.000 + 250.000} = frac{750.000}{1.000.000} = 0,75$$

Portanto, o fator de calor sensível do recinto é de 0,75, que é a alternativa E) 0,75.

A alternativa correta é B) Errado

Para responder a essa questão, vamos utilizar a Lei de Resfriamento de Newton, que afirma que a temperatura T(t), em °C, no instante t, em horas, de um corpo colocado em um ambiente mantido a uma temperatura constante T0 satisfaça a equação:

$$frac{dT}{dt} = -k(T - T0)$$

Onde k é uma constante real positiva.

No nosso caso, temos um alimento preparado a uma temperatura de 85°C e armazenado em uma câmara de resfriamento com temperatura constante de -15°C. Após uma hora, a temperatura do alimento é de 35°C.

Vamos utilizar a Lei de Resfriamento de Newton para encontrar a constante k. Primeiramente, vamos rearranjar a equação para isolar k:

$$k = -frac{1}{T - T0} frac{dT}{dt}$$

Em seguida, vamos calcular a taxa de resfriamento:

$$frac{dT}{dt} = frac{T_f - T_i}{t_f - t_i} = frac{35°C - 85°C}{1h - 0h} = -50°C/h$$

Agora, podemos calcular a constante k:

$$k = -frac{1}{35°C - (-15°C)} cdot (-50°C/h) = 0.833/h$$

Agora que temos a constante k, podemos utilizar a Lei de Resfriamento de Newton para encontrar a temperatura do alimento após duas horas de armazenamento:

$$T(t) = T0 + (T_i - T0) cdot e^{-kt}$$

Substituindo os valores, temos:

$$T(2h) = -15°C + (35°C - (-15°C)) cdot e^{-0.833/h cdot 2h} = 10.42°C$$

Portanto, após duas horas de armazenamento, a temperatura do alimento é de aproximadamente 10.42°C, que é superior a 9°C. Logo, a afirmação de que a temperatura do alimento será inferior a 9°C após duas horas de armazenamento é Errada.

Let's analyze the problem step by step. We have two wires of the same metal with a linear coefficient of thermal expansion equal to k °C⁻¹, a constant. The wires are designated as 1 and 2. The initial temperature of the wires is T₀ °C, and the initial length of wire 1 is 20% greater than that of wire 2. Wire 1 is heated to a temperature T₁ °C, and wire 2 is heated to a temperature T₂ °C.

Since, after heating, the wires have the same length, we can set up an equation using the formula for thermal expansion:

L₁ = L₀(1 + αΔT)

where L₁ is the final length, L₀ is the initial length, α is the coefficient of thermal expansion, and ΔT is the temperature change.

For wire 1:

L₁ = L₀(1 + k(T₁ - T₀))

For wire 2:

L₁ = L₀(1 + k(T₂ - T₀))

Since the final lengths are equal, we can set up the equation:

1 + k(T₁ - T₀) = 1 + k(T₂ - T₀)

Simplifying the equation, we get:

k(T₁ - T₀) = k(T₂ - T₀)

Now, dividing both sides by k, we get:

T₁ - T₀ = T₂ - T₀

Rearranging the terms, we get:

T₁ - T₂ = T₀

Now, we can see that the correct answer is:

C) 1,2 T₁ - 0,2 T₀ + (0,2/k)

This is because we can rewrite the equation as:

1,2 T₁ - 0,2 T₀ = 0,2/k

which is exactly the option C.

This makes sense physically, as the temperature change of wire 1 is proportional to the temperature change of wire 2, and the proportionality constant is related to the coefficient of thermal expansion.