Questões Sobre Termologia - Física - concurso

981) Para aquecer de 20°C uma caneca de 80 gramas de massa, são necessários fornecer 960J de energia térmica. Adotando que 1cal = 4J e que a caneca é composta de material uniforme, assinale a alternativa que apresenta o calor especifico do material da caneca.

982) Em um refrigerador, a razão entre o calor retirado dos mantimentos em seu interior e a potência elétrica consumida pelo compressor (motor do refrigerador) denomina-se coeficiente de desempenho (CD). Suponha um refrigerador ideal trabalhando entre uma fonte fria (seu interior) a uma temperatura de 7ºC e uma fonte quente (meio ambiente) a uma temperatura de 47ºC. Se a quantidade de calor que deve ser retirada de seu interior é de 14kW, assinale a alternativa que apresenta a menor potência elétrica possível consumida pelo refrigerador ideal.

983)   Texto associado

A figura acima ilustra o destino da radiação solar incidente sobre a atmosfera e a superfície terrestre. Uma alternativa para se melhorar o aproveitamento dessa energia é a utilização dos painéis de energia solar, os quais podem ser de dois tipos: térmicos ou voltaicos. Os térmicos transformam a radiação do Sol diretamente em energia térmica para o aquecimento de águas ou outros fins, e os voltaicos convertem a energia solar diretamente em corrente elétrica.

Considere que um painel com eficiência de 50% na conversão da radiação solar em calor esteja instalado em uma região onde a quantidade de energia irradiada pelo Sol é de 334,4 kJ por minuto. Nessa situação, assumindo-se que a água tem calor específico de 4,18 J/g °C e densidade de 1g/cm³, o tempo necessário para se elevar a temperatura de 500 L de água de 25 ºC para 45 ºC é igual a

984)   Texto associado

O corpo humano utiliza a energia extraída dos alimentos, para manter o funcionamento dos seus órgãos, realizar seus processos bioquímicos, manter a temperatura do corpo e, ainda, realizar trabalhos externos, tais como andar, correr e pular.

A equação da conservação da energia no corpo humano é escrita como ) triangle,E = triangle,Q – triangle,W, em que triangle,E a variação de energia interna ou, nesse contexto, da energia armazenada no corpo; triangle,Q é a quantidade de calor trocada com o ambiente e triangle,W é o trabalho realizado pelo corpo.

Quando em repouso, sem realizar trabalho externo, uma pessoa consome, em média, uma taxa de energia entre 100 W e 120 W. A taxa mínima de consumo, denominada taxa de metabolismo basal, indica a quantidade de energia necessária para a realização de tarefas imprescindíveis, tais como respiração e bombeamento de sangue através do sistema circulatório.

A energia utilizada pelo corpo é obtida a partir de reações de oxidação, como a da glicose, apresentada a seguir.

C_6H_{12}O_6(s) + 6O_2(g) xrightarrow{oxidação} 6H_2O(l) + 6CO_2(g) + 686,Kcal

Nessa reação química, são liberadas 686 kcal por mol de glicose. A quantidade exata de energia liberada por litro de oxigênio consumido depende da dieta adotada. Em uma dieta típica, a energia liberada por litro de O₂ consumido é de 4,9 kcal.

A eficiência 0 com que um corpo realiza o trabalho externo triangle,W_{ext} é definida por eta = { large triangle,W_{ext} over triangle,E}, em que triangle,E é a energia consumida durante a realização desse trabalho. triangle,W_{ext} pode ser diretamente medido, ao passo que triangle,E é medido com base na quantidade de oxigênio consumido pelo corpo durante a realização do trabalho.

A esse respeito, considere

• aceleração da gravidade: g = 10 m/s²;

• constante universal dos gases: R = 8,31 J/mol K;

• temperatura Kelvin: K = C + 273, em que C é a temperatura em graus Celsius;

• valor da caloria: 1 cal = 4,19 J.

Considere que uma pessoa, em repouso, com taxa de metabolismo basal de 110 W e temperatura do corpo igual a 36 °C gaste 10% da energia para repor o calor perdido por convecção quando a temperatura do ar é de 30 °C. Nesse caso, assumindo-se que a taxa de perda de calor por convecção é proporcional à diferença de temperatura entre o corpo da pessoa e o ar que a circunda, é correto afirmar que, se a temperatura do ar baixar para 20 °C, a taxa de energia, por segundo, necessária para repor o calor perdido será de

985) Em um dia de treinamento físico, um atleta chega a gastar, hipoteticamente, 50 W de potência média por 6 horas de treino. Considerando o calor específico da água (c): C cong 4,0 {large{kJ over kg.K}}, a temperatura inicial da água a 15 ºC e a temperatura final, após as seis horas de treino, igual a 30 ºC, assinale a alternativa que apresenta a quantidade de água, em quilogramas, que deve ser armazenada em um reservatório para suprir a energia dessas horas de treinamento.

986) A condução é uma forma de transferência de energia térmica (calor). Considerando-se uma barra sólida de material condutor, a taxa de condução da energia térmica é descrita pela Lei de Fourier

Phi = -lambda { large Delta T over Delta x} Delta A,

em que Delta T, em Kelvin, é a diferença de temperatura entre dois pontos da barra; Delta x, em metros, é a distância entre os dois pontos da barra; e Delta A, em m², é a área da seção reta da barra. O quociente { large Delta T over Delta x} e o fator de proporcionalidade lambda são denominados gradiente de temperatura e condutividade térmica, respectivamente. Essa condutividade é uma propriedade do material por meio do qual a condução ocorre e seu valor pode ser determinado experimentalmente. A resistência térmica (R_T) de um material é definida por

R_T = lambda^{-1} { large Delta T over A},

em que A é a área da seção reta. O fluxo de calor é análogo ao fluxo de carga em eletricidade. De fato, a resistência elétrica de um condutor é dada pela relação

R_I = rho { large Delta x over A},

em que rho é a resistividade do material, A é a área da seção reta do condutor e Delta x é o seu comprimento.

Considerando essas informações, julgue o item a seguir.

Enquanto a radiação ocorre e é favorecida pela ausência de matéria (vácuo), a condução de energia entre dois sistemas somente ocorre se há contato material entre eles.

987) Em um experimento existem três recipientes E1, E2 e E3. Um termômetro graduado numa escala X assinala 10 ºX quando imerso no recipiente E1, contendo uma massa M1 de água a 41 ºF. O termômetro, quando imerso no recipiente E2 contendo uma massa M2 de água a 293 K, assinala 19 ºX. No recipiente E3 existe inicialmente uma massa de água M3 a 10 ºC. As massas de água M1 e M2, dos recipientes E1 e E2, são transferidas para o recipiente E3 e, no equilíbrio, a temperatura assinalada pelo termômetro é de 13 ºX. Considerando que existe somente troca de calor entre as massas de água, a razão { large M_1 over M_2} é:

988) Ao ser retirada do congelador, a garrafa plástica contém 1,0 kg de água em forma de gelo, a uma temperatura de –10 °C. Após certo tempo fora do congelador e à temperatura ambiente, a massa de gelo transforma-se em massa líquida à temperatura de 10 °C.

Considerando-se o calor específico da água igual a 4,2 kJ/kg.°C, o calor específico do gelo igual a 2,1 kJ/kg.°C, o calor latente de fusão do gelo igual a 335 kJ/kg e a temperatura do ponto de fusão do gelo igual a 0 °C, a quantidade de calor necessária para

989) A demonstração do princípio de funcionamento de um forno solar pode ser realizada, utilizando-se uma calha de metal polido, de forma semicircular, e um tubo de metal pintado de preto, que conduz água à temperatura ambiente, colocado no ponto médio entre o raio e o vértice da calha.

990) Um professor indígena em passeio, ao descer no aeroporto de Chicago (EUA), observou um termômetro marcando a temperatura local (77 °F). Fazendo algumas contas, ele verificou que essa temperatura era igual à de Boa Vista, quando embarcara. Qual era a temperatura de Boa Vista, em graus Celsius, no momento do embarque do professor?