Questõessobre Física Térmica - Termologia
Em um dia ensolarado no verão de Salvador, um turista passeia na praia às 10h da manhã
e observa que a areia está quente e a água do mar gelada. Ao repetir o passeio às 22h, ele
percebe que a areia já está fria e a água do mar permanece agradavelmente morna. Podemos
explicar este fenômeno da seguinte forma:
Um litro de água estava inicialmente a uma temperatura de 20o
C. Para levá-la a ebulição usou-se
uma chama produzida pela combustão do gás
natural. Considere que, nesse processo as perdas de calor para o recipiente e o ambiente foram de 30% e que a água ferve a 100oC ao nível
do mar
Dados:
Calor específico da água = 1 cal/g o
C;
Calor de combustão do gás = 11900 cal/g;
Densidade da água = 1 kg/litro.
A quantidade mínima de gás consumida em
gramas é
• Nos veículos com motores refrigerados
por meio líquido, o aquecimento da cabine
de passageiros é feito por meio da troca de
calor entre o duto que conduz o líquido de
arrefecimento que circula pelo motor e o
ar externo. Ao final, esse ar que se encontra
aquecido, é lançado para o interior do veículo.
Num dia frio, o ar externo, que está a uma
temperatura de 5°C, é lançado para o interior
da cabine, a 30°C, a uma taxa de 1,5L/s.
Determine a potência térmica aproximada, em
watts, absorvida pelo ar nessa troca de calor.
• Nos veículos com motores refrigerados por meio líquido, o aquecimento da cabine de passageiros é feito por meio da troca de calor entre o duto que conduz o líquido de arrefecimento que circula pelo motor e o ar externo. Ao final, esse ar que se encontra aquecido, é lançado para o interior do veículo. Num dia frio, o ar externo, que está a uma temperatura de 5°C, é lançado para o interior da cabine, a 30°C, a uma taxa de 1,5L/s. Determine a potência térmica aproximada, em watts, absorvida pelo ar nessa troca de calor.
Numa aula de laboratório do curso de Soldagem da FATEC, um dos exercícios era construir um dispositivo
eletromecânico utilizando duas lâminas retilíneas de metais distintos, de mesmo comprimento e soldadas entre si,
formando o que é chamado de “lâmina bimetálica”.
Para isso, os alunos fixaram de maneira firme uma das extremidades enquanto deixaram a outra livre, conforme a figura.
Considere que ambas as lâminas estão inicialmente sujeitas à mesma temperatura T0 , e que a relação entre os coeficientes
de dilatação linear seja αA > αB
.
Ao aumentar a temperatura da lâmina bimetálica, é correto afirmar que
Maria é proprietária de uma lanchonete e, devido à procura, faz café diversas vezes por dia. Para preparar
uma garrafa de um litro de café, ela utiliza 1 litro de água fervente. Paulo é frequentador assíduo da
lanchonete e pede a Maria que lhe prepare um copo de café com leite. Ela coloca, em um copo, 150 ml
de café a 95°C e acrescenta 50 ml de leite gelado a 15°C. Qual a temperatura do café com leite servido a
Paulo? (Use calor específico do café=calor específico do leite = 1,0 cal/g°C e densidade do
café=densidade do leite=1,0 Kg/L)
As consequências do aumento de temperatura são graves para todos os seres vivos, incluindo o homem. O
aquecimento global tem impactos profundos no planeta: extinção de espécies animais e vegetais, alteração
na frequência e intensidade de chuvas, elevação do nível do mar e intensificação de fenômenos
meteorológicos. As ações humanas têm interferido sobre o ambiente num ritmo muito acelerado. Estudos
indicam que a temperatura média global pode aumentar 5°C em apenas 200 anos.
Fonte: http://www.inpe.br/acessoainformacao/node/483, acessado em 01 maio de 2017 (adaptado)
Considere o calor específico da água c = 1,0 cal/(g°C), a hidrosfera com massa de 1,4 x 1021 kg e uma
variação de temperatura equivalente ao aumento da temperatura média global.
ASSINALE a alternativa que indica a quantidade de energia que poderá ser absorvida pela hidrosfera em
um intervalo de 200 anos.
Um recipiente contendo 1 litro de água, a 20°C, é colocado no interior de um forno de micro-ondas. O
aparelho é ligado a uma tensão de 110V e percorrido por uma corrente elétrica de 10A. Após 40 minutos,
verifica-se que ainda resta ¼ de litro de água líquida no recipiente. Determine o rendimento percentual
aproximado desse aparelho.
Dados:
pressão atmosférica: 1 atm
densidade da água: 1 g/cm3
calor latente de vaporização da água: 540 cal/g
calor específi co da água: 1 cal/g°C
1 caloria = 4,2 joules
Um recipiente contendo 1 litro de água, a 20°C, é colocado no interior de um forno de micro-ondas. O aparelho é ligado a uma tensão de 110V e percorrido por uma corrente elétrica de 10A. Após 40 minutos, verifica-se que ainda resta ¼ de litro de água líquida no recipiente. Determine o rendimento percentual aproximado desse aparelho.
Dados:
pressão atmosférica: 1 atm
densidade da água: 1 g/cm3
calor latente de vaporização da água: 540 cal/g
calor específi co da água: 1 cal/g°C
1 caloria = 4,2 joules
A bomba de ar para bicicleta da fi gura possui 50,0cm de comprimento interno para o deslocamento
do pistão. Quando acoplada à câmara de ar totalmente vazia do pneu de uma bicicleta e com o pistão
recuado de 45,0cm, medido a partir da base da bomba, a pressão interna do ar é de 1,0atm. Quando o
ar é injetado sob pressão, em uma válvula tipo Schrader da câmara de ar, a força exercida pelo seu fluxo
vence a força de retenção de uma mola, abrindo o obturador e permitindo sua entrada (veja a figura).
É necessário uma pressão de 1,2atm para que o obturador da válvula seja aberta, permitindo a entrada
de ar em seu interior. De quantos centímetros deve ser deslocado o pistão para que isso seja possível,
sabendo que, ao longo desse deslocamento, a temperatura do sistema não se altera?
A bomba de ar para bicicleta da fi gura possui 50,0cm de comprimento interno para o deslocamento do pistão. Quando acoplada à câmara de ar totalmente vazia do pneu de uma bicicleta e com o pistão recuado de 45,0cm, medido a partir da base da bomba, a pressão interna do ar é de 1,0atm. Quando o ar é injetado sob pressão, em uma válvula tipo Schrader da câmara de ar, a força exercida pelo seu fluxo vence a força de retenção de uma mola, abrindo o obturador e permitindo sua entrada (veja a figura). É necessário uma pressão de 1,2atm para que o obturador da válvula seja aberta, permitindo a entrada de ar em seu interior. De quantos centímetros deve ser deslocado o pistão para que isso seja possível, sabendo que, ao longo desse deslocamento, a temperatura do sistema não se altera?
A enfermeira de um posto de saúde resolveu ferver 1,0 litro de água para ter uma pequena reserva de água
esterilizada. Atarefada, ela esqueceu a água a ferver e quando a guardou verificou que restaram 950 mL.
Sabe-se que a densidade da água é 1,0.103 kg/m3, o calor latente de vaporização da água é 2,3 . 106 J/kg e
supõe-se desprezível a massa de água que evaporou ou possa ter saltado para fora do recipiente durante a
fervura. Pode-se afirmar que a energia desperdiçada na transformação da água em vapor foi aproximadamente
de:
Uma barra de aço e uma barra de vidro têm o mesmo comprimento à temperatura de 0 °C, mas, a 100 °C, seus
comprimentos diferem de 0,1 cm. (Considere os coeficientes de dilatação linear do aço e do vidro iguais a 12 ×
10-6 °C-1 e 8 × 10-6 °C-1, respectivamente.). Qual é o comprimento das duas barras à temperatura de 0 °C?
Uma panela com água é aquecida de 25°C para 80°C. A variação de temperatura sofrida pela panela com água,
nas escalas Kelvin e Fahrenheit, foi de:
55 K e 99°F.
Um gás ideal monoatômico, com n mols e inicialmente na temperatura absoluta T, sofre uma
expansão adiabática até que sua temperatura fique a um terço de sua temperatura inicial.
Logo, o gás:
A estrutura cristalina existente nos condutores que são
percorridos por corrente elétrica faz com que pelo menos uma
parte da energia elétrica se converta em energia térmica. Isso
acontece, basicamente, pelo choque das partículas portadoras
de carga em movimento com os átomos constituintes do
condutor. Todo dispositivo elétrico dissipa uma parte de sua
energia elétrica na forma de calor. Esse fenômeno de
conversão de energia elétrica em energia térmica é chamado
de:
A figura abaixo mostra o gráfico de pressão
versus volume de um ciclo termodinâmico
composto por uma sequência de quatro
transformações termodinâmicas. As
transformações que vão do ponto A ao B e do
C ao D são isobáricas. As transformações que
vão do ponto B ao C e do D ao A são
isométricas. As pressões indicadas no gráfico
são p1 = 2,00 x 105 Pa e p2 = 6,00 x 105 Pa e os
volumes indicados no gráfico são V1 = 0,050 m3
e V2 = 0,200 m3
.
Assinale a alternativa que apresenta o trabalho
realizado pelo gás durante o ciclo.
Três blocos metálicos de mesma massa possuem calores específicos c1
, c2
e c3
, e suas temperaturas iniciais
são T1
= 0°C, T2
= 30°C e T3
= 20°C, respectivamente.
Inicialmente colocam-se os blocos 1 e 2 em um calorímetro perfeito (com capacidade térmica desprezível) até
que o equilíbrio térmico seja estabelecido, o que ocorre
na temperatura de 10º
C. O bloco 1 é, então, retirado do
calorímetro e substituído pelo bloco 3. A temperatura final
de equilíbrio entre os blocos 2 e 3 é de 15°C.
Calcule c3
, em cal/(g.
°C).
Dado
c1
= 0,20 cal/(g.
°C)
Três blocos metálicos de mesma massa possuem calores específicos c1 , c2 e c3 , e suas temperaturas iniciais são T1 = 0°C, T2 = 30°C e T3 = 20°C, respectivamente. Inicialmente colocam-se os blocos 1 e 2 em um calorímetro perfeito (com capacidade térmica desprezível) até que o equilíbrio térmico seja estabelecido, o que ocorre na temperatura de 10º C. O bloco 1 é, então, retirado do calorímetro e substituído pelo bloco 3. A temperatura final de equilíbrio entre os blocos 2 e 3 é de 15°C.
Calcule c3 , em cal/(g. °C).
Dado
c1
= 0,20 cal/(g.
°C)
Considere as três afirmativas abaixo, em relação a um
gás ideal.
I - Em uma compressão adiabática, a temperatura final
do gás não pode ser maior do que a inicial, pois nenhum calor é trocado com a vizinhança.
II - Em um processo isocórico (isovolumétrico), nenhum
trabalho é realizado pelo gás.
III - Em um processo isobárico, o trabalho realizado
pelo gás é proporcional ao quadrado da variação
do volume.
Marque a única opção CORRETA:
Considere as três afirmativas abaixo, em relação a um gás ideal.
I - Em uma compressão adiabática, a temperatura final do gás não pode ser maior do que a inicial, pois nenhum calor é trocado com a vizinhança.
II - Em um processo isocórico (isovolumétrico), nenhum trabalho é realizado pelo gás.
III - Em um processo isobárico, o trabalho realizado pelo gás é proporcional ao quadrado da variação do volume.
Marque a única opção CORRETA:
Qual a quantidade de calor necessária para transformar 10 g de gelo à temperatura de 0 °C em vapor à
temperatura de 100 °C? (Considere que o calor específico da água é Ca = 4,2 J/g.°C, o calor de fusão do gelo
é Lg = 336 J/g e o calor de vaporização da água é Lv = 2 268 J/g.)
Um gás ideal é submetido às transformações A→B, B-→C, C-→D e D→A, indicadas no diagrama PxV
apresentado na figura.
Com base nesse gráfico, analise as afirmações.
I. Durante a transformação A → B, a energia interna se mantém inalterada.II. A temperatura na transformação C → D é menor do que a temperatura na transformação A→B.III.Na transformação D → A, a variação de energia interna é igual ao calor absorvido pelo gás.
Dessas três afirmações, estão corretas:
Dentro de um calorímetro perfeito, de capacidade C = 40 cal/°C e temperatura inicial 0 °C, colocam-se 100 g de
um material de calor específico 0,50 cal/g°C a uma temperatura de 90 °C, e uma massa de 10 g de gelo a 0 °C.
Calcule, em °C, o valor da temperatura final de equilíbrio do sistema.
Dados:
CÁGUA = 1,0 cal/g°C
LFUSAO GELO = 80 cal/g
Dentro de um calorímetro perfeito, de capacidade C = 40 cal/°C e temperatura inicial 0 °C, colocam-se 100 g de um material de calor específico 0,50 cal/g°C a uma temperatura de 90 °C, e uma massa de 10 g de gelo a 0 °C. Calcule, em °C, o valor da temperatura final de equilíbrio do sistema.
Dados:
CÁGUA = 1,0 cal/g°C
LFUSAO GELO = 80 cal/g