Questõessobre Termologia/Termometria
Um professor de física construiu um coletor solar rudimentar,
colocando duas placas metálicas (uma preta e uma branca) expostas
ao sol, fixando previamente um termômetro em cada uma delas, como
ilustra a Figura acima (fig. P. 92, Física2/GREF-São Paulo: Editora
da USP, 1998, 4ª ed.), para verificar a variação da temperatura com o
tempo, em cada chapa. Após a realização de seu experimento, ele
concluiu corretamente que, em intervalos de tempo iguais:
Em uma experiência de laboratório, um aluno mede a temperatura de uma pequena quantidade de água
contida em um tubo de ensaio (a água e o tubo foram previamente aquecidos e estão em equilíbrio térmico).
Para isso, imerge nessa água um termômetro de mercúrio em vidro que, antes da imersão, marcava a
temperatura ambiente: 20 °C. Assim que todo o bulbo do termômetro é imerso na água, a coluna de mercúrio
sobe durante alguns segundos até atingir 60 °C e logo começa a baixar. Pode-se afirmar que a temperatura da
água no instante em que o termômetro nela foi imerso era:
Em uma experiência de laboratório, um aluno mede a temperatura de uma pequena quantidade de água contida em
um tubo de ensaio (a água e o tubo foram previamente aquecidos e estão em equilíbrio térmico). Para isso, imerge
nessa água um termômetro de mercúrio em vidro que, antes da imersão, marcava a temperatura ambiente: 20 °C.
Assim que todo o bulbo do termômetro é imerso na água, a coluna de mercúrio sobe durante alguns segundos até
atingir 60 °C e logo começa a baixar. Pode-se afirmar que a temperatura da água no instante em que o termômetro
nela foi imerso era:
Uma escala termométrica A adota para a temperatura da água em ebulição à
pressão normal, de 70ºA, e para a temperatura de fusão do gelo à pressão normal,
de 20ºA. Outra escala termométrica B adota para a temperatura da água em
ebulição à pressão normal, de 90ºB, e para a temperatura de fusão do gelo à
pressão normal, de 10ºB. A expressão que relaciona a temperatura das escalas
A(θA) e B(θB) é
Os termômetros são equipamentos construídos para realizar medidas de temperatura de
forma indireta. O termômetro é montado para utilizar uma propriedade física cujas variações estão
associadas à temperatura, chamada de propriedade termométrica. O valor da temperatura é
determinado e indicado em função da situação física detectada, sendo que, para efeitos de
calibração, se faz necessário o uso de referências ou de padrões.
Qual das alternativas possui propriedades físicas que podem ser utilizadas para construção
de termômetros para realizar medidas de variações de temperaturas?
Resistência elétrica de um fio condutor e pressão de um gás a volume constante.
Um termômetro graduado em uma escala Y associa os valores 50ºY e − 30ºY, quando um outro
termômetro graduado em uma outra escala arbitrária W registra 30ºW e − 10ºW, respectivamente.
Com base nessas informações, é correto afirmar:
A partir do texto acima e considerando que 6,63 × 10-34 J-s seja o valor da constante de Planck, que 3 × 108 m/s seja a velocidade da luz e que a temperatura em graus Kelvin seja exatamente igual à temperatura em graus Celsius acrescida de 273, julgue o item.
Uma lâmpada de LED gasta um quarto da energia que gasta
uma lâmpada incandescente, para produzir a mesma
luminosidade.
A partir do texto acima e considerando que 6,63 × 10-34 J-s seja o valor da constante de Planck, que 3 × 108 m/s seja a velocidade da luz e que a temperatura em graus Kelvin seja exatamente igual à temperatura em graus Celsius acrescida de 273, julgue o item.
Uma lâmpada de LED gasta um quarto da energia que gasta
uma lâmpada incandescente, para produzir a mesma
luminosidade.
A primeira lâmpada comercial, desenvolvida por Thomas Edison, consistia em uma haste de carbono, que era aquecida pela passagem de uma corrente elétrica a ponto de emitir luz visível. Era, portanto, uma lâmpada incandescente, que transforma energia elétrica em energia luminosa e energia térmica. Posteriormente, passou-se a utilizar, no lugar da haste, filamentos de tungstênio, cuja durabilidade é maior. Hoje, esse tipo de lâmpada tem sido substituído pelas lâmpadas fluorescentes e de LED.
As lâmpadas fluorescentes são construídas com tubos de vidro transparente revestidos internamente e contêm dois eletrodos (um em cada ponta) e uma mistura de gases em seu interior — vapor de mercúrio e argônio, por exemplo. Quando a lâmpada fluorescente é ligada, os eletrodos geram corrente elétrica, que, ao passar através da mistura gasosa, excita seus componentes, os quais, então, emitem radiação ultravioleta. O material que reveste o tubo tem a propriedade de converter a radiação ultravioleta em luz visível, que é emitida para o ambiente.
A lâmpada de LED é mais econômica que a incandescente, pois dissipa menos energia em forma de calor. Em geral, essas lâmpadas têm eficiência de 15 lumens por watt. Um lúmen (unidade padrão do Sistema Internacional) é o fluxo luminoso emitido por uma fonte puntiforme com intensidade uniforme de 1 candela e contido em um cone de ângulo sólido de um esferorradiano. A tabela a seguir apresenta características específicas das lâmpadas incandescentes, fluorescentes e de LED.
A velocidade máxima do vento no furacão Irma
em setembro/2017 chegou a 346 km/h, o que
o classifica como um furacão de categoria 5.
Segundo um modelo teórico desenvolvido no
MIT (Massachuttes Institute of Thecnology),
um furacão pode ser tratado como uma
máquina de calor de Carnot. A tempestade
extrai calor do oceano tropical quente (água
como fonte de calor) e converte parte do calor
em energia cinética (vento).
Nesse modelo, a velocidade máxima Vmáx pode
ser obtida da equação
Nessa equação, Toce e Tatm são, respectivamente,
a temperatura da superfície do oceano
e a temperatura no nível do topo da nuvem a
cerca de 12 a 18 km, ambas em K, e E
corresponde à taxa de transferência de calor
do oceano para a atmosfera.
Considere, no modelo, os seguintes processos.
I - Diminuição da temperatura na superfície
do oceano.
II - Aumento na diferença de temperatura
entre a superfície do oceano e o topo da
nuvem na atmosfera.
III- Diminuição na taxa de transferência de
calor.
Quais processos contribuem para o aumento
da velocidade máxima do vento em um
furacão?
A velocidade máxima do vento no furacão Irma em setembro/2017 chegou a 346 km/h, o que o classifica como um furacão de categoria 5.
Segundo um modelo teórico desenvolvido no MIT (Massachuttes Institute of Thecnology), um furacão pode ser tratado como uma máquina de calor de Carnot. A tempestade extrai calor do oceano tropical quente (água como fonte de calor) e converte parte do calor em energia cinética (vento).
Nesse modelo, a velocidade máxima Vmáx pode ser obtida da equação
Nessa equação, Toce e Tatm são, respectivamente, a temperatura da superfície do oceano e a temperatura no nível do topo da nuvem a cerca de 12 a 18 km, ambas em K, e E corresponde à taxa de transferência de calor do oceano para a atmosfera.
Considere, no modelo, os seguintes processos.
I - Diminuição da temperatura na superfície do oceano.
II - Aumento na diferença de temperatura entre a superfície do oceano e o topo da nuvem na atmosfera.
III- Diminuição na taxa de transferência de calor.
Quais processos contribuem para o aumento
da velocidade máxima do vento em um
furacão?
Um estudante monta um dispositivo termométrico utilizando uma câmara, contendo um gás, e um tubo
capilar, em formato de “U”, cheio de mercúrio, conforme mostra a figura. O tubo é aberto em uma das suas
extremidades, que está em contato com a atmosfera.
Inicialmente a câmara é imersa em um recipiente contendo água e gelo em fusão, sendo a medida da
altura h da coluna de mercúrio (figura) de 2cm. Em um segundo momento, a câmara é imersa em água em
ebulição e a medida da altura h da coluna de mercúrio passa a ser de 27cm. O estudante, a partir dos
dados obtidos, monta uma equação que permite determinar a temperatura do gás no interior da câmara (θ),
em graus Celsius, a partir da altura h em centímetros. (Considere a temperatura de fusão do gelo 0°C e a
de ebulição da água 100°C).
Assinale a alternativa que apresenta a equação criada pelo estudante.
θ = 2h
Em um centro de pesquisa de alimentos, um técnico
efetuou a determinação do valor calórico de determinados
alimentos da seguinte forma: colocou uma massa
conhecida de água em um recipiente termicamente
isolado. Em seguida, dentro desse recipiente, foi
queimada uma determinada massa do alimento. Como o
calor liberado por essa queima é fornecido para a água,
o técnico calculou a quantidade de calor que cada grama
do alimento libera.
Para a realização desse teste, qual aparelho de medida
é essencial?
Em um centro de pesquisa de alimentos, um técnico efetuou a determinação do valor calórico de determinados alimentos da seguinte forma: colocou uma massa conhecida de água em um recipiente termicamente isolado. Em seguida, dentro desse recipiente, foi queimada uma determinada massa do alimento. Como o calor liberado por essa queima é fornecido para a água, o técnico calculou a quantidade de calor que cada grama do alimento libera.
Para a realização desse teste, qual aparelho de medida é essencial?
Observando-se o Gráfico, pode-se concluir que a quantidade de calor necessária para liquefazer a massa de 1,0g de água e elevar sua temperatura de 0o C até 100o C é, respectivamente,
Observando-se o Gráfico, pode-se concluir que a quantidade de calor necessária para liquefazer a massa de 1,0g de água e elevar sua temperatura de 0o C até 100o C é, respectivamente,
O Meio Ambiente é repleto de situações nas quais a variação de temperatura pode provocar belas mudanças na paisagem. Por exemplo, a placidez da superfície da água de um lago muda completamente para a rigidez da superfície de gelo quando uma frente fria provoca o congelamento da água. Nessa situação, algo ainda mais curioso acontece: a água fica congelada na superfície formando uma camada de gelo, mas continua no estado líquido abaixo dessa camada, permitindo assim a preservação da vida aquática. Tal fenômeno deve-se ao comportamento anômalo da densidade desse precioso líquido, mostrado no Gráfico abaixo.
O processo de troca de calor no interior do lago, entre as temperaturas inicial de 10 °C e final de 0 °C, permite entender o motivo pelo qual se forma uma camada de gelo na superfície enquanto, abaixo dela, a água permanece em estado líquido.
Destas informações, é correto concluir que:
O processo de troca de calor no interior do lago, entre as temperaturas inicial de 10 °C e final de 0 °C, permite entender o motivo pelo qual se forma uma camada de gelo na superfície enquanto, abaixo dela, a água permanece em estado líquido.
Destas informações, é correto concluir que:
Suponha que uma máquina de Carnot seja construída utilizando como fonte fria o lado do planeta Gliese 581g que nunca recebe luz e como fonte quente o lado que sempre recebe luz. A temperatura da fonte fria Tf=-40ºC e da fonte quente Tq=70ºC. A cada ciclo a máquina retira da fonte quente 1000J de calor.
Considerando que a máquina trabalha com um gás ideal, leia os itens abaixo:
I. A máquina pode ser representada por um ciclo com duas transformações adiabáticas reversíveis e duas transformações isotérmicas reversíveis.
II. Se o ciclo desta máquina consiste de uma expansão isotérmica, uma expansão adiabática, uma compressão isotérmica e uma compressão adiabática, respectivamente, então ocorre transformação de calor em trabalho útil.
III. O rendimento da máquina é maior do que 40%.
IV. A cada ciclo uma quantidade de calor maior que 700J é rejeitada para a fonte fria.
Marque a opção CORRETA:
Considerando que a máquina trabalha com um gás ideal, leia os itens abaixo:
I. A máquina pode ser representada por um ciclo com duas transformações adiabáticas reversíveis e duas transformações isotérmicas reversíveis.
II. Se o ciclo desta máquina consiste de uma expansão isotérmica, uma expansão adiabática, uma compressão isotérmica e uma compressão adiabática, respectivamente, então ocorre transformação de calor em trabalho útil.
III. O rendimento da máquina é maior do que 40%.
IV. A cada ciclo uma quantidade de calor maior que 700J é rejeitada para a fonte fria.
Marque a opção CORRETA:
As áreas costeiras são normalmente muito úmidas e têm amplitudes térmicas que tendem a variar pouco. À medida que se afasta da costa para o interior do continente, a amplitude térmica aumenta enquanto a umidade diminui. No climograma mostrado a seguir, os resultados são médias de um período de 30 anos, obtidos para uma certa região da Terra. As linhas representam as temperaturas absolutas mínima e máxima e as barras, a precipitação.
O tipo de clima apresentado no climograma e a propriedade física da água que influencia a variação da temperatura são, respectivamente,
O tipo de clima apresentado no climograma e a propriedade física da água que influencia a variação da temperatura são, respectivamente,
Suponha que se definiu uma nova unidade de medida de comprimentos, o tetro. Para isso, foi usada como padrão uma barra metálica, mantida a temperatura constante, na cidade X. Para usar a nova convenção, três pessoas, uma em cada cidade, mediram um objeto de mesmo comprimento. As cidades onde as medições foram realizadas são X, A e B. Sabe-se que as cidades A e B possuem uma temperatura média menor e maior do que X, respectivamente. Se a medida do objeto em X, comparada ao padrão, é de 0,5 tetro, a alternativa correta será:
O estado de qualquer substância gasosa é
determinado pela medida de três grandezas: o volume (V),
a pressão (P) e a temperatura (T) dessa substância.
Para os chamados gases “ideais”, o valor do quociente
é sempre constante. Considere um reservatório que
está cheio de um gás ideal. Sem vazar o gás, realiza-se
uma compressão do reservatório, reduzindo seu volume à
metade. Ao mesmo tempo, uma fonte de calor faz a
temperatura do gás ser quadruplicada. Considere P0 e P1 respectivamente, os valores da pressão do gás no
reservatório, antes e depois do procedimento descrito.
A relação entre P0 e P1 é
O estado de qualquer substância gasosa é determinado pela medida de três grandezas: o volume (V), a pressão (P) e a temperatura (T) dessa substância. Para os chamados gases “ideais”, o valor do quociente é sempre constante. Considere um reservatório que está cheio de um gás ideal. Sem vazar o gás, realiza-se uma compressão do reservatório, reduzindo seu volume à metade. Ao mesmo tempo, uma fonte de calor faz a temperatura do gás ser quadruplicada. Considere P0 e P1 respectivamente, os valores da pressão do gás no reservatório, antes e depois do procedimento descrito.
A relação entre P0 e P1 é
No manual fornecido pelo fabricante de uma ducha
elétrica de 220 V é apresentado um gráfico com a variação
da temperatura da água em função da vazão para três
condições (morno, quente e superquente). Na condição
superquente, a potência dissipada é de 6 500 W. Considere
o calor específico da água igual a 4 200 J/(kg °C) e
densidade da água igual a 1 kg/L.
Com base nas informações dadas, a potência na condição
morno corresponde a que fração da potência na condição
superquente?
No manual fornecido pelo fabricante de uma ducha elétrica de 220 V é apresentado um gráfico com a variação da temperatura da água em função da vazão para três condições (morno, quente e superquente). Na condição superquente, a potência dissipada é de 6 500 W. Considere o calor específico da água igual a 4 200 J/(kg °C) e densidade da água igual a 1 kg/L.
Com base nas informações dadas, a potência na condição
morno corresponde a que fração da potência na condição
superquente?
Um pesquisador, investigando propriedades ligadas à
dilatação de materiais, fez experimentos envolvendo dois
materiais (X e Y), que foram aquecidos numa dada faixa de
temperatura enquanto seus volumes foram medidos. Sabe-se
que ele usou a mesma quantidade de massa para os
materiais, sendo que o material X é líquido e o Y é sólido.
O pesquisador construiu, então, o gráfico ao lado, no qual
são apresentadas as curvas de volume (V) em função da
temperatura (T) para os materiais X (linha cheia) e Y (linha
pontilhada).
Com relação ao assunto, identifique como verdadeiras (V)
ou falsas (F) as seguintes afirmativas:
( ) Os dois materiais têm mesma densidade em T = 0 ºC.
( ) À medida que a temperatura aumenta, o material Y se contrai até T = 10 ºC, e somente a partir dessa temperatura
passa a dilatar-se.
( ) Em T = 5 ºC, um objeto maciço feito do material Y, se for colocado dentro de um recipiente contendo o material X,
afunda quando sujeito apenas a forças gravitacionais e a forças exercidas pelo material X.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo.
Um pesquisador, investigando propriedades ligadas à dilatação de materiais, fez experimentos envolvendo dois materiais (X e Y), que foram aquecidos numa dada faixa de temperatura enquanto seus volumes foram medidos. Sabe-se que ele usou a mesma quantidade de massa para os materiais, sendo que o material X é líquido e o Y é sólido. O pesquisador construiu, então, o gráfico ao lado, no qual são apresentadas as curvas de volume (V) em função da temperatura (T) para os materiais X (linha cheia) e Y (linha pontilhada).
Com relação ao assunto, identifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmativas:
( ) Os dois materiais têm mesma densidade em T = 0 ºC.
( ) À medida que a temperatura aumenta, o material Y se contrai até T = 10 ºC, e somente a partir dessa temperatura passa a dilatar-se.
( ) Em T = 5 ºC, um objeto maciço feito do material Y, se for colocado dentro de um recipiente contendo o material X, afunda quando sujeito apenas a forças gravitacionais e a forças exercidas pelo material X.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo.