Física Térmica

Raciocínio Lógico

Física Térmica

Como esse conteúdo envolve muita teoria, em caso de dúvidas você pode encontrá-la em fisicaevestibular.com.br – Física Térmica

 

01-(UFPR-PR)

Uma pizza a 185oC foi retirada de um forno quente. Entretanto, somente quando a temperatura

atingir 65oC será possível segurar um de seus pedaços com as mãos nuas, sem se queimar.

Suponha que a temperatura T da pizza, em graus Celsius, possa ser descrita em função do tempo t, em minutos, pela expressão T = 160 × 2-0,8xt +25. 

Qual o tempo necessário para que se possa segurar um pedaço dessa pizza com as mãos nuas, sem se queimar?

 

02-(UNESP-SP)

Para testar os conhecimentos de termofísica de seus alunos, o professor propõe um exercício de

calorimetria no qual são misturados 100 g de água líquida a 20 ºC com 200 g de uma liga metálica a 75 ºC. 

O professor informa que o calor específico da água líquida é 1 cal/(g.ºC) e o da liga é 0,1 cal/

(g.ºX), onde X é uma escala arbitrária de temperatura, cuja relação com a escala Celsius está representada no gráfico.

Obtenha uma equação de conversão entre as escalas X e Celsius e, considerando que a mistura sejafeita dentro de umcalorímetro ideal, calcule a temperatura final da mistura, na escala Celsius, depois de atingido o equilíbrio térmico.

 

03-(AFA)

Dispõe-se de duas máquinas térmicas de Carnot. A máquina 1 trabalha entre as temperaturas de 227

°C e 527 °C, enquanto a máquina 2 opera entre 227 K e 527 K.

Analise as afirmativas a seguir e responda ao que se pede.

I. A máquina 2 tem maior rendimento que a máquina 1.

II. Se a máquina 1 realizar um trabalho de 2000 J terá retirado 6000 J de calor da fonte quente.

III. Se a máquina 2 retirar 4000 J de calor da fonte quente irá liberar aproximadamente 1720 J de calor para a fonte fria.

IV. Para uma mesma quantidade de calor retirada da fonte quente pelas duas máquinas, a máquina 2 rejeita mais calor para a fonte fria.

São corretas apenas

 

04-(UNESP-SP)

Entre 6 e 23 de fevereiro aconteceram os Jogos Olímpicos de Inverno de 2014.

Dentre as diversas modalidades esportivas, ocurling é um jogo disputado entre duas equipes sobre uma pista de gelo, seu objetivo consiste em fazer com que uma pedra de granito em forma de disco fique o mais próximo de um alvo circular.

Vassouras são utilizadas pelas equipes para varrer a superfície do gelo na frente da pedra, de modo a influenciar tanto sua direção como sua velocidade.

A intensidadeda fricção e a pressão aplicada pelos atletas durante o processo de varredura podem fazer com que a velocidade da pedra mude em até 20% devido à formação de uma película de água líquida entre a pedra e a pista.

gráfico apresenta o diagrama de fases da água.

Com base nas informações constantes no texto e no gráfico,seta que representa corretamente a transformação promovida pela varredura é a de número

 

05-(UFG-GO)

Uma longa ponte foi construída e instalada com blocos de concreto de 5 m de comprimento a uma

temperatura de 20 °C em uma região na qual a temperatura varia ao longo do ano entre 10 °C e 40 °C. 

concreto destes blocos tem coeficiente de dilatação linear de 10-5 °C-1. 

Nessas condições, qual distância em cm deve ser resguardada entre os blocos na instalação para que, no dia mais quente do verão, a separação entre eles seja de 1 cm?

 

06-(UPF-RS)

diâmetro externo de uma arruela de metal é de 4,0 cm e seu diâmetro interno é de 2,0 cm.

Aumentada a temperatura da arruela de ΔT, observa-se que seu diâmetro externo aumentaem Δd. Então, pode-se afirmar que seu diâmetro interno:

a) diminui de Δd.

b) diminui de Δd/2.

c) aumenta de Δd.

d) aumenta de Δd/2.

e) não varia.

 

07-(UNISC-RS)

Num dia de inverno em que a temperatura ambiente é de 5 °C, o espaçamento entre dois trilhos consecutivos de 50 m de comprimento cada, de uma linha ferroviária é de 4,4 cm. 

Sabendo que o coeficiente de dilatação linear da linha ferroviária é de 1,2.10-5 °C-1 , podemos afirmar

que num dia de verão em que a temperatura ambiente é de 45°C,novo espaçamento entre dois

trilhos consecutivos desta linha ferroviária medirá

Observação: considere que as extremidades de trilhos consecutivos estão livres para expandir

 

08-(ACAFE-SC)

Largamente utilizados na medicina, os termômetros clínicos de mercúrio relacionam o comprimento

da coluna de mercúrio com a temperatura.

Sabendo-se que quando a coluna de mercúrio atinge 2,0cm, a temperatura equivale a 34oC e, quando atinge 14cm, a temperatura equivale a 46oC.

Ao medir a temperatura de um paciente com esse termômetro, a coluna de mercúrio atingiu 8,0cm.

A alternativa correta que apresenta a temperatura do paciente, em oC, nessa medição é:

 

09-(UEMA-MA)

Uma mãe para banhar um recém-nascido precisa de 15L de água a 27oC.

Considerando que a água retirada da torneira está a uma temperatura ambiente de 20ºC,percentual calculado desse volumede água, que deverá ser colocado para ferver e, em seguida, misturado à parte não fervida, é de

 

10-(UPE-PE)

Uma barra de coeficiente de dilatação α=5π.10-4 ºC-1, comprimento 2,0 m e temperatura inicial de 25ºC está presa a uma parede por meio de um suporte de fixação S.

A outra extremidade da barra B está posicionada no topo de um disco de raio R = 30 cm.

Quando aumentamos lentamente a temperatura da barra até um valor final T, verificamos que o disco sofre um deslocamento angular Δθ = 30º no processo. Observe a figura a seguir:

Supondo que o disco rola sem deslizar e desprezando os efeitos da temperatura sobre o suporte S e também sobre o disco,calcule o valor de T.

 

11-(UNICAMP-SP)

Pressão parcial é a pressão que um gás pertencente a uma mistura teria se o mesmo gás ocupasse sozinho todo o volume disponível.

Na temperatura ambiente, quando a umidade relativa do ar é de 100%, a pressão parcial de vapor deágua vale 3,0.10Pa.

Nesta situação, qual seria a porcentagem de moléculas de água no ar? Dados: a pressão atmosféricavale 1,0.105 Pa. Considere que o ar se comporta como um gás ideal.

12-(MACKENZIE-SP)

Um estudante no laboratório de física, por descuido, colocou 200 g de água liquida (calor específico

1 cal/(g.ºC)) a 100ºC no interior de um calorímetro de capacidade térmica 5 cal/ºC, que contém 100 gde água a 20 ºC.

A massa de água líquida a 0 ºC, que esse aluno deverá adicionar no calorímetro, para que a temperatura de equilíbrio térmico volte a ser 20 ºC, é

13-(UNESP-SP)

As medições da elevação do nível dos mares e oceanosfeitas por mareógrafos ao longo da costa, no

período de 1880 a 2000, mostram que o nível global destes subiu a uma taxa média de 1,7 cm por década.

Já as medições realizadas por altímetros-radares a bordo de satélites de sensoriamentoremoto,

para o período de 1990 a 2000, indicam que o nível subiu a uma taxa média de 3,1 cm por década.

Admitindo que as condições climáticas que provocam esta elevação não se alterem nos próximos 50anos, o nível global dos mares e oceanos deverá subir nesse período, em cm,entre

 

14-(UNESP-SP)

Na Copa Libertadores da América de 2012, o time do Santos perdeu de 2 a 1 para o Bolívar, da

Bolívia, em La Paz.

O fraco desempenho físico do time santista em campo foi atribuído à elevada altitude da cidade, onde os jogadores desembarcaram às vésperas do jogo.

Duas semanas depois, jogando em Santos, SP, o time santista ganhou do Bolívar por 8 a 0.

Considerando a pressão atmosférica, a mecânica e a fisiologia da respiração e, ainda, o desempenhofísico dos jogadores do Santos nesses dois jogos, é correto afirmar que em Santos a pressão atmosférica é

(A)menor que em La Paz, o que implica menor esforço dos músculos intercostais e do diafragma para fazer chegaraos pulmões a quantidade necessária de O2. Disso resulta saldo energético positivo, o que melhora o desempenhofísico dos jogadores quando o jogo acontece em cidades de baixa altitude.

(B) maior que em La Paz, o que implica maior esforço dos músculos intercostais e do diafragma para fazer chegaraos pulmões a quantidade necessária de O2. Em Santos, portanto, o maior esforço físico dos músculos envolvidoscom a respiração resulta na melhora do desempenho físico dos atletas no jogo.

(C)menor que em La Paz, o que implica maior esforço dos músculos intercostais e do diafragma para fazer chegaraos pulmões a quantidade necessária de O2. Tanto em Santos quanto em La Paz a quantidade de O2 por volumede ar inspirado é a mesma, e a diferença no desempenho físico dos jogadores deve-se apenas ao esforço empregado na respiração.

(D)maior que em La Paz, porém é menor a concentração de  O2 por volume de ar atmosféricoinspirado. Em La Paz,portanto, o organismo do atleta reage diminuindo a produção de hemácias, pois é maior a quantidade de O2disponível nos alvéolos. A menor quantidade de hemácias resulta no baixo desempenho físico dos jogadores.

(E)maior que em La Paz, assim como é maior a concentração de Opor volume de ar atmosféricoinspirado. Em Santos, portanto, com maior disponibilidade de oxigênio, a concentração de hemácias do sangue é suficiente paralevar para os tecidos musculares o O2 necessário para a atividade física empregada no jogo

 

15-(PUC-PR)

Quando inalamos, o ar que estava à temperatura ambienterecebe um pouco de calor dos nossospulmões.

Entretanto, ao colocarmos a mão na frente da boca, podemos ter duas sensações diferentes: sentimos um ar mais frio quando aproximamos bem os lábios e expelimos forçando muito

asaída, ou sentimos um ar mais quente quando afastamos mais os lábios e soltamos o arvagarosamente. O que foi descrito pode ser melhor explicado por qual das alternativas a seguir?

A) Em uma das situações o ar estava preso apenas nas bochechas e na outra o ar vinha diretamente dos pulmões.

B) É impossível descobrir quais são as causas de tais sensações.

C) O ar expelido mais rapidamente sai em menor quantidade e, desse modo, demora mais a receber calor.

D) Essa sensação é irreal.

E) Essas diferentes sensações ocorrem em decorrência das diferenças de pressão sofridas pelo gás nos dois processos descritos.

 

16-(PUC-RJ)

Três cubos de gelo de 10,0 g,todos eles a 0,0oC, são colocados dentro de um copo vazio e expostos

ao sol atéderreterem completamente, ainda a 0,0oC.

Calcule a quantidade total de calor requerida para isto ocorrer, em calorias.

Considere o calor latente de fusão do gelo LF= 80 cal/g

 

17-(UFRN-RN)

A biomassa é uma das principais fontes de energia renovável e, portanto, máquinas que a utilizam como combustível para geração de energia são importantes do ponto de vista ambiental.

Um exemplo bastante comum é o uso da biomassa  com o objetivo de acionar uma turbina a vapor para gerar trabalho.

A figura mostra, esquematicamente, uma usina termoelétrica simplificada.

Nessa termoelétrica, a queima da biomassa na fornalha produz calor, que aquece a água da caldeira e  gera vapor a alta pressão.

O vapor, por sua vez, é conduzido por tubulações até a turbina que, sob a ação deste, passa a girar suas pás.

Considere desprezíveis  as perdas de calor devido às diferenças de temperatura entre as partes dessa máquina térmica e o ambiente. Nesse contexto,  a variação da energia interna da água da caldeira

A) é  maior que a soma do calor a ela fornecido pela queima da biomassa  com o trabalho realizado sobre a turbina.

B) é  igual  à soma do calor a ela fornecido pela queima da biomassa  com o trabalho realizado sobre a turbina.

C) é  igual  à diferença entre o calor a ela fornecido pela queima da biomassa e o trabalho realizado sobre a turbina.

D) é  maior que a diferença entre calor a ela fornecido pela queima da biomassa  e o trabalho realizado sobre a turbina.

 

18-(UFRN-RN)

Atualmente, principalmente em pequenas cidades do interior do Brasil, dispõe-se de duas opções de

fogões residenciais: o fogão a gás (GLP) e o fogão a lenha.

Desconsiderando problemas ambientais que envolvem o consumo de cada um desses combustíveis, existe diferença entre esses fogões quanto à eficiência energética, ou seja, o quanto é consumido de GLP ou de lenha para fornecer a mesma quantidade de calor ao alimento que se quer aquecer.

Por exemplo, as quantidades de GLP e de lenha necessárias para elevar  a temperatura de 10 kg de água, de 25oC para 100oC, em um fogão a gás e em um a lenha, são, respectivamente, 0,125 kg e 3,0 kg.

Considerando que a eficiência energética de um fogão é dada pela razão entre a quantidade de calor absorvida pelo alimento a ser aquecido, QA, e a quantidade de calor gerada pela queima de certa quantidade de combustível, QC, isto é, E = QA/QC, determine

A) a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 10 kg de água, de 25oC para 100oC.

B) a quantidade de calor gerada pela queima de 0,125 kg de GLP e por 3,0 kg de lenha.

C) qual dos dois tipos de fogão possui a maior eficiência energética. Justifique sua resposta

 

 19-(AFA)

No gráfico a seguir, está representado o comprimento L de duas barras A e B em função da temperatura θ.

Sabendo-se que as retas que representam os comprimentos da barra A e da barra B são paralelas, pode-se afirmar que a razão entre o coeficiente de dilatação linear da barra A e o da barra B é

 

20-(AFA)

Dois termômetros idênticos, cuja substância termométrica é o álcool etílico, um deles graduado na escala Celsius e o

outro graduado na escala Fahrenheit, estão sendo usados simultaneamente por um aluno para medir a temperatura de um mesmo sistema físico no laboratório de sua escola.

Nessas condições, pode-se afirmar corretamente que

a) os dois termômetros nunca registrarão valores numéricos iguais.

b) a altura da coluna líquida será igual nos dois termômetros, porém com valores numéricos sempre diferentes.

c) a unidade de medida do termômetro graduado na escala Celsius é 1,8 vezes maior que a da escala Fahrenheit.

d) a altura da coluna líquida será diferente nos dois termômetros

 

21-(UEL-PR)

O cooler, encontrado em computadores e em aparelhos eletroeletrônicos, é responsável pelo resfriamento do microprocessador e de outros componentes.

Ele contém um ventilador que faz circular ar entre placas difusoras de calor.

No caso de computadores, as placas difusoras ficam em contato direto com o processador, conforme a figura a seguir.

Sobre o processo de resfriamento desse processador, assinale a alternativa correta.

a) O calor é transmitido das placas difusoras para o processador e para o ar através do fenômeno de radiação.

b) O calor é transmitido do ar para as placas difusoras e das placas para o processador através do fenômeno de convecção.

c) O calor é transmitido do processador para as placas difusoras através do fenômeno de condução.

d) O frio é transmitido do processador para as placas difusoras e das placas para o ar através do fenômeno de radiação.

e) O frio é transmitido das placas difusoras para o ar através do fenômeno de radiação.

 

22-(UDESC-SC)

Assinale a alternativa que corresponde à temperatura final de equilíbrio quando 10,0g de gelo à

temperatura de -10,0oC são adicionados a 90,0g de água à temperatura de 50,0oC.

Dados: calor específico do gelo  —  cgelo = 0,5cal/goC, calor específico da água  —  cágua = 1 cal/goC, calor latente de fusão do gelo  —  L = 80cal/g

 

 23-(ESCOLA NAVAL)

Um recipiente cilíndrico de seção reta transversal A = 20,0 cm2 é vedado por um êmbolo e peso 52,0 N que pode deslizar livremente sem atrito.

O cilindro contém uma amostra de 3,00 litros de gás ideal na temperatura inicial de 300K. Separadamente, com o cilindro nas posições vertical e horizontal, o gás é aquecido isobaricamente

da temperatura inicial até a temperatura de 400K, como mostram as figuras 1 e 2, respectivamente.

A diferença entre os trabalhos realizados pelo gás nas posições vertical e horizontal, Wv – Wh, em joules, é igual a

Dados: pressão atmosférica Patm=1,00.103N/m2; g = 10m/s2.

 

24-(UFSC-SC)

Em uma aula experimental de física sobre calorimetria, o professor pede para que os alunos aqueçam duas substâncias diferentes, com 400 g cada, fazendo uso de um aquecedor elétrico. Desprezando eventuais perdas de calor para o meio ambiente, o professor considera a potência efetiva do aquecedor em 400 cal/min.

O professor pede que os alunos registrem os dados experimentais em uma tabela e construam um gráfico.

Abaixo é apresentado um dos gráficos construídos pelos alunos.

Considere o gráfico acima e responda às perguntas abaixo.

a) O experimento realizado pelos alunos permite encontrar, através da inclinação da reta, uma grandeza física característica de cada substância. Qual é esta grandeza física?

b) Com base em princípios físicos, explicitando o raciocínio físico e matemático, qual das substâncias possui o maior valor para a grandeza física apontada no item anterior?

c) Admitindo que a substância A seja uma enzima e que ela possua temperatura inicial de 20º C, o que acontece com a enzima após 30 minutos de aquecimento pelo aquecedor elétrico mencionado? Justifique sua resposta com base nos princípios da física e da biologia. Apresente os cálculos necessários.

 

Confira as resoluções comentadas