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.
O gráfico apresenta o diagrama de fases da água.
Com base nas informações constantes no texto e no gráfico, a 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.
O 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)
O 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, o 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, o 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 3,0.103 Pa.
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 O2 por 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.