Questões de Concurso sobre Calorimetria

Um cilindro metálico, de comprimento L e de seção reta circular de raio R, está submetido em suas extremidades circulares a temperaturas T e T + $\Delta$T. A superfície lateral do cilindro está isolada termicamente. O cilindro, então, conduz calor de modo que o fluxo entra pela superfície a temperatura T + $\Delta$T e sai pela superfície a temperatura T, a uma distância L da primeira. A condutividade térmica do material que constitui o cilindro é k. Um outro cilindro é construído com um material diferente, de modo que sua condutividade térmica é k’, seu raio é R’ = 2R, e seu comprimento é L’ = 2L, mas esse outro cilindro conduz exatamente a mesma quantidade de calor por unidade de tempo que o primeiro cilindro, quando submetido à mesma diferença de temperatura $\Delta$T.

Nessas condições, o valor da razão k’/k é

Considere que a quantidade de calor necessária para evaporar 1 kg de água em estado livre é 2.500 kJ. Para retirar 750 kg de água de 10.000 kg de arroz, gasta-se 500kg de lenha capaz de liberar 9.000 KJ/Kg e 56,6 kWh ou 203.760 kJ. Nesse caso, o rendimento energético específico (CEE) dessa operação e a eficiência energética são respectivamente:

Em todos os processos que ocorrem na natureza e nas técnicas, o calor está direto ou indiretamente presente. O estudo do calor pode desenvolver competências para identificar e avaliar os elementos que propiciam conforto térmico em residências ou outros locais, através da escolha adequada de materiais, tipo de iluminação e ventilação. Dentro das unidades temáticas do calor, ambiente e usos de energia, assinale a alternativa que NÃO se enquadra nas fontes e trocas de calor.

Um mole de um gás monoatômico ideal, inicialmente a uma temperatura T, se expande de um volume V até um volume 2V em duas situações:

(i) a temperatura constante;

(ii) a pressão constante.

Com relação ao trabalho realizado na expansão e ao calor absorvido pelo gás, em cada situação, é CORRETO afirmar que:

Durante as férias no litoral do Piauí, uma estudante de física, percebeu, no seu passeio, que durante o dia a areia da praia sempre estava bem mais quente em relação à água do mar. Durante a noite, ela verificou que ocorria o inverso, a água do mar ficava mais quente do que a areia . Marque a alternativa que explica CORRETAMENTE o motivo da diferença de temperatura entre a areia da praia e a água do mar.

Estudar os movimentos requer, inicialmente, identificá-los, classificá-los, aprendendo formas adequadas para descrever movimentos reais dos objetos. Porém requer, sobretudo, associá-los às causas que lhes dão origem, às interações que os originam, a suas variações e transformações. Dentro das unidades temáticas dos movimentos assinale a alternativa que NÃO se enquadra na fenomenologia cotidiana.

O calor é uma forma de energia sobre a qual é CORRETO afirmar:

Outra forma de produzir fogo é pressionando um cilindro de madeira de raio R e comprimento L contra outra superfície plana, também de madeira, e fazer girar o cilindro com velocidade angular ω, como mostra a figura.

Se C é uma constante adimensional, N é o módulo da força normal que a superfície exerce sobre o cilindro, μc,é o coeficiente de atrito cinético entre as duas superfícies em contato e g é a aceleração da gravidade, é correto afirmar que a quantidade de calor gerada por unidade de tempo é

Para uma destilação simples da água, Robson consegue aproveitar 1240 kcal geradas durante a combustão de cada 1 kg de madeira seca. Se o calor de vaporização de água é de 540 kcal /kg e seu calor específico é de 1 kcal / kg °C, a quantidade mínima de madeira necessária para destilar 2 litros de água que inicialmente tem uma temperatura de 20 °C é de, aproximadamente,

Em um laboratório afastado de cidades, um técnico precisava preparar um tanque contendo 20 L de água a 50°C (densidade = 1 g/cm³), mas percebeu que o transformador parou de funcionar. Esse laboratório possuía uma cisterna enterrada na terra contendo água a 30°C e uma caixa d’água exposta ao sol, com água a 80°C. O técnico resolveu misturar a água dos dois reservatórios para obter a quantidade e a temperatura d’água desejada. Quantos litros de água mais fria ele precisou empregar para completar 20 L?

Temperatura e calor são conceitos fundamentais da termologia, que é a área da física que estuda os fenômenos associados ao calor, como a temperatura, dilatação, propagação de calor, comportamento dos gases, entre outros. Muitas vezes, esses dois conceitos são utilizados como sinônimos, porém, apesar de estarem associados, são aspectos distintos.

Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/temperatura-calor.htm Acesso: 16 maio 2018.

Considerando o trecho apresentado, analise as afirmativas a seguir:

I- Na condução térmica, a transferência de calor é dada pela agitação das moléculas, por exemplo, enquanto cozinha-se algo se deixarmos uma colher encostada na panela, que está sobre o fogo, depois de um tempo ela esquentará também.

II- Na convecção térmica, a transferência de calor ocorre entre líquidos e gases e isso é o que acontece no interior de uma geladeira comum.

III- Na irradiação térmica, o calor é propagado por meio de ondas eletromagnéticas, sem que seja necessário o contato entre os corpos, por exemplo, se aquecer perto de uma fogueira.

IV- A temperatura é uma grandeza física utilizada para medir o grau de agitação ou a energia cinética das moléculas de uma determinada quantidade de matéria.

Está(ão) CORRETA(S) a(s) afirmativa(s).

Analise as seguintes afirmativas:

I. A capacidade calorífica de um corpo é a quantidade de calor que o corpo pode absorver a uma determinada temperatura.

II. A energia interna de uma dada quantidade de gás ideal depende somente de sua temperatura absoluta.

III. Para qualquer material que se expande quando aquecido, C_P é maior que C_V.

Está(ão) CORRETA(S), apenas

Um limpador de janelas de arranha-céus a uma altura de 420,0 m deixa cair acidentalmente uma garrafa com 2,0 litros de água, fechada, quando se preparava para “matar a sede”. A garrafa é amortecida pelas árvores e pelos arbustos da área comum do prédio e, espantosamente, não se quebra, conservando a mesma quantidade de líquido. Supondo que a água dentro da garrafa absorva uma quantidade de calor, igual ao módulo da variação da energia potencial, pode-se afirmar que a variação da temperatura da água foi igual a:

Considere:

$\bullet$ $\rho$_água = 1,0 g/cm³

$\bullet$ c_água = 1,0 $\frac{cal}{g{.}^{o}c}$

$\bullet$ 1 cal = 4,2 J

$\bullet$ g = 10 m/s²

Dois objetos feitos do mesmo material (mármore, por exemplo) possuem capacidades térmicas proporcionais a suas massas. Assim, é conveniente definir uma "capacidade térmica por unidade de massa", ou calor específico (c), que se refere não a um objeto, mas a uma massa unitária do material de que é feito o objeto. Já quando o calor é transferido para uma amostra sólida ou líquida, nem sempre a temperatura da amostra aumenta. Em vez disso, a amostra pode mudar de fase (ou de estado). No caso, a quantidade de energia por unidade de massa que deve ser transferida em forma de calor para que uma amostra mude totalmente de fase é chamada de calor de transformação e é representada pela letra L.

_{Halliday e Resnick. Fundamentos de Física: gravitação, ondas e termodinâmica. v. 2. Rio de Janeiro: LTC, 2009 (com adaptações).}

A partir do texto acima, assinale a alternativa que apresenta a quantidade de calor que uma amostra de gelo de massa m = 100 g a -10 °C deve absorver para passar ao estado líquido a 20 °C, sendo o calor específico do gelo (c_gelo) igual a 2.220 J/kg.K, o calor específico da água (c_água) igual a 4.190 J/kg.K e o calor de fusão do gelo (L_F) igual a 333 kJ/kg.

Com o intuito de demonstrar que o calor é uma forma de energia, o físico inglês James P. Joule realizou o experimento mostrado na figura abaixo.

Fonte: Disponível em: < http://acer.forestales.upm.es /basicas/udfisica/asignaturas/física /termo1p/joule.html > Acesso em: 12 nov. 2017.

Deixou cair, de uma certa altura, uma massa conhecida presa a uma corda, de tal maneira que, durante a sua queda, um sistema de pás fosse acionado, entrando em rotação e agitando a água contida em um recipiente termicamente isolado. Devido ao atrito das pás com a água, a massa caía com velocidade praticamente constante, isto é, sua energia cinética se mantinha invariável, de forma que a energia potencial perdida pela massa era integralmente transformada em energia interna da água, provocando elevação da temperatura. Um termômetro acoplado ao aparelho permitiu a Joule medir a elevação da temperatura.

Suponha que Joule tenha realizado seu experimento com uma massa de 6 kg, caindo de uma altura de 2m, em um local em que g= 10 ms/² e que ele tenha deixado a massa cair 25 vezes, para obter uma sensível elevação na temperatura de 500 g de água, considerando apenas o movimento de descida da massa. Sendo o calor específico da água igual a 1 cal/g°C, e considerando-se 1 cal = 4,18J , a variação na temperatura medida por Joule foi de aproximadamente

Um bloco de alumínio de 100g, cujo calor específico é 0,22cal/g.°C e está a uma temperatura de 30°C, recebe uma quantidade de calor de 110Ocal. A temperatura do bloco após esse fato é de:

Em um calorímetro ideal, no qual existe uma resistência elétrica de 10 W de potência por onde passa uma corrente elétrica, é colocado 1,0 L de água a 12 °C e 2,0 Kg de gelo a 0 °C. Após duas horas, tempo suficiente para que água e gelo entrem em equilíbrio térmico e supondo que toda a energia fornecida foi absorvida pelo conteúdo do calorímetro, qual é o percentual de massa de água líquida contida no calorímetro?

Das afirmações abaixo sobre a forma de transferência de calor por convecção, assinale a alternativa CORRETA.

I- A convecção acontece apenas em liquido e gases.

II- O processo de transferência de calor por convecção pode ocorrer no vácuo, pois não necessita de um meio material para que possa ocorrer.

III- Fenômenos naturais como as brisas marítima e terrestre, ventos e as correntes oceânicas podem ser explicados através da convecção.

Dentro de um calorímetro de capacidade térmica desprezível, são misturados 200 g de esferas de ferro à temperatura de 100⁰C e 500 g de água à temperatura de 20⁰C. O sistema é fechado e, após um determinado tempo, podemos afirmar que a temperatura de equilíbrio vale, aproximadamente: Dados: Calor específico da água: 1 cal/g⁰C; calor específico do ferro: 0,11 cal/g⁰C.

Um duto cilíndrico metálico, longo, imerso na água, conduz um fluido aquecido.

Sabe-se que

• o diâmetro interno do duto é 16 cm;

• a condutividade térmica do duto é 40 $\frac{W}{m.ºC}$ ;

• o coeficiente de transferência de calor por convecção da água é 400 $\frac{W}{m^2.ºC}$;

• a temperatura do fluído é mantida constante;

• a transferência de calor está em regime permanente.

A espessura de parede do duto que confere a máxima transferência de calor do fluido à água é, em cm,