Questões de Concurso sobre Termologia

Considere as afirmações abaixo sobre termodinâmica.

I - A entropia aumenta em uma transformação adiabática reversível.

II - É possível realizar um processo cujo único efeito é transferir calor de um corpo mais frio para um corpo mais quente.

III- O trabalho realizado para levar um sistema termicamente isolado de um estado inicial a um estado final é independente do caminho.

Quais estão corretas?

Os copos térmicos com tampa da marca S. funcionam como os calorímetros que são encontrados nos laboratórios de física. Um estudante que deseja resfriar 300 ml de água, adicionando pedras de gelo de 10 g cada, pode fazê-lo desprezando a perda de calor para o ambiente.

Suponha que a temperatura inicial da bebida seja 25 °C e o estudante queira resfriar sua bebida para 10 °C, quantas pedras de gelo (a 0 °C) deverão ser adicionadas ao copo?

(Considere $\rho$ =1 kg/L, c=1 cal/g^oC, L_F=80 cal/g, LV=540 cal/g)

A figura abaixo mostra um diagrama p-V para uma expansão à temperatura constante. A área S representa o calor transferido para fora do sistema durante um ciclo completo.

Uma amostra de gás ideal sofre uma expansão isotérmica reversível estando a uma temperatura T = 90 ºC. Sabe-se que a amostra de gás ideal possui volume inicial V_i = 2 L, volume final V_f = 4 L e sua variação de entropia, neste processo, foi de 25 J/K. Considerando ln(2) = 0,69 e sendo a constante universal dos gases R = 8,31 J/mol.K, pode-se AFIRMAR que o número de mols que constitui esta amostra de gás ideal é:

Para dar conta de evitar danos estruturais em construções devido à dilatação térmica de peças e elementos, são empregadas as chamadas juntas de dilatação. Um tipo comum é a chamada junta serrada, que é a separação das peças por um vão - comum em pavimentos de concreto e pontes. Os coeficientes de dilatação térmica do aço e do concreto são bastante próximos, e a NBR6118 recomenda o uso do coeficiente α = 10^-5/^oC para o concreto armado.

Considerando uma peça de concreto armado de 40 m, em uma cidade como São Paulo em que a temperatura média anual é de cerca de 19,5 ^oC com variação média de cerca de 10^oC acima e abaixo do valor médio, assinale a alternativa que contém uma estimativa compatível para a variação do comprimento da peça nesse intervalo médio de temperaturas (considerados o menor e o maior valor de comprimento).

Considere-se uma barra de aço com 10 cm de comprimento, 6 cm² de área de seção transversal retangular e cujas extremidades sejam submetidas a temperaturas constantes e diferentes, 20 ℃ em uma extremidade e 130 ℃ em outra. Nessa hipótese, sabendo-se que a condutividade térmica do aço vale 1,1 × 10⁻² kcal ∙ m ∙ ℃ ∙ s⁻¹, após alcançado o estado estacionário, o valor do fluxo de calor na barra, devido ao processo de transmissão de calor por condução, é

Considere que, para gases ideais monoatômicos, tenha foi proposta sido proposta a expressão a seguir para a divisão da entropia $S$ pelo número de partículas $(s=S/N)$.

$s\left(N,V,E\right)=$ $s_0^{\prime }+k_B\left[3\ln \left(u\right)/2+\ln \left(v\right)+\ln \left(N\right)\right]$

Nessa expressão, $u$ é a energia $U$ pelo número de partículas $(u=U/N)$ e $v$ é o volume $V$ pelo número de partículas $(v=V/N)$. Nesse caso, tal expressão apresenta uma inadequação, pois a entropia, assim escrita, não obedece à propriedade de ser uma quantidade extensiva.

Dois grupos de estudantes recebem a tarefa de medir, no laboratório do colégio, o calor específico de um metal. Para isso, recebem duas amostras de massas iguais desse metal e as aquecem em água fervente até terem certeza de que suas temperaturas chegaram a 100^oC. Um dos grupos utiliza um calorímetro de água (Berthelot), coloca no calorímetro 800 g de água a 20^oC e nele introduz uma das amostras metálicas aquecida. O outro grupo usa um calorímetro do “poço de gelo” (Bunsen), coloca no calorímetro uma grande pedra de gelo a 0oC, que possui uma cavidade (o “poço”) e nessa cavidade introduz a outra amostra metálica aquecida e, em seguida, o tampa. O calor específico da água (líquida) é 1,0 cal/g^oC e o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g. Considere desprezíveis as capacidades térmicas dos calorímetros. O grupo que utilizou o calorímetro de Berthelot verificou que a temperatura de equilíbrio térmico do sistema água/amostra metálica foi de 36^oC.

Nesse caso, a massa de gelo que se fundiu até ser atingido o equilíbrio térmico no calorímetro de Bunsen foi

Em um equipamento de proteção radiológica, uma peça de 0,7 kg de chumbo tem sua temperatura elevada de 30ºC para 70ºC ao receber uma determinada quantidade de calor.

Sendo o calor específico do chumbo igual a 130 J kg^-1 K^-1, a quantidade de calor, em joules, recebida pela peça é igual a

A temperatura mais alta registrada no Brasil foi de 112,64 F.

Na escala Fahrenheit, o zero absoluto equivale a –459,67 ⁰F.

Uma barra de ferro foi aquecida de 30 ºC a 80 ºC. O comprimento final da barra após esse aquecimento ficou em 115 cm. Considerando que o coeficiente de expansão linear do ferro seja 3×10^–3 ºC^–1 , a variação no comprimento da barra de ferro após esse aquecimento foi de:

Joãozinho, aluno do Ensino Fundamental, fez uma experiência em sua casa sobre as mudanças de fase da matéria. Ele seguiu todas as orientações que havia recebido de sua professora de Ciências, acerca dos materiais a serem utilizados, cuidados necessários no desenvolvimento da atividade e registros dos resultados. Em uma panela ele introduziu 100g de gelo e colocou sob as chamas de um fogão para aquecer, medindo a temperatura em intervalos regulares; ao notar que a água começou a ferver, ele tampou a panela por alguns minutos, ao retirar a tampa observou a formação de gotículas de água em sua superfície, na sequência encerrou o experimento. Considerando os conceitos físicos envolvidos na atividade desenvolvida por Joãozinho, analise as afirmativas a seguir:

I- Durante a passagem da fase sólida para líquida e líquida para gasosa, o calor trocado chama-se calor latente.

II- A ordem crescente do grau de liberdade das moléculas de água, de acordo com a fase da matéria é sólida, líquida e gasosa.

III- A troca de calor entre as paredes da panela e o gelo em seu interior, acontece pelo processo de convecção.

IV. Quando o vapor de água entra em contato com a tampa da panela, sua temperatura pode diminuir.

V. As mudanças de fase que acontecem no experimento são fusão, vaporização e condensação.

Quais afirmativas são verdadeiras?

Na tabela a seguir são apresentados a densidade, o ponto de fusão (PF) e o ponto de ebulição (PE), medidos ao nível do mar e temperatura de 20 ºC, das substâncias químicas indicadas pelos números I a V.

Considerando que os valores de densidade, PF e PE, são características de cada substância, os dados apresentados na tabela permitem afirmar, corretamente, que

Uma máquina de Carnal opera entre 227ºC e 102°C, absorvendo 55,00 kJ por ciclo na temperatura mais alta. Assim, determine o trabalho por ciclo que a máquina é capaz de realizar e assinale a opção correta.

Considere um hectare de Cerrado em chamas, com uma temperatura média de 650 ^oC, contendo 20 toneladas de matéria vegetal. Considere, também, que a massa vegetal tenha um calor específico de 1,5 kJ/kg ^oC e que o calor latente da água é 2200 kJ/kg. Considerando, ainda, que, para apagar o fogo, deve-se injetar água suficiente para que o calor de vaporização abaixe a temperatura da vegetação em chamas até 50 ^oC, assinale o valor que mais se aproxime da quantidade de água, em litros, necessária.

O destino da energia em um ecossistema é explicado pelas leis da termodinâmica. Pela primeira lei da termodinâmica conclui-se que:

Dois recipientes de mesma forma e tamanho são feitos do mesmo material e têm o coeficiente de dilatação volumétrico igual a γ_R . Um deles está completamente cheio de um líquido A com coeficiente de dilatação real igual γ_A , e o outro está completamente cheio de um líquido B com coeficiente de dilatação real igual a γ_B . Em um determinado instante, os dois recipientes são aquecidos e sofrem a mesma variação de temperatura. Devido ao aquecimento, um décimo do volume inicial do líquido A transborda e um oitavo do volume inicial do líquido B também transborda. Com relação à situação exposta, podemos afirmar que é verdadeira a seguinte relação:

Seja uma massa gasosa que ocupa 90 litros de volume, sob uma temperatura de 27° C e pressão de 3 atm. Que volume ocupará o mesmo gás, se a pressão for 2 atm à temperatura de 7° C?

Analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.

I - Nenhuma máquina térmica que opere entre uma dada fonte quente e uma dada fonte fria pode ter rendimento superior ao de uma máquina de Carnot

PORQUE

II - é impossível realizar um processo cujo único efeito seja remover calor de um reservatório térmico e produzir uma quantidade equivalente de trabalho.

Sobre as asserções, é correto afirmar que