Questões de Física - Calorimetria para Concurso

Numa aula experimental foram realizadas três experiências com materiais de baixo custo, descritos a seguir:

Primeiro experimento: Numa haste metálica foram grudadas, com parafina (cera) de vela, 5 pequenas esferas de metal. Em seguida, o conjunto foi virado, mantendo as esferas penduradas apenas pela parafina. Na sequência a ponta da haste foi colocada sobre uma chama. Após alguns minutos, verificou-se que as esferas começaram a cair uma a uma, iniciando pela mais próxima da chama.

Segundo experimento: Utilizou-se uma lâmpada incandescente de alta potência e logo acima, uma ventoinha (feita com uma chapa fina de alumínio). Verificou-se que a lâmpada ligada após um tempo, fez a ventoinha girar acima dela.

Terceiro experimento: Com a mesma lâmpada foi colocado um termômetro de álcool na frente, e após alguns minutos o termômetro indicou aumento da temperatura.

Cada experimento, feito com materiais de baixo custo, comprovam quais conceitos físicos, respectivamente:

O calor de fusão de um sólido, C_sólido, é a energia por unidade de massa necessária para fusão. Os materiais A, B e C são sólidos que estão em seus pontos de fusão. São necessários 300 J para fundir 4 kg do material A, 200 J para fundir 5 kg do material B e 240 J para fundir 6 kg do material C. Assinale a alternativa em que o calor de fusão dos três sólidos se encontra em ordem decrescente.

Um aspecto crucial de qualquer projeto de sistema que envolve troca de calor é o dimensionamento de uma bomba para mover o líquido responsável por essa troca. Para facilitar essa tarefa, foram desenvolvidas curvas características que representam a bomba em específico, e, baseado nelas, o projetista faz a escolha da bomba que necessita.
As curvas características de uma bomba relacionam 

Considere uma porção de água utilizada para refrigeração de uma usina, em uma área de 1 km² com profundidade média de 10 m, em uma região próxima a ela, que, neste processo, tenha sofrido um aumento de temperatura de 1°C, configurando um exemplo de poluição térmica. Considere ainda o calor específico da água igual a 1 cal.g^-1.°C^-1 e sua densidade igual a 10³ kg/m³.

Quando uma bola gira em torno de seu centro, uma força aerodinâmica passa a agir sobre ela. Esta força, chamada força de Magnus, pode provocar desvios na trajetória da bola, fenômeno que pode ser observado em alguns esportes, como o futebol e o baseball. Uma equipe de astronautas que, em uma missão na Lua, realizou uma série de experimentos, não conseguiu verificar o Efeito Magnus na Lua, já que a 

Para fazer certa massa de gelo fundente ser transformada em água no ponto de ebulição, é necessária determinada quantidade de calor. Para vaporizar a mesma quantidade de água, é necessária uma quantidade de calor Dados: calor específico da água = 1 cal/g°C; calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g; calor latente de ebulição da água = 540 cal/g.

Paulo, João e Artur, enquanto estudavam Física para sua prova, resolveram preparar 600 g de chá. Para baixar rapidamente a temperatura do chá, despejaram algumas pedras de gelo fundente. Considere que, quando as pedras de gelo foram adicionadas ao chá, a temperatura deste era de 88°C e que o calor específico do chá é o mesmo da água (1 cal/g°C). Quando a temperatura do sistema atingiu 60°C, eles começaram a beber o chá. Se cada pedra adicionada tinha 60 g e lembrando que o calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g, a quantidade de pedras de gelo adicionadas foi de

Há um experimento interessante e famoso, adotado em aulas experimentais de faculdades de engenharia, para calcular o calor específico de uma substância. Um grupo de alunos decidiu realizar o experimento. Abandonaram de uma das janelas do terceiro andar (10 m) um bloco de 2 kg, e com ajuda de dois sensores verificaram que o bloco atingiu o solo com velocidade de 11 m/s e sua temperatura aumentou 0,1 °C, ao longo da queda. Obs.: os alunos utilizaram para o valor da aceleração da gravidade 10 m/s².
O valor do calor específico, em J/kg. °C, encontrado pelo grupo foi

Na análise de DSC, a temperatura de transição vítrea (Tg) é determinada em função da mudança na posição da linha base decorrente da variação de

Na análise térmica de DSC, o que pode ser observado na temperatura de fusão cristalina (T_M), quando estabelecido um aumento da taxa de aquecimento?

Quais pontos correspondem à temperatura de cristalização e à temperatura de fusão cristalina, respectivamente? 

Quando a composição exata do combustível é conhecida, a entalpia de combustão daquele combustível pode ser determinada usando os dados de entalpia de formação mostrados anteriormente. Entretanto, para combustíveis que exibem variações consideráveis na composição, dependendo da fonte, como o carvão, o gás natural e o óleo combustível, é mais prático determinar suas entalpias de combustão experimentalmente, queimando-os diretamente em um instrumento de medida de temperatura e calor aplicada no laboratório, a volume constante ou em um dispositivo que opere em regime permanente. O texto trata do instrumento: 

O manual de uma ducha elétrica informa que seus três níveis de aquecimento (morno, quente e superquente) apresentam as seguintes variações de temperatura da água em função de sua vazão:

Vazão (minL​)	ΔT (ºC )
Morno	Quente	Superquente
3	10	20	30
6	5	10	15

Utiliza-se um disjuntor para proteger o circuito dessa ducha contra sobrecargas elétricas em qualquer nível de aquecimento. Por padrão, o disjuntor é especificado pela corrente nominal igual ao múltiplo de 5 A imediatamente superior à corrente máxima do circuito. Considere que a ducha deve ser ligada em 220 V e que toda a energia é dissipada através da resistência do chuveiro e convertida em energia térmica transferida para a água, que apresenta calor específico de 4,2 (g ºCJ​) e densidade de 1 000 Lg​ .

O disjuntor adequado para a proteção dessa ducha é especificado por:

A variação da incidência de radiação solar sobre a superfície da Terra resulta em uma variação de temperatura ao longo de um dia denominada amplitude térmica. Edificações e pavimentações realizadas nas áreas urbanas contribuem para alterar as amplitudes térmicas dessas regiões, em comparação com regiões que mantêm suas características naturais, com presença de vegetação e água, já que o calor específico do concreto é inferior ao da água. Assim, parte da avaliação do impacto ambiental que a presença de concreto proporciona às áreas urbanas consiste em considerar a substituição da área concretada por um mesmo volume de água e comparar as variações de temperatura devido à absorção da radiação solar nas duas situações (concretada e alagada). Desprezando os efeitos da evaporação e considerando que toda a radiação é absorvida, essa avaliação pode ser realizada com os seguintes dados:

	Densidade (m3kg​)	Calor específico (g ºCJ​)
Água	1 000	4,2
Concreto	2 500	0,8

ROMERO, M. A. B. et al. Mudanças climáticas e ilhas de calor urbanas. Brasília: UnB; ETB, 2019 (adaptado).

A razão entre as variações de temperatura nas áreas concretada e alagada é mais próxima de

À medida que um bloco de gelo derrete sua massa varia em função do tempo (x).

A taxa na qual sua massa (M) diminui é diretamente proporcional à raiz quadrada dessa massa. Assinale a alternativa correspondente à equação que descreve essa relação

Em um calorímetro de capacidade térmica 30 cal/ºC, que contém 1,0 kg de água, ambos a 30 °C, coloca-se 600 g de gelo, inicialmente a –20 °C.

Dados:

Calor especifico da água 1,0 cal/g .°C

Calor especifico do gelo 0,5 cal/g .°C

Calor latente de fusão do gelo 80 cal/g

Desprezando as perdas de calor, após o equilíbrio térmico tem-se que

Em um calorímetro adiabático, misturam-se um bloco de cobre de 100 g de massa a 140⁰ C com 30 g de água a 10⁰ C. O calor específico do cobre é 0,09 cal/g⁰ C e da água é 1 cal/g⁰ C. A temperatura final de equilíbrio, em ⁰ C, é: 

Considere que um determinado aço se funde a uma temperatura de 1.400 ºC e que a temperatura ambiente é de 25 ºC.
A variação de temperatura que propicia esse aquecimento, expressa em K, é de

A figura 1 mostra esquematicamente a variação da pressão com o volume para um gás real em várias temperaturas, sendo T1 > T2 > T3 > T4 > T5. 





Assinale V (verdadeiro) ou F (falso) diante de cada afirmativa a seguir.

( ) As curvas 1 e 2 seguem a Lei de Boyle para um gás ideal.
( ) O ponto P é conhecido como Ponto Triplo
( ) O ponto N é chamado de Ponto Crítico.
( ) O material no ponto Q está em estado líquido.

Assinale a alternativa com a sequência correta.