Questões de Física - Calorimetria para Concurso

Acerca das afirmações A1, A2 e A3 abaixo é CORRETO afirmar:
A1- Considere que um cilindro de cobre de massa M, à temperatura de 80 ºC, é completamente mergulhado em água, a 20 ºC, contida num recipiente isolante de calor. Considere que a massa de água é igual à massa do cilindro de cobre. Sabendo que o calor específico da água é cerca de 10 vezes maior que o do cobre, a temperatura de equilíbrio da água será de 50 ºC. A2- A quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um gás ideal em 1 ºC é menor sob pressão constante do que sob volume constante. A3- A pressão de um gás ideal em um container de volume constante é proporcional à energia cinética média das moléculas do gás.

Um pequeno aquecedor elétrico de imersão de 200 watts de potência foi usado para aquecer 240g de água durante 4 minutos. A variação da temperatura dessa quantidade de água, neste intervalo de tempo foi de: (Dados: Calor específico da água igual a 1 cal/g°C, 1 cal = 4 J).

Para determinar o equivalente mecânico do calor (J), um grupo de alunos usou um tubo isolante, com comprimento interno de 1,00 m, um termômetro e várias bolinhas de ferro, de tamanho desprezível e calor específico 0,10 cal/(g.°C). O tubo é dotado de uma tampa com furo por onde pode ser inserido o termômetro, que fica com seu bulbo inserido dentro do tubo. As bolinhas são depositadas no fundo do tubo (figura 1). É medida a temperatura inicial do sistema: θ_i = 20,00°C; adota-se o valor da aceleração da gravidade: g = 10 m/s² . Fechado o tubo, o conjunto é virado de 180° (figura 2) por 50 vezes.

                              

Ao final do procedimento, a temperatura das bolinhas é medida: θ_f = 21,25 °C.

O equivalente mecânico do calor, assim determinado, vale, em J/cal,

Energia interna de um sistema (U) é a soma das energias cinética e potencial das partículas que constituem um gás. Esta energia é uma característica do estado termodinâmico e deve ser considerada como mais uma variável que pode ser expressa em termos de pressão, volume, temperatura e número de mols.

Equação da energia interna

Onde:

U: energia interna do gás

n: número de mol do gás

R: constante universal dos gases perfeitos

T: temperatura absoluta (kelvin)

A energia interna em kJ de 2 mols de um gás perfeito na temperatura de 27°C é, em kJ,

Dado:

R = 8,31 J/mol . K

A quantidade de calor de 200 J foi transferida para um corpo homogêneo de 500 g, o que acarretou a elevação da temperatura desse corpo de 20 para 60 °C.
O calor específico do material que constitui o corpo, em J kg^-1 K^-1 , corresponde a

Um processo reversível para um sistema pode ser entendido como aquele que permite ser invertido totalmente, sem deixar vestígios em si ou no meio. Considere as afirmativas a seguir:

I - Quando existir expansão livre, o sistema será reversível.

II - A troca de calor com diferença finita de temperatura é um fator de irreversibilidade.

III - Sistemas onde ocorra histerese são irreversíveis.

São corretas as afirmativas:

A figura, a seguir, mostra uma panela usada para preparar o café da manhã.

Durante a preparação, meio litro de água à temperatura inicial de 20°C (293 K) é fervido à 100°C (373 K). Considerando o calor específico e a densidade da água iguais a 1 cal/g°C e 1 g/mL, respectivamente, a variação de entropia desse processo termodinâmico é, em cal/°C, de

No final do século XVIII, a natureza do calor estava em discussão. Dois pontos de vista congregavam a opinião dos físicos: de um lado, a hipótese do calórico de Lavoisier; do outro, a hipótese do movimento vibratório das partículas do corpo, endossada por Francis Bacon e Robert Hooke. Nesse cenário, as experiências bastante precisas realizadas por Benjamim Thomson (Conde de Rumford), enquanto supervisionava a perfuração de canhões nas oficinas do arsenal militar de Munich, levaram à conclusão de que 

Dois calorímetros idênticos A e B contêm massas diferentes de uma mesma substância líquida em seus interiores, respectivamente: m/2 e m/4. A temperatura da substância líquida no interior de cada calorímetro vale, respectivamente: T₀/2 e T₀/4, onde T₀ = 20⁰ C é a temperatura ambiente externa aos calorímetros. O conteúdo dos dois calorímetros é misturado entre si, supondo que não haja perda de calor considerável neste processo. A mistura atinge então uma temperatura final de equilíbrio T, dada aproximadamente por:

O som da buzina de um carro movendo-se com velocidade constante é recebido por um observador parado que está de posse de um analisador espectral para medir a frequência do sinal detectado. Quando o carro aproxima-se do observador, a frequência detectada vale 453Hz. Quando o automóvel se afasta, a frequência diminui para 427Hz. Sabendo que a velocidade do som no ar vale 340m/s, a velocidade aproximada de deslocamento do carro é:

Dois corpos A e B são aquecidos. O corpo A tem massa m, e o corpo B tem massa igual ao triplo da massa de A. O calor específico c do corpo B vale a metade do calor específico do corpo A.

Se a quantidade de calor fornecida aos dois corpos for a mesma, a razão entre a variação de temperatura do corpo A e a variação de temperatura do corpo B vale

Um material que sofre transição da fase sólida diretamente para a fase gasosa quando submetido à temperatura de 20 ºC foi inserido, a uma temperatura inicial de 15 ºC, em um ambiente fechado mantido à temperatura constante de 25 ºC, conforme ilustrado na figura anterior.

Assinale a opção que representa graficamente o comportamento da temperatura, T, em função do calor, Q, absorvido do meio por esse material a partir do momento em que foi inserido no ambiente descrito.

A tabela de informação nutricional presente na embalagem de uma determinada marca de biscoito indica que o valor energético deste é de 140 kcal por porção de 30 gramas. Considerando que a tabela também indica que 2000 kcal equivalem a 8400 kJ, e sabendo que a embalagem contém 135 gramas de biscoito, assinale a alternativa que corresponde ao valor energético total dos biscoitos da embalagem, em Joules.

Um motor a combustão realiza trabalho por meio da expansão isobárica do combustível inflamado dentro do motor. Considerando um motor de motocicleta com volume interno de 250 centímetros cúbicos e uma rotação de 3500 rpm (ciclos expansão/contração por minuto), e que a cada ciclo a pressão interna é de 12 atmosferas (1 atm = 1,0 x 10⁵ N/m² ), calcular a potência deste motor.

Um objeto de alumínio (calor específico: 0,22 cal/g°C) com massa de 15 gramas, exposto ao sol, teve sua temperatura elevada de 15 °C para 50 °C. Assinale a alternativa correspondente à energia térmica absorvida, em Joules (considere 1 caloria = 4,2 Joules), pelo objeto.

Uma estufa foi projetada de forma que a instalação de uma abertura no telhado, contando com um conjunto de 2 filtros polarizadores, possa reduzir a transmissão da radiação solar para o ambiente interno. Sendo I₀ a intensidade máxima da radiação solar nesse local, a intensidade no interior da estufa deve ser no máximo I₀/4. A partir dessas informações, para o efeito desejado, as direções de polarização desses dois filtros devem ser dispostas formando um ângulo θ, com 0°< θ < 90°, tal que

Um chuveiro de 5 kW de potência possui vazão de 5 litros/minuto. Quando a temperatura da água que entra no chuveiro é 20°C, qual é a temperatura da água que sai desse chuveiro?

Ao se mergulhar um bloco de gelo de 100 g, a temperatura de -10 °C, em 1 kg de água, a uma temperatura de 5 °C, a temperatura final de equilíbrio será igual a

Considere que, para aquecer 100 litros de água, de uma temperatura inicial de 10 °C para uma temperatura de 50 °C, tenha sido utilizado um dispositivo com potência igual a 1.000 W. Considere, ainda, que a densidade da água seja igual a 1.000 kg/m³ e que 1 caloria seja igual a 4,2 joules. Nessa situação, o tempo gasto, em minutos, para realizar esse procedimento corresponde, aproximadamente, a