Questões de Física - Física Térmica - Termologia para Concurso

Em um dia comum no verão no alto sertão, as temperaturas podem ultrapassar os 40 °C. Um veículo de transporte de combustível (um caminhão-tanque) abasteceu 40.000 L de óleo diesel numa cidade litorânea, e, ao chegar ao local de destino numa cidade do alto sertão para fazer a entrega do combustível, depara-se com uma temperatura 10 K acima da temperatura da cidade onde carregou o combustível. Dados os itens,

Coeficiente de dilatação volumétrica do óleo diesel é 9,5 x 10^-4/°C; Coeficiente de dilatação linear do aço usado na fabricação do tanque do caminhão é 11 x 10^-6/°C.

calcule quantos litros foram entregues.

Dadas as afirmativas relacionadas à termodinâmica,

I. A entropia é uma grandeza conservada durante um processo reversível.

II. Em um sistema isolado, a entropia é uma função constante ou crescente.

III. Em um processo adiabático reversível, a entropia do correspondente sistema é uma invariante.

verifica-se que está/ão correta/s

Em termodinâmica, as variações das funções de estado dependem unicamente dos estados inicial e final do sistema físico.

Assinale a alternativa correta que contém, exclusivamente, exemplos de funções de estado.

Durante um experimento no laboratório de Física, surge um problema envolvendo a substância utilizada: a água está congelada. No experimento, é necessário que a água esteja no estado líquido e a uma temperatura acima de 0 °C. Dessa forma, para se utilizar a água na temperatura desejada, deve-se seguir uma sequência técnica de procedimentos termodinâmicos. A esse respeito, assinale a alternativa correta.

Se dois corpos A e B estão em equilíbrio térmico com um terceiro corpo C, dizemos que A e B estão em equilíbrio térmico entre si. Esse enunciado corresponde à qual lei da Termodinâmica?

Numa haste fina (figura abaixo) com densidade homogénea e comprimento D, a temperatura na haste é dada por u(x,t), com 0 < x < D , tempo t (t > 0) e A é a área da seção transversal.

Considere que o fluxo de calor ocorre somente na direção x (indicado pela seta na figura),que a superfície lateral da haste isolada, que não há geração interna de calor e que são constantes o calor específico γ e a condutividade térmica k do material. Assim há o seguinte problema de valor de contorno:

k ∂x2∂2u​=∂t∂u​, 0<x<D, t>0,

u(0,t)=u(D,t)=0

u(x,0)={1,0<x<2D​0,2D​<x<D​

A solução da equação do calor pode ser representada por.

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: 

Analise as alternativas quanto aos conceitos relacionados aos termômetros de líquido em vidro e assinale a correta.

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

Os trocadores de calor mais usados na indústria, sobretudo quando são necessárias grandes áreas de troca térmica, são os trocadores de casco e tubo. O casco pode ter um ou dois cabeçotes, dependendo do arranjo. Um dos fluidos passa pelo interior dos tubos e o outro passa pelo casco. Um trocador do tipo casco e tubo está mostrado na figura abaixo:

(Fonte: ARAUJO, E. C. C. Trocadores de Calor. São Carlos: Editora da Universidade Federal de São Carlos (EdUFSCar), 108 p., 2017)

A localização dos fluidos no trocador (pelo casco ou pelos tubos) é definida pelas condições do processo e pela facilidade de manutenção. Alguns fatores devem ser levados em conta:

( ) Se as temperaturas são altas o suficiente para requerer o uso de ligas metálicas especiais, localizar o fluido de maior temperatura no casco vai reduzir os custos globais.

( ) O fluido mais corrosivo deve ser localizado nos tubos, o que reduz os custos com ligas metálicas caras.

( ) O fluido que tem mais tendência a incrustar as superfícies de troca térmica deve ser localizado nos tubos.

( ) Geralmente um coeficiente de transferência de calor alto é conseguido localizando-se o material mais viscoso no lado dos tubos, desde que o escoamento seja turbulento.

Sobre os fatores descritos acima, marque V para as afirmativas verdadeiras, F para as falsas e assinale a sequência CORRETA.

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

As máquinas térmicas operam em ciclos, entre duas fontes de calor e realizam trabalho. Com relação a essas máquinas, podemos afirmar 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:

O primeiro princípio da Termodinâmica estabelece que, se um sistema gasoso recebe uma quantidade de calor (Q) do meio externo, essa energia pode ser armazenada no sistema, aumentando sua energia interna ( U), e/ou pode ser utilizada na realização de trabalho (W).

Com base nesse princípio, em uma transformação

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

Analise as seguintes afirmativas relacionadas à Termodinâmica.

I. A Primeira Lei da Termodinâmica, também conhecida como Lei da Conservação de Energia, afirma que a energia total de um sistema isolado é constante.
II. A Segunda Lei da Termodinâmica estabelece que a entropia de um sistema isolado sempre diminui com o tempo.
III. Em um processo adiabático, não há transferência de calor entre o sistema e seu ambiente.
IV. A eficiência de um ciclo de Carnot é independente das temperaturas das fontes quente e fria.
V. A Terceira Lei da Termodinâmica implica que é impossível atingir o zero absoluto em um número finito de etapas.

Marque a opção que apresenta as afirmativas CORRETAS. 

De acordo com o Sistema Internacional de Medidas, a unidade utilizada para se medir temperatura termodinâmica é o