Questões de Concurso Sobre física térmica - termologia em física

Uma tubulação possui deficiência no isolamento térmico e perde 0,25ºC por metro. Se na tubulação está entrando água aquecida a 68,5ºC a uma vazão de 12 l/s, qual é a temperatura da água após um percurso de 26,4 metros?

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.

A função de distribuição de magnitude de velocidades possíveis de um gás hipotético é expresso por 𝐹(𝑣) = . Tendo em vista que esse gás obedece à relação de Boltzmann, 𝑆 = 𝑘_𝐵 𝑙𝑛(𝐹(𝑣)), qual expressão representa a variação de entropia que o sistema sofre ao passar do estado de equilíbrio 3. 𝑣₀ para o estado, também de equilíbrio, 2. 𝑣₀?

A primeira lei da termodinâmica, associada ao conceito de energia, pode ser expressa pela diferença entre o calor absorvido e o trabalho realizado nos processos termodinâmicos.

Um gás ideal no estado inicial está com pressão de 3 atm, volume de 1 L e energia interna de 456 J, após sofrer dois processos sucessivos: um isobárico, até atingir o volume de 3 L, e outro isocórico, até atingir o estado final com pressão de 2 atm, volume de 3 L e energia interna de 912 J.

Considerando que 1 atm . L = 100,0 J, assinale a alternativa que indica qual o calor trocado durante o processo, em Joules (J).

Uma máquina térmica tem a potência de 2.550 W, rendimento de 30% e opera a 10 ciclos por segundo. Qual é o trabalho efetuado, em Joules (𝐽), em cada ciclo?

Na termodinâmica, o modelo mais simples estudado é dos gases ideais ou gases perfeitos, caracterizados pela equação geral dos gases ideais 𝑃. 𝑉 = 𝑛. 𝑅. 𝑇 (em que: P = pressão; V = volume; n = no de moles; R = constante universal dos gases; e T = temperatura absoluta).

Admita: 1 atm = 1,01 x 10⁵ Pa = 1,01 x 10⁵ N.m^-2 e 𝑅 = 8,00 J.mol ⁻¹𝐾⁻¹ = 0,08 L.atm.mol ⁻¹𝐾 ⁻¹ .

O ar contido em uma sala de dimensões 5,00 m x 4,88 m x 3,00 m é considerado um gás ideal, com pressão de 1,0 atm e temperatura de 300 K.

Quantos moles de ar saem da sala caso a temperatura se eleve de 5 ºC e a pressão permaneça constante?

A termodinâmica estuda a troca de matéria e a troca de energia entre sistemas ou entre um sistema e sua vizinhança, pelo processo mecânico de transferência de energia – trabalho – e pelo processo de transferência de energia causado por uma diferença de temperatura – calor. Trabalha com os estados de equilíbrio e com as propriedades macroscópicas que caracterizam os sistemas. É estruturada em quatro princípios conhecidos como leis da termodinâmica: lei zero, associada ao conceito de temperatura; primeira lei, associada ao conceito de energia; segunda lei, associada ao conceito de entropia; e terceira lei, associada ao limite constante da entropia quando a temperatura Kelvin aproxima-se de zero.

Disponível em: <https://www.ufsm.br/cursos/graduacao/santa-maria/fisica/2020/02/21/leis-da-termodinamica/>. Acesso em: 15 ago. 2022, com adaptações.

Acerca das leis da termodinâmica, assinale a alternativa 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:

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:

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

O eixo de rotação da Terra apresenta uma inclinação em relação ao plano de sua órbita em torno do Sol, interferindo na duração do dia e da noite ao longo do ano.

Uma pessoa instala em sua residência uma placa fotovoltaica, que transforma energia solar em elétrica. Ela monitora a energia total produzida por essa placa em 4 dias do ano, ensolarados e sem nuvens, e lança os resultados no gráfico.

Disponível em: www.fisica.ufpr.br. Acesso em: 27 maio 2022 (adaptado).

Próximo a que região se situa a residência onde as placas foram instaladas?

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