Questões de Física - Física Térmica - Termologia para Concurso

Considere um cilindro no qual está contido um gás. O cilindro tem um êmbolo móvel, e a sua extremidade inferior está tampada. Este cilindro é mergulhado em água, que é aquecida por meio de um bico de Bunsen, conforme ilustrado na figura abaixo.


Os dados coletados durante um experimento estão expressos na tabela abaixo:


Segundo a lei de Charles, a relação entre o volume e a temperatura, à pressão constante, é linear: V = kT. De acordo com os dados da tabela, o valor dessa constante k, em ml/K, é aproximadamente:

Um mole de um gás monoatômico ideal, inicialmente a uma temperatura T, se expande de um volume V até um volume 2V em duas situações:
(i) a temperatura constante; (ii) a pressão constante.
Com relação ao trabalho realizado na expansão e ao calor absorvido pelo gás, em cada situação, é CORRETO afirmar que:

Um tanque contém gás a uma temperatura de 27 ºC, cujo peso unitário é de 400 N/m³. O manômetro do tanque indica uma pressão de 24 bar (1 bar = 10⁵ Pa). Considerando que esse gás se comporta como um gás ideal, o valor para a constante R desse gás é:

O gráfico abaixo representa a mudança de um gás, num processo reversível. É CORRETO afirmar:

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,

Uma transformação que demonstra o trabalho realizado por um gás é dada pelo gráfico abaixo.

O ramo da física que pertence essa demonstração é intitulado

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

Uma máquina térmica opera entre duas fontes térmicas: a cada ciclo, ela toma 1200 J de uma fonte quente T_Q = 800 K e rejeita 1100 J em uma fonte fria T_F = 600 K.
O rendimento aproximado, em %, dessa máquina, é

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 recipiente de vidro tem seu volume de 500 cm³ completamente preenchido por glicerina líquida a 30 °C. Esse sistema é aquecido até a temperatura de 130 °C, quando ocorre o transbordamento de 10 cm³ de glicerina. A variação de volume da glicerina com o aquecimento, em cm³ , é igual a
Dado Coeficiente de dilatação volumétrica do vidro: 3,0 x 10^-4 °C^-1 

Em um processamento, 200 kg de água a 30 °C são aquecidos até a obtenção de 200 kg de vapor d’água a 110 °C. A quantidade de calor, em J, necessária para esse processamento corresponde aproximadamente a

Dado

Calor latente de vaporização da água: 2,3 x 10⁶ J kg^-1

Calor específico da água: 4,2 x 10³ J kg^-1 K^-1

Calor específico do vapor d’água: 2,0 x 10³ J kg^-1 K^-1

Um motor térmico operando segundo um ciclo de Carnot possui rendimento de 45%.

Se a temperatura da fonte quente é de 60°C, qual é o valor da temperatura da fonte fria desse sistema, em °C?

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: