Questões de Concurso Sobre termologia/termometria em física

Em um laboratório duas amostras A e B de 50g cada foram aquecidas. O gráfico abaixo representa o processo de aquecimento.

Sabendo que os calores específicos, dados em cal/g°C, do alumínio, ferro, cobre e platina são, respectivamente, 0,22, 0,12, 0,09 e 0,03, indique quais os dois metais que foram aquecidos.

Os lasers (amplificação da luz por emissão estimulada de radiação) utilizados em termômetros podem ser desligados sem prejuízo da medição de temperatura. Isso deve-se ao fato de que a luz emitida serve apenas para indicar ao operador do termômetro qual região da superfície do corpo está sendo medida: o laser opera, portanto, apenas como a mira para indicar a região de interesse cuja temperatura avaliada.
Pergunte ao CREF (Centro de Referência para o Ensino de Física) Internet: <www.if.ufrgs.br/novocref/> (com adaptações).

Acerca do termômetro infravermelho e sua utilização com laser, assinale a opção correta.

Um chuveiro é aquecido de 20 °C para 60 °C. A variação de temperatura sofrida pelo chuveiro, nas escalas Kelvin e Fahrenheit, foi de:

    O Polo Sul é bem mais gelado que o Polo Norte. Por lá, a temperatura média no verão não costuma passar dos -35 °C. O Norte é mais "quentinho", registrando médias de 0 °C nos períodos de calor. Há vários motivos para essa diferença.

Internet: <https://mundoestranho.abril.com.br> (com adaptações).

Um glaciologista do Programa Antártico Brasileiro (Proantar) utiliza, para registrar as temperaturas, um termômetro calibrado em uma escala desconhecida X. Os valores do ponto de fusão e de ebulição desse termômetro são, respectivamente, 20 °X e 110 °X.

Com base no texto e no caso hipotético acima apresentados, assinale a alternativa que apresenta a equação de conversão entre uma dada temperatura na escala X (t_x), uma temperatura na escala Celsius e o valor da temperatura de -35 °C na escala X.

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 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).

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

De acordo com a segunda lei da termodinâmica, nenhuma máquina térmica pode possuir eficiência de 100%. Então, qual seria a eficiência máxima de uma máquina térmica? Esta pergunta foi respondida em 1824 pelo engenheiro francês Sadi Carnot, que desenvolveu uma máquina hipotética que fornece a eficiência máxima permitida pela segunda lei. Sendo Q_H o calor fornecido ao sistema e |Q_C| o calor rejeitado, o ciclo dessa máquina, conhecido como ciclo de Carnot, é representado, em um diagrama pV, por

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 

No processo de extração de petróleo, o óleo é retirado do poço a uma temperatura média de 65ºC, enquanto a água do mar se encontra a 2ºC.

Qual é a diferença de temperatura entre o petróleo e a água, em Kelvin e Farenheit, respectivamente?

O controle de um determinado processo industrial exige o monitoramento de um pequeno intervalo de temperaturas. Para isto, foi construído um termômetro com uma escala linear X. Nesta escala, 0 °X corresponde a 20,000 °C, e 100,00 °X corresponde a 20,500 oC.

O valor em °X correspondente a 20,150 °C é

Um mol de um gás monoatômico ideal se encontra dentro de um recipiente inicialmente a uma temperatura To e sofre uma transformação isobárica, de modo que o seu volume dobra de valor. A quantidade de calor que o gás recebeu nesta transformação é dado por: Obs.: considere R como a constante geral dos gases.

Um mol de um gás monoatômico ideal, que está inicialmente a uma temperatura To, sofre uma transformação isovolumétrica, de modo que a sua pressão triplica. Em seguida, o gás sofre uma nova transformação isotérmica, de modo que o seu volume dobra de valor nesta transformação. A quantidade de calor que o gás recebeu ao longo de todo o processo é igual a: Obs.: considere R a constante geral dos gases.

O cotidiano é repleto de máquinas térmicas: automóveis com motor de combustão interna, aparelhos de ar condicionado e refrigeradores. A figura abaixo representa o diagrama pV de uma máquina térmica que opera segundo o ciclo de Brayton, esquematicamente análogo a um refrigerador.

Considerando o diagrama pV representado na figura, avalie as afirmativas:

I A área da região delimitada pela curva da figura é igual ao trabalho realizado sobre o gás para extrair calor F (Q ) de um reservatório frio e rejeitar uma quantidade maior de calor (Q ) Q para o reservatório quente.

II O gás deve sofrer uma expansão adiabática no processo de 2 para 1 para que sua temperatura fique abaixo da temperatura do reservatório frio.

III O gás deve sofrer uma compressão adiabática no processo de 4 para 3 para que sua temperatura fique acima da temperatura do reservatório quente.

Das afirmativas feitas, está(ão) correta(s):

Hidrelétricas, termelétricas e usinas nucleares são os tipos de usinas elétricas mais comuns no Brasil, são elas que geram a energia necessária para não nos deixar na escuridão completa. Todas as três funcionam de forma similar, precisando de um impulso (que varia entre as três), que gira uma grande turbina, acoplada a um ímã, que, em seguida, gera energia por meio de um gerador, ou bobina. O que diferencia todas é justamente o tipo de impulso feito à turbina. Uma usina do tipo termelétrica usa o calor da queima do carvão (ou outro combustível fóssil) para gerar energia. Este calor liberado aquece água no estado líquido que, por sua vez, transforma-se em vapor que movimenta a turbina. Este tipo de produção consiste na transformação de energia térmica em elétrica. Os impactos ambientais deste tipo de usina são muito grandes, o rendimento é baixo e o custo para produção deste tipo de energia é alto. A queima do combustível fóssil liberado na atmosfera contribuiu para, além da chuva ácida, o aumento do aquecimento global.

A queima do bagaço da cana-de-açúcar plantada em grandes áreas do estado de São Paulo aquece as caldeiras de usinas termoelétricas. Uma dessas usinas, ao queimar 40 kg de bagaço por segundo, gera 20 kWh de energia elétrica por segundo. Adotando o poder calorífico da queima do bagaço em 1800 kcal/kg, pode-se dizer corretamente que a usina em questão opera com rendimento de:

Dado: 1 cal = 4 J