Questões de Concurso
Sobre termologia/termometria em física
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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
A figura I ilustra a seção transversal de um tubo (raio interno ri = 1,5 cm e raio externo re = 2,5 cm) que conduz água quente a uma temperatura constante Ti . A parte externa do tubo está a uma temperatura ambiente Te. A figura II mostra a variação da temperatura T em função da distância radial r entre as paredes do tubo. Essa variação é expressa por dT = -(F/K )dr/r, em que F é proporcional ao fluxo de calor por unidade de comprimento do tubo e K é a condutividade térmica do material do tubo.
Considerando essas informações, julgue o item subsecutivo.
Quanto maior o valor da condutividade térmica do material do
tubo, maior o fluxo radial de calor por unidade de
comprimento.
A figura I ilustra a seção transversal de um tubo (raio interno ri = 1,5 cm e raio externo re = 2,5 cm) que conduz água quente a uma temperatura constante Ti . A parte externa do tubo está a uma temperatura ambiente Te. A figura II mostra a variação da temperatura T em função da distância radial r entre as paredes do tubo. Essa variação é expressa por dT = -(F/K )dr/r, em que F é proporcional ao fluxo de calor por unidade de comprimento do tubo e K é a condutividade térmica do material do tubo.
Considerando essas informações, julgue o item subsecutivo.
Se T = 80 - F/K (2r/3), então a razão F/K pode ser expressa
pela relação F/K = 30/In(3/5)
A figura I ilustra a seção transversal de um tubo (raio interno ri = 1,5 cm e raio externo re = 2,5 cm) que conduz água quente a uma temperatura constante Ti . A parte externa do tubo está a uma temperatura ambiente Te. A figura II mostra a variação da temperatura T em função da distância radial r entre as paredes do tubo. Essa variação é expressa por dT = -(F/K )dr/r, em que F é proporcional ao fluxo de calor por unidade de comprimento do tubo e K é a condutividade térmica do material do tubo.
Considerando essas informações, julgue o item subsecutivo.
Para um ponto tal que ri
< r < re, a temperatura e a distância
radial r estão relacionadas por T= 80 - F/K ind(2r/3)
A figura I ilustra a seção transversal de um tubo (raio interno ri = 1,5 cm e raio externo re = 2,5 cm) que conduz água quente a uma temperatura constante Ti . A parte externa do tubo está a uma temperatura ambiente Te. A figura II mostra a variação da temperatura T em função da distância radial r entre as paredes do tubo. Essa variação é expressa por dT = -(F/K )dr/r, em que F é proporcional ao fluxo de calor por unidade de comprimento do tubo e K é a condutividade térmica do material do tubo.
Considerando essas informações, julgue o item subsecutivo.
Considerando-se que o coeficiente de dilatação linear do
material do tubo seja 24 × 10-6 K-1
, se a temperatura da água
diminuir de 20 o
C, então a variação percentual do comprimento
do tubo será inferior a 1%.
Um experimento para medir o calor específico da água utiliza o seguinte material:
Um copo de alumínio recoberto externamente por isopor, uma resistência elétrica (para fornecer o calor), uma fonte de corrente com leitura de tensão e corrente, um termômetro e um cronômetro digital.
Numa primeira experiência, utilizando 50 gramas de água, o técnico do laboratório encontrou, para o calor específico da água 4,30 J/(g ⁰C).
Num segundo experimento, desta vez utilizando 100 gramas de água, encontrou 4,24 J/(g ⁰C).
A hipótese feita pelo técnico é de que o copo de alumínio não é ideal, pois tem uma capacidade térmica que não é desprezível. Escolha a opção que melhor estima a capacidade térmica do copo de alumínio utilizado nos experimentos, sabendo que o calor específico da água é 4,18 J/(g ⁰C). Despreze a possibilidade de trocas de calor com o ambiente:
Sobre esse tema, analise as afirmativas: I. Atualmente, com o avanço tecnológico, é possível desenvolver máquinas em que W = Q2. II. O trabalho da máquina térmica é representado pela equação W = Q2 – Q1. III. O esquema C representa um refrigerador possível e o trabalho absorvido por ele é W = Q2 + Q1. Das afirmações apresentadas estão corretas:
Um fio de cobre de 40 cm de comprimento e área de seção transversal desprezível, a uma temperatura inicial de 30 ºC (ou 18 ºX, em que ºX é outra escala termométrica), foi aquecido até atingir uma temperatura de 100 ºC (60 ºX).
Com base nessas informações, julgue o seguinte item, considerando o coeficiente de dilatação linear do cobre igual a 17 × 10-6 / ºC, e considerando também os princípios relacionados a escalas termométricas, equilíbrio térmico e dilatação térmica.
0 ºC corresponde a 0 ºX.
Um fio de cobre de 40 cm de comprimento e área de seção transversal desprezível, a uma temperatura inicial de 30 ºC (ou 18 ºX, em que ºX é outra escala termométrica), foi aquecido até atingir uma temperatura de 100 ºC (60 ºX).
Com base nessas informações, julgue o seguinte item, considerando o coeficiente de dilatação linear do cobre igual a 17 × 10-6 / ºC, e considerando também os princípios relacionados a escalas termométricas, equilíbrio térmico e dilatação térmica.
Após o aquecimento, o aumento sofrido pelo fio de cobre será
menor que 1 mm.
Um técnico de laboratório construiu um termômetro utilizando uma escala termométrica X. Ele atribuiu ao ponto de gelo 40ºX e ao ponto de vapor 120ºX.
Com base nesse caso hipotético, assinale a alternativa que apresenta a equação de relação entre a escala Celsius (tC) e a escala X (tX).
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