Questões de Concurso Comentadas por alunos sobre calor sensível em física
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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
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:
A figura acima ilustra um trilho de ar comprimido, constituído de duas placas de alumínio encaixadas de modo a formar uma estrutura de seção reta triangular. No interior da estrutura, passa uma corrente de ar comprimido que sai por 100 orifícios, de raios iguais a 0,001 m, localizados nos dois lados das placas que formam o trilho. O ar entra na estrutura, a partir de uma abertura circular de raio 1 cm, a uma velocidade igual a 1 m/s. Um carrinho de massa M, que pode deslizar sobre os trilhos, está preso a uma pequena esfera de massa m, por meio de um fio rígido e inextensível de massa desprezível e que passa por uma roldana de massa também desprezível. O trilho está inclinado de um ângulo θ em relação à horizontal. O coeficiente de atrito cinético do carro com as placas metálicas do trilho é igual a μb, na ausência de ar comprimido, e igual a μa, após a inserção de ar comprimido na estrutura.
Com base nessas informações, julgue o item.
A variação de temperatura (ΔT) que o carrinho irá experimentar no processo de subida por uma distância D,paralela à superfície do plano, será ΔT = M⋅g⋅μa⋅cosθ/ca, em que ca é o calor específico do carrinho, e g, a aceleração da gravidade.
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