Questões de Vestibular de Física - Calorimetria

Um estudante de ciências precisa analisar o comportamento de um microorganismo que vive em meio aquoso, mas que consegue sobreviver apenas em uma faixa de temperatura de 0 ºC a 10 ºC . Para isso ele elaborou uma "câmara fria". Essa câmara consiste em uma caixa de isopor com um sensor de temperatura para monitoramento. Quando a temperatura da água no interior chega a 10 ºC, um resfriador, em contato com a água no interior, é ligado automaticamente por um tempo para diminuir um pouco a temperatura. A caixa é representada pelo esquema abaixo:




Sabe-se que a capacidade térmica da caixa é desprezível e que, para esse intervalo de temperatura, ela permite entrada de calor do ambiente do laboratório, na taxa 2 cal/s. Durante a análise de uma amostra com volume interno de 800 ml de água, em certo momento, quando o sensor interno indicava 6 ºC , o estudante percebeu que o seu resfriador parou de funcionar. O estudante vai, então, adicionar imediatamente certa quantidade de água a 0 ºC para não comprometer o experimento, enquanto conserta o resfriador. Assinale a alternativa que contém a menor quantidade de água que deve ser adicionada à caixa, com o objetivo de manter a temperatura em sua faixa aceitável, sabendo que o estudante demora exatamente uma hora para consertar o resfriador. Considere que a quantidade de água foi adicionada rapidamente, de forma que a taxa da troca de calor durante todo o processo permaneceu constante em 2 cal/s, e que o calor específico da solução aquosa é igual ao da água.

Atualmente, muitas residências estão fazendo o uso de energia solar, através de coletores instalados no telhado, para aquecer a água e, assim, contribuir para um menor gasto em energia elétrica em relação aos chuveiros elétricos convencionais.
Sobre esses coletores solares são feitas as seguintes afirmativas:
I. As chapas de alumínio e as tubulações de água devem ser pintadas de preto, pois a cor preta aumenta a absorção da energia radiante do sol incidente, aquecendo mais rapidamente a água. II. O processo de transmissão de calor, que ocorre das placas quentes para a água, é chamado de convecção, ocorrendo devido ao deslocamento de matéria. III. As placas de vidro colocadas sobre as tubulações são transparentes à luz, mas boas refletoras de radiação infravermelha e por isso ajudam no aquecimento da água no interior da tubulação.
É correto o que se afirma em

No texto 09, temos uma ilustração mostrando o Planeta Terra superaquecido, indicando o aquecimento global. Analise os itens abaixo e depois assinale a alternativa correta.
  I  -  Considere a temperatura do núcleo da Terra igual a 7.000 ºC e a temperatura na superfície igual a 37 ºC. Em uma região cuja área é de 8.500.000 km² e em que a espessura do núcleo até a superfície da Terra seja 3.000 km, podemos afirmar que a taxa de condução de calor que atravessa essa área é de, aproximadamente, 7,5x10¹² J/s, adotando a condutividade térmica média da Terra igual a 380 J/smk.
II-A quantidade de calor que um iceberg, cuja massa é de 700 milhões de quilos e cuja temperatura é de -10 ºC, deve absorver para se transformar totalmente em água a 0 ºC é igual a, aproximadamente, 2,5x10¹⁴ J. Para esse cálculo, foram utilizados os seguintes dados: calor específico do gelo igual a 2220 J/kg.K; calor latente de fusão do gelo igual a 333 kJ/kg.

III-Em processos adiabáticos, a quantidade de calor cedida/removida de um sistema é igual a zero, ao passo que, em um processo isovolumétrico, ela é igual à variação de trabalho que o processo sofreu.


Assinale a alternativa que contém apenas proposições corretas:

Num dia de festa, um grupo de amigos comprou barras de gelo para as bebidas; as barras chegaram com algumas horas de antecedência, e o dia estava muito quente. Alguém então sugeriu que as barras de gelo fossem envolvidas em um cobertor para evitar que derretessem rapidamente. É adequado dizer que essa sugestão:

Um martelo de massa M = 1, 2 kg, com velocidade de módulo 6, 5 m/s, golpeia um prego de massa m = 14 g e para, após cada impacto. Considerando que o prego absorve toda a energia das marteladas, uma estimativa do aumento da temperatura do prego, gerado pelo impacto de dez marteladas sucessivas, fornecerá o valor aproximado de:
Dado: Calor específico do ferro c = 450J/kg^oC