Esta lista de exercícios testará seus conhecimentos sobre calor e temperatura. Apesar de serem grandezas físicas relacionadas, trata-se de fenômenos físicos diferentes.
Publicado por: Rafael Helerbrock em Exercícios de Física
Questão 1
Em um termômetro calibrado na escala Celsius, mede-se uma variação de 20 ºC. Tal variação, se medida na escala Fahrenheit, seria de:
a) 100 ºF.
b) 36 ºF.
c) 50 ºF.
d) 12 ºF.
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Questão 2
Entre os processos de transferência de calor, há um processo que ocorre exclusivamente em fluidos, por meio da movimentação de massas e em razão de uma diferença de densidade. Tal processo é chamado de:
a) condução.
b) calefação.
c) dissolução.
d) radiação.
e) convecção.
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Questão 3
Assinale entre as alternativas a seguir aquela que apresenta a grandeza física que mede a quantidade de calor por unidade de massa para promover a mudança de estado físico de uma substância.
a) Calor específico
b) Capacidade térmica
c) Calor latente específico
d) Coeficiente de condutividade térmica
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Questão 4
Quando tocamos em objetos metálicos que se encontram em temperatura ambiente, eles nos parecem mais frios que os demais objetos ao redor. Essa característica se deve ao fato de:
a) metais apresentarem alta capacidade térmica.
b) metais serem bons condutores de calor.
c) metais serem isolantes de calor.
d) metais apresentarem alto calor específico.
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Respostas
Resposta Questão 1
Para resolvermos o exercício, é necessário perceber que a questão não quer que façamos a conversão das temperaturas, mas que calculemos a variação de 20 ºC na escala Fahrenheit. Para isso, é necessário lembrar que, entre os pontos fixos, a escala Celsius tem uma variação de 100 ºC, enquanto a escala Fahrenheit apresenta uma variação de 180 ºF, portanto 1,8 vezes maior. Logo, a variação nessa última escala será de 36 ºF. A alternativa correta é a letra B.
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Resposta Questão 2
O processo de transferência de calor via convecção ocorre exclusivamente em fluidos, graças à formação de correntes de convecção, até que todo o fluido atinja o equilíbrio térmico. Sendo assim, a alternativa correta é a letra E.
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Resposta Questão 3
O calor latente específico mede a quantidade de calor a cada unidade de massa que é necessária para uma substância passar por uma mudança de estado físico, como uma fusão ou ebulição, por exemplo. Dessa maneira, a alternativa correta é a letra C.
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Resposta Questão 4
O motivo pelo qual os metais parecem ser mais frios que objetos não metálicos é o fato de que eles são bons condutores de calor, portanto a alternativa correta é a letra B.
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1. A primeira lei da termodinâmica trata dos processos de transferência de calor e realização de trabalho em um sistema composto por um fluido e como a soma dessas duas quantidades é capaz de alterar a energia interna do sistema de partículas. Sobre a teoria que sustenta a primeira lei da termodinâmica, analise as sentenças a seguir: I- Quando um sistema composto por um gás, contido em um calorímetro com um êmbolo móvel, recebe uma certa quantidade de calor, este realiza trabalho sobre o êmbolo e a variação em sua energia interna será dada pela diferença entre a energia advinda da fonte de calor e aquela alocada para a realização do trabalho. II- Quando um sistema composto por um gás, termicamente isolado em um calorímetro com um êmbolo móvel, recebe uma certa quantidade de calor, este realiza trabalho sobre o êmbolo e a variação em sua energia interna será dada pela diferença entre a energia advinda da fonte de calor e aquela alocada para a realização do trabalho. III- Quando um sistema composto por um gás, contido em um calorímetro com um êmbolo fixo, recebe uma certa quantidade de calor, este não realiza trabalho sobre o êmbolo e a variação em sua energia interna será dada pela energia advinda da fonte de calor. IV- Quando um sistema composto por um gás, contido em um calorímetro com um êmbolo fixo, recebe uma certa quantidade de calor e realiza trabalho sobre o êmbolo, porém nenhuma variação na energia interna do sistema é observada, podemos dizer que toda a energia advinda da fonte de calor foi realocada para a realização do trabalho. Assinale a alternativa CORRETA: a) Somente a sentença I está correta. b) As sentenças I e III estão corretas. c) As sentenças II e IV estão corretas. d) As sentenças II, III e IV estão corretas. 2. O calor é matéria de estudo da termodinâmica e sua investigação requer o desenvolvimento de conceitos como temperatura e energia cinética média das partículas que compõem um determinado corpo. Sobre a fenomenologia que suporta a teoria do calor, assinale a alternativa CORRETA: a) O calor é definido como a energia em cinética em corpos a diferentes pressões, de modo a atingir o equilíbrio químico entre eles. b) O calor é definido como a energia cinética média das partículas que compõem um corpo a uma determinada temperatura. c) O calor é definido como a energia em trânsito em corpos a diferentes temperaturas, de modo a atingir o equilíbrio térmico entre eles. d) O calor é um fluido que se transfere de um corpo para outro, dependendo da diferença de temperatura entre cada um dos corpos. 3. A teoria dos processos termodinâmicos descreve como um fluido, submetido à determinada configuração inicial (P_i,V_i,T_i), evolui para uma configuração final (P_f,V_f,T_f), através de diferentes procedimentos aos quais é submetido. Em um processo isotérmico, consideramos positiva a absorção de calor (Q>0) e negativa a emissão de calor (Q<0). Sobre os conceitos que sustentam a descrição dos processos termodinâmicos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) Em um processo isotérmico, quando um gás emite uma determinada quantidade de calor, sua pressão decai em proporção inversa com o aumento do volume. ( ) Em um processo isotérmico, quando um gás absorve uma determinada quantidade de calor, sua pressão decai em proporção inversa com o aumento do volume. ( ) Em um processo isotérmico, quando um gás emite uma determinada quantidade de calor, sua pressão aumenta em proporção inversa com a diminuição do volume. ( ) Em um processo isotérmico, quando um gás absorve uma determinada quantidade de calor, sua pressão aumenta em proporção inversa com a diminuição do volume. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) F - F - F - V. b) F - V - V - F. c) V - V - F - V. d) V - F - V - F. 4. Suponha que você tenha encontrado um bloco de 1 kg de um material metálico. Observa-se que para alterar a medida de sua temperatura em 45 K, é necessário conceder ao material cerca de 45000 J. Sobre a fenomenologia que suporta a teoria do calor e da temperatura, analise o quadro a seguir e assinale a alternativa CORRETA: a) O metal é o alumínio. b) O metal é o mercúrio. c) O metal é o cobre. d) O metal é a prata. 5. A teoria dos processos termodinâmicos descreve como um fluido, submetido à determinada configuração inicial (P_i,V_i,T_i), evolui para uma configuração final (P_f,V_f,T_f), através de diferentes procedimentos aos quais é submetido. Em um processo isobárico, a pressão do sistema não é alterada durante o procedimento. Sobre os processos termodinâmicos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) Em um processo isobárico de expansão, um gás emite calor, migrando de uma isoterma menor para outra maior, o que causa uma variação positiva da energia interna do sistema, devido ao trabalho positivo realizado pelo o gás. ( ) Em um processo isobárico de expansão, um gás absorve calor, migrando de uma isoterma menor para outra maior, o que causa uma variação positiva da energia interna do sistema, devido ao trabalho positivo realizado pelo o gás. ( ) Em um processo isobárico de compressão, um gás absorve calor, migrando de uma isoterma maior para outra menor, o que causa uma variação negativa da energia interna do sistema, devido ao trabalho negativo realizado sobre o gás. ( ) Em um processo isobárico de compressão, um gás emite calor, migrando de uma isoterma maior para outra menor, o que causa uma variação negativa da energia interna do sistema, devido ao trabalho negativo realizado sobre o gás. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) F - V - F - V. b) F - F - V - F. c) V - V - F - V. d) V - F - V - F. 6. O fenômeno de propagação de calor é fundamental para a descrição da temperatura dos corpos, é através dele que entendemos como é alterada a energia cinética média dos corpos, devido a uma fonte de calor e como essa se associa à temperatura. Sobre a fenomenologia que suporta a teoria do calor e da temperatura, assinale a alternativa CORRETA: a) A condução é um processo de propagação de calor que ocorre principalmente nos sólidos, nele cada sítio que compõe a estrutura molecular do material emite energia térmica sob a forma de radiação eletromagnética, que se propaga por toda a rede cristalina, agitando sítios subsequentes. b) A convecção que ocorre em um fluido é a transferência de energia, a partir do sucessivo choque entre as moléculas que compõem o sistema. Esse processo de transferência cria uma corrente convectiva de matéria, como em uma panela com água fervendo. c) A convecção que ocorre em um fluido é a transferência de matéria, à determinada temperatura, devido às diferenças e densidade do sistema, normalmente criadas por uma fonte de calor. Esse processo de transferência cria uma corrente convectiva de matéria, como em uma panela com água fervendo. d) A condução é um processo de propagação de calor que ocorre principalmente no fluido. Nele, pequenos pacotes de matéria chocam-se com outros pacotes, em diferentes regiões do fluido, tomando suas posições por meio de transferência de momento, esse processo se propaga por toda a rede cristalina, movendo sítios subsequentes. 7. Suponha que você esteja trabalhando no projeto de um revestimento cerâmico para cobrir uma peça tubular de um motor que opera em alta temperatura, mas cujo calor cedido ao ambiente pode danificar o mecanismo e torná-lo menos eficiente. Para evitar também o superaquecimento do material
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