Observe a imagem a seguir:

 

Fonte: Lopes, Sônia. Bio: volume único. São Paulo: Saraiva, 2004.

A imagem apresenta um esquema comparativo entre o efeito estufa natural da atmosfera terrestre e o funcionamento de uma estufa agrícola, evidenciando o papel da radiação infravermelha na retenção de calor. Com base nessa comparação, é possível AFIRMAR que:

Na Primeira Lei da Termodinâmica, a energia interna de um sistema pode variar por: 

Ao colocar uma panela de metal sobre a chama do fogão, o cabo metálico também fica quente após algum tempo. Esse fenômeno é um exemplo primário de transferência de calor por: 

No Hospital Universitário da UFGD, foi instalado um trocador de calor do tipo casco e tubo para aquecer a água usada em máquinas de lavar roupas hospitalares. O sistema utiliza óleo térmico como fonte de calor, que entra no trocador a 90 °C e sai a 50 °C. A água, que entra a 40 °C deve sair a 60 °C com vazão constante de 1,5 kg/s. O trocador é composto por 10 tubos de parede fina com diâmetro externo de 25 mm, cada um realizando 5 passes dentro do casco. O calor específico da água pode ser considerado constante e igual a 4.200 J/kg.K. Os coeficientes de convecção são: 1.000 W/m².K para a água (interior dos tubos) e 500 W/m²-K para o óleo (casco). Despreze perdas para o ambiente e resistência da parede.
Use π = 3,14.

Considerando regime estacionário e transferência unidimensional de calor, qual deve ser o comprimento linear aproximado de cada tubo para que o sistema realize o aquecimento desejado?

Considere que o Sol e a Terra podem ser aproximados como corpos negros. A temperatura média da superfície do Sol é de aproximadamente 6000 K, enquanto a temperatura média da superfície da Terra é de cerca de 288 K. Sabendo que a constante de Wien é k = 2897,8 m.K, assinale a alternativa que apresenta corretamente os valores aproximados dos comprimentos de onda de emissão máxima, em m, da radiação solar e da radiação terrestre, respectivamente.

Um corpo negro está mantido a uma temperatura de 300 K. Sabendo que a constante de Stefan-Boltzmann é σ = 5,67×10⁻⁸W ⋅ m⁻² ⋅ K⁻⁴, assinale a alternativa que apresenta o valor aproximado da emitância radiante total desse corpo.

“A emitância radiante total de um corpo negro é diretamente proporcional à quarta potência de sua temperatura absoluta.” (Vianello e Alves, 2012)

Essa afirmativa refere-se à seguinte lei de radiação:

Uma amostra de 87 g de ar seco possui uma temperatura inicial de 270 K e pressão de 831 mb. Durante um processo isobárico, calor é adicionado e o volume se expande em 20% em relação ao seu volume inicial. Considere que a massa molar média do ar seco é M ≈ 29 g/mol e a constante universal dos gases perfeitos é R ≈ 8,31 J/(mol.K). Analise as afirmativas a seguir:

I. O trabalho realizado é zero, pois trata-se de uma transformação isobárica.

II. O volume inicial é maior que 80 litros.

III. A temperatura ao final do processo é de 324 K.

Nesse contexto, pode-se afirmar:

Para conhecer a condição de equilíbrio de uma determinada camada da atmosfera, basta confrontar a inclinação da reta que traduz seu gradiente vertical de temperatura com as linhas que representam as razões adiabática e pseudoadiabática. Sabendo que a razão pseudoadiabática é sempre menor que a adiabática, assinale com V as afirmativas verdadeiras e com F as falsas.

(    ) A camada será absolutamente estável quando a variação vertical de temperatura na atmosfera for menor que a razão pseudoadiabática.

(    ) A camada será absolutamente instável se a variação vertical de temperatura na atmosfera for maior que a razão adiabática.

(    ) Quando a variação vertical de temperatura na atmosfera for superior à razão pseudoadiabática, porém menor que a razão adiabática seca, a camada será condicionalmente instável, ou seja: será instável se o ar estiver saturado e estável no caso contrário.

Assinale a sequência correta.

Considerando as aplicações do Ciclo de Carnot para a Segunda Lei da Termodinâmica, analise as afirmativas a seguir:

I. O ciclo de Carnot é um motor térmico, que pode ser representado por transformações isotérmicas e adiabáticas.

II. É possível realizar trabalho por meio de um motor térmico operando com apenas uma fonte de calor.

III. Uma transformação cujo único resultado final seja transferir calor de um corpo a uma dada temperatura para outro corpo a uma temperatura mais alta é impossível.

Nesse contexto, pode-se afirmar:

Um gás é dito perfeito (ou ideal) quando obedece rigorosamente às leis de Boyle e Charles – Gay Lussac. Entre as moléculas de um gás ideal não existe qualquer tipo de interação, exceto quando colidem. A equação de estado dos gases perfeitos é aquela que relaciona suas três variáveis de estado.

Assinale a alternativa que apresenta apenas variáveis de estado relacionadas na equação de estado dos gases perfeitos.

Considere um gás ideal que pode ir do estado inicial (i) ao estado final (f) seguindo diferentes caminhos, representados a seguir em um diagrama de pressão e volume (p, V). Considere que Vf > Vi e analise as afirmativas a seguir.

I. No caminho i → m → f, o gás realiza uma expansão isobárica, seguida de um resfriamento isocórico.

II. No caminho direto i → f, o gás realiza uma expansão isotérmica.

III. O trabalho realizado pelo gás é o mesmo ao considerar os caminhos i → m → f e i → m’ → f.

Nesse contexto, pode-se afirmar: 

Os gases 1 e 2 estão contidos separadamente em dois cilindros fechados e se comportam como gases ideais. A densidade do gás 1 (d₁) equivale a duas vezes a densidade do gás 2 (d₂). Ambos estão sob as mesmas condições de pressão e temperatura.

(Arquivo pessoal; imagem usada com autorização

O gás 1 e o gás 2 são, respectivamente,

Observe o diagrama pressão versus volume (p x V) a seguir, em que está representada uma etapa da transformação de um gás ideal em um sistema termodinâmico:

(Arquivo pessoal; imagem usada com autorização)

O trabalho, em joules, realizado pela força de pressão do gás na transformação do estado S para o estado T é de

Um aquecedor elétrico de potência útil igual a 500 W é utilizado para aquecer o ar de um quarto.

Considerando que o volume de ar no interior desse quarto seja 25 m² , que todo calor produzido pelo aquecedor seja transferido para o ar presente no quarto e que o calor específico, a pressão e a densidade desse ar sejam constantes, o tempo necessário, em minutos, para elevar a temperatura do ar em 5 ºC é de, aproximadamente,

Dados: Calor específico = 1,005 kj · kg^–1 · K^–1 ; pressão = 1 atm; densidade do ar = 1,20 kg/m³ 

Em indústrias e usinas, o calor residual gerado por processos como combustão, reações químicas ou exaustão representa uma fonte energética normalmente desperdiçada. Tecnologias modernas buscam converter esse calor em eletricidade, elevando a eficiência. Levando isso em consideração, suponha que uma usina utilize o calor residual de determinado processo, correspondente a 1.500 J, proveniente de uma fonte quente a 428 K, para movimentar uma máquina térmica, a qual funciona realizando o ciclo de Carnot. Suponha, ainda, que essa máquina descarte parte do calor recebido em um reservatório frio a 300 K e considere que todo o calor residual recebido seja aproveitado no ciclo ideal, sem perdas adicionais.

O rendimento dessa máquina e o trabalho por ela realizado, em joules, correspondem, respectiva e aproximadamente, a

 Suponha que um tecido foi irradiado com uma dose de 8,4 Gy em uma única irradiação rápida. Sabendo que aproximadamente 4,2 Joule de energia equivale a 1 caloria de calor e que o calor específico da água é de 10³ cal/kg/ºC, qual é a variação aproximada de temperatura no tecido, supondo que a água é uma boa aproximação para sua composição química?

Uma câmara de ionização foi calibrada em um laboratório cujas condições ambientais eram tais que a temperatura de referência era T_ref = 20 ^oC e a pressão atmosférica de referência P_ref = 100 kPa. Essa câmara de ionização será utilizada no inverno em Campos do Jordão, em uma condição ambiental tal que T = 7 ^oC e P = 80 kPa. Em função das condições ambientais, quais correções devem ser aplicadas em suas leituras?

Adote: 0 ^oC = 273 K. Desconsidere outras correções na câmara de ionização, tais como umidade do ar e efeitos de polaridade.

A lei de deslocamento de Wien para um corpo negro, que descreve que a radiância espectral, atinge seu valor máximo em um comprimento de onda (λ_max) relacionado à sua temperatura absoluta (T). Quais são, aproximadamente e respectivamente, as temperaturas de um corpo negro associadas às emissões de radiação térmica com valores de λ_max no intervalo de luz visível (entre o ultravioleta (UV): 400 nm e o infravermelho (IR): 700 nm)?
Dado: constante de Wien = 3 × 10^–3 m.K.

Um sistema composto por um pistão com êmbolo móvel, ao ser aquecido, realiza uma expansão isobárica de 1 litro sob pressão de 2,0.10⁵ Pa. Se nessa transformação o gás recebeu 100 cal de calor, é correto afirmar que a variação da sua energia interna foi de
(Adote 1 cal = 4,2 J.)