Questões de Concurso Sobre física térmica - termologia em física

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Q4084096 Física
        No contexto tecnológico do século XVIII — a era de ouro da primeira Revolução Industrial —, a fornalha era o "coração" energético de uma máquina térmica. Ela era o componente no qual ocorria a conversão de energia química (do combustível) em energia térmica (calor), a qual era posteriormente utilizada em processos internos, sendo convertida parcialmente em trabalho mecânico.

        Nas máquinas de Newcomen, a fornalha era uma câmara de combustão projetada para alimentar a caldeira. Esta, por sua vez, consistia em um grande recipiente construído com o objetivo de permitir a troca de calor entre a fornalha e a água em seu interior, produzindo geralmente vapor sob altas pressões — o que permite compará-la a uma grande panela de pressão.

         Suponha que uma fornalha produza uma potência térmica máxima de 40 kW e que 25% deste total sejam transferidos para 2 toneladas de água no interior de uma caldeira, inicialmente a 27 °C. Considerando que todas as trocas de calor da caldeira ocorram apenas com a fornalha, adote o calor específico da água como 4 J∙g−1 ∙°C−1 , o calor latente de vaporização da água como 2.160 J/g, a constante de Stefan-Boltzmann como 5,7 × 10−8 W/m2 e o comprimento da onda eletromagnética correspondente à cor vermelha como 700 nm. 

Com base nessas informações, julgue o item que se segue.


Admitindo-se que a caldeira não participe das trocas de calor externas e que o sistema receba exclusivamente a energia proveniente da fornalha, é correto afirmar que, depois de decorridas duas horas de funcionamento da fornalha, a temperatura da água alcançará um valor superior a 35 °C.

Alternativas
Q4084091 Física
        No contexto tecnológico do século XVIII — a era de ouro da primeira Revolução Industrial —, a fornalha era o "coração" energético de uma máquina térmica. Ela era o componente no qual ocorria a conversão de energia química (do combustível) em energia térmica (calor), a qual era posteriormente utilizada em processos internos, sendo convertida parcialmente em trabalho mecânico.

        Nas máquinas de Newcomen, a fornalha era uma câmara de combustão projetada para alimentar a caldeira. Esta, por sua vez, consistia em um grande recipiente construído com o objetivo de permitir a troca de calor entre a fornalha e a água em seu interior, produzindo geralmente vapor sob altas pressões — o que permite compará-la a uma grande panela de pressão.

         Suponha que uma fornalha produza uma potência térmica máxima de 40 kW e que 25% deste total sejam transferidos para 2 toneladas de água no interior de uma caldeira, inicialmente a 27 °C. Considerando que todas as trocas de calor da caldeira ocorram apenas com a fornalha, adote o calor específico da água como 4 J∙g−1 ∙°C−1 , o calor latente de vaporização da água como 2.160 J/g, a constante de Stefan-Boltzmann como 5,7 × 10−8 W/m2 e o comprimento da onda eletromagnética correspondente à cor vermelha como 700 nm. 

Com base nessas informações, julgue o item que se segue.


A energia cedida pela fornalha durante 20 minutos não é suficiente para vaporizar completamente 5 kg de água inicialmente a 10 °C. 

Alternativas
Q4084090 Física
        Thomas Newcomen (1664-1729), de Devon, sudoeste da Inglaterra, foi um fabricante e comerciante de ferro que fornecia produtos para minas locais. Ele projetou uma máquina térmica que utilizava um pistão e uma viga móvel em seu funcionamento. O vapor era condensado abaixo do pistão, com água fria injetada dentro do cilindro, criando-se um vácuo parcial. Dessa forma, a pressão atmosférica empurrava o pistão para baixo dentro do cilindro. O cilindro era ligado a uma grande alavanca, e em uma das extremidades desta se pendurava a haste que bombeava a água, conforme ilustrado na figura a seguir. Acredita-se que Newcomen tenha produzido um ou mais motores experimentais antes da instalação do primeiro, em 1712, em uma mina de carvão. Esses motores eram máquinas grandes, com cerca de 10 m de altura, em uma casa de máquinas com a caldeira montada sob o cilindro. O primeiro motor instalado elevou água a 50 m.


Ney Rogério Rezende, História das máquinas térmicas e o desenvolvimento
das leis da termodinâmica. Rio de Janeiro, v. 1, 2021, p. 15.
Internet:<https://educapes.capes.gov.br> (com adaptações).

A partir das informações do texto precedente, e considerando que a densidade da água seja 1.000 kg/m3 , que a aceleração da gravidade local seja 10 m/s2 e que a pressão atmosférica ao nível do mar seja 1 atm (105 Pa), julgue o item a seguir.


Se a máquina de Newcomen fosse uma máquina térmica ideal, funcionando em um ciclo de Carnot, seu rendimento seria o máximo possível, ou seja, igual a 100%. 

Alternativas
Q4084087 Física
        Thomas Newcomen (1664-1729), de Devon, sudoeste da Inglaterra, foi um fabricante e comerciante de ferro que fornecia produtos para minas locais. Ele projetou uma máquina térmica que utilizava um pistão e uma viga móvel em seu funcionamento. O vapor era condensado abaixo do pistão, com água fria injetada dentro do cilindro, criando-se um vácuo parcial. Dessa forma, a pressão atmosférica empurrava o pistão para baixo dentro do cilindro. O cilindro era ligado a uma grande alavanca, e em uma das extremidades desta se pendurava a haste que bombeava a água, conforme ilustrado na figura a seguir. Acredita-se que Newcomen tenha produzido um ou mais motores experimentais antes da instalação do primeiro, em 1712, em uma mina de carvão. Esses motores eram máquinas grandes, com cerca de 10 m de altura, em uma casa de máquinas com a caldeira montada sob o cilindro. O primeiro motor instalado elevou água a 50 m.


Ney Rogério Rezende, História das máquinas térmicas e o desenvolvimento
das leis da termodinâmica. Rio de Janeiro, v. 1, 2021, p. 15.
Internet:<https://educapes.capes.gov.br> (com adaptações).

A partir das informações do texto precedente, e considerando que a densidade da água seja 1.000 kg/m3 , que a aceleração da gravidade local seja 10 m/s2 e que a pressão atmosférica ao nível do mar seja 1 atm (105 Pa), julgue o item a seguir.


No processo de condensação do vapor no interior do pistão da máquina de Newcomen, o vapor deve absorver calor do meio para que ocorra a mudança do estado gasoso para o líquido.

Alternativas
Q4084085 Física
        Thomas Newcomen (1664-1729), de Devon, sudoeste da Inglaterra, foi um fabricante e comerciante de ferro que fornecia produtos para minas locais. Ele projetou uma máquina térmica que utilizava um pistão e uma viga móvel em seu funcionamento. O vapor era condensado abaixo do pistão, com água fria injetada dentro do cilindro, criando-se um vácuo parcial. Dessa forma, a pressão atmosférica empurrava o pistão para baixo dentro do cilindro. O cilindro era ligado a uma grande alavanca, e em uma das extremidades desta se pendurava a haste que bombeava a água, conforme ilustrado na figura a seguir. Acredita-se que Newcomen tenha produzido um ou mais motores experimentais antes da instalação do primeiro, em 1712, em uma mina de carvão. Esses motores eram máquinas grandes, com cerca de 10 m de altura, em uma casa de máquinas com a caldeira montada sob o cilindro. O primeiro motor instalado elevou água a 50 m.


Ney Rogério Rezende, História das máquinas térmicas e o desenvolvimento
das leis da termodinâmica. Rio de Janeiro, v. 1, 2021, p. 15.
Internet:<https://educapes.capes.gov.br> (com adaptações).

A partir das informações do texto precedente, e considerando que a densidade da água seja 1.000 kg/m3 , que a aceleração da gravidade local seja 10 m/s2 e que a pressão atmosférica ao nível do mar seja 1 atm (105 Pa), julgue o item a seguir.


Caso a máquina descrita no texto funcionasse sob as condições ideais de um ciclo de Carnot, operando entre fontes de calor a 27 °C e 127 °C, sua eficiência energética excederia o patamar de 30%. 

Alternativas
Q4084067 Física

No que se refere a termodinâmica, julgue o item que se segue.


Considere que uma máquina térmica real (irreversível) opere entre duas fontes, cujas temperaturas são iguais a 600 K e 300 K, e que, em cada ciclo, essa máquina retire 1,0 × 104 cal da fonte quente, transferindo 6,0 × 103 cal para a fonte fria. Nessa situação, o rendimento dessa máquina é de 40%.

Alternativas
Q4084066 Física

No que se refere a termodinâmica, julgue o item que se segue.


Considere que o gás ideal contido em uma máquina térmica ideal, ao receber uma quantidade de calor igual a 1,4 kJ, sofra uma expansão isotérmica a 300 K, de modo que seu volume passe de 1 m3 para 4 m3 . Considere também que, nesse processo, a pressão inicial do gás (quando com volume de 1 m3 ) seja de 1,0 × 103 Pa e que a pressão final seja P2 < 1,0×103 Pa. Nessa situação, ao sofrer a referida transformação isotérmica, o trabalho realizado pelo gás e sua pressão final (quando o volume passa a ser de 4 m3 ) são, respectivamente, iguais a 3,0 kJ e 2,5 × 102 Pa. 

Alternativas
Q4083131 Física

No que se refere a calorimetria, julgue o item que se segue, considerando, quando necessário, que Lf = 80 cal/g seja o calor de fusão da água, cágua = 1,0 cal/g °C seja o calor específico da água, Lv = 540 cal/g seja o calor de vaporização da água.


Ao se misturar 200 g de água a 60 °C com 100 g de água a 20 °C, a temperatura de equilíbrio será maior que 45 °C.

Alternativas
Q4083130 Física

No que se refere a calorimetria, julgue o item que se segue, considerando, quando necessário, que Lf = 80 cal/g seja o calor de fusão da água, cágua = 1,0 cal/g °C seja o calor específico da água, Lv = 540 cal/g seja o calor de vaporização da água.


O calor latente provoca variação de temperatura no corpo sem alterar seu estado físico. 

Alternativas
Q4083129 Física

No que se refere a calorimetria, julgue o item que se segue, considerando, quando necessário, que Lf = 80 cal/g seja o calor de fusão da água, cágua = 1,0 cal/g °C seja o calor específico da água, Lv = 540 cal/g seja o calor de vaporização da água.


Se 20 g de gelo a 0 °C absorverem 1.200 cal, todo o gelo se fundirá.

Alternativas
Q4083128 Física

No que se refere a calorimetria, julgue o item que se segue, considerando, quando necessário, que Lf = 80 cal/g seja o calor de fusão da água, cágua = 1,0 cal/g °C seja o calor específico da água, Lv = 540 cal/g seja o calor de vaporização da água.


Se 300 g de uma substância com calor específico igual a 0,5 cal∙g−1∙°C−1 receberem 900 cal, então sua temperatura aumentará em 3 °C. 

Alternativas
Q4083126 Física

No que se refere a mudanças de estado, julgue o item subsequente.


Durante a fusão de uma substância pura, a temperatura permanece constante enquanto ocorre a mudança de estado, desde que a pressão seja mantida constante.

Alternativas
Q4083125 Física

No que se refere a mudanças de estado, julgue o item subsequente.


Na ebulição da água ao nível do mar, a temperatura aumenta continuamente acima de 100 °C enquanto ainda houver água líquida e a pressão for constante.

Alternativas
Q4083122 Física

Acerca dos processos de transferência de calor, julgue o item a seguir.


Condução térmica é o processo de transferência de calor que ocorre apenas no vácuo.

Alternativas
Q4083091 Física

Julgue o item subsecutivo, a respeito da medição de temperatura e suas escalas.


A variação de um grau Fahrenheit equivale à variação de um grau na escala Rankine. 

Alternativas
Q4083090 Física

Julgue o item subsecutivo, a respeito da medição de temperatura e suas escalas.


As escalas Celsius e Fahrenheit foram desenvolvidas tomando-se por base o ponto de fusão e ebulição da água.

Alternativas
Q4083089 Física

Julgue o item subsecutivo, a respeito da medição de temperatura e suas escalas.


A escala Kelvin é a escala de referência termodinâmica, além de ser uma escala cujo zero é absoluto.

Alternativas
Q4083088 Física

Julgue o item subsecutivo, a respeito da medição de temperatura e suas escalas.


A temperatura de 36 °C equivale a 100,4 °F.

Alternativas
Q4083074 Física

Julgue o item a seguir, relativo à dilatação térmica. 


No projeto de um trocador de calor multitubular em que se pretende utilizar cobre nos tubos (α = 17 × 10−6∙°C−1) e aço no casco (α = 12 × 10−6∙°C−1), a previsão de folgas construtivas é necessária para evitar danos ao equipamento, pois o cobre tende a apresentar maior dilatação térmica que o aço.

Alternativas
Q4083073 Física

Julgue o item a seguir, relativo à dilatação térmica. 


A magnitude das variações de temperatura não influencia as tensões térmicas que surgem em equipamentos de aço carbono.

Alternativas
Respostas
21: C
22: C
23: E
24: E
25: E
26: C
27: E
28: C
29: E
30: E
31: E
32: C
33: E
34: E
35: C
36: E
37: C
38: E
39: C
40: E