Questões de Concurso
Sobre física térmica - termologia 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
A primeira lei da termodinâmica pode ser considerada como outra forma de enunciar a lei da conservação da energia, ou seja, a variação de energia de um sistema é igual à diferença entre a energia recebida pelo sistema e a energia fornecida por um sistema. A respeito da primeira lei da termodinâmica, julgue o próximo item.
Um gás é aquecido e descreve uma reta vertical em um
diagrama PV do estado inicial (2,0 · 105 Pa e 4 m3
) ao
estado final (5,0 · 105 Pa e 3 m3
). O trabalho realizado
pelo gás sobre o ambiente é de 900 kJ.
Um professor encontrou um termômetro com uma nomenclatura X. No manual de instruções, o professor verificou que a escala termométrica do termômetro possui as seguintes convenções: ponto de gelo 30°X e ponto de vapor, 80°X.
Com base nessa situação hipotética, julgue o item a seguir.
A equação de conversão para a temperatura medida na
escala X (tx) e na escala Celsius (tc) é expressa por tx= 2 
tc + 30.
Uma máquina obedece ao ciclo de Carnot e foi projetada para funcionar entre 400 K e 700 K. Essa máquina produz 5,0 kJ de energia mecânica para cada 9 kJ de calor fornecidos devido à queima do combustível.
Com base nesse caso hipotético, julgue o item seguinte.
Os valores da eficiência teórica e da eficiência real da
máquina de Carnot são, respectivamente 3/4 e 5/9.
Uma máquina obedece ao ciclo de Carnot e foi projetada para funcionar entre 400 K e 700 K. Essa máquina produz 5,0 kJ de energia mecânica para cada 9 kJ de calor fornecidos devido à queima do combustível.
Com base nesse caso hipotético, julgue o item seguinte.
O ciclo da máquina de Carnot é composto de dois
processos adiabáticos e dois processos isotérmicos.
A figura I ilustra a seção transversal de um tubo (raio interno ri = 1,5 cm e raio externo re = 2,5 cm) que conduz água quente a uma temperatura constante Ti . A parte externa do tubo está a uma temperatura ambiente Te. A figura II mostra a variação da temperatura T em função da distância radial r entre as paredes do tubo. Essa variação é expressa por dT = -(F/K )dr/r, em que F é proporcional ao fluxo de calor por unidade de comprimento do tubo e K é a condutividade térmica do material do tubo.
Considerando essas informações, julgue o item subsecutivo.
Quanto maior o valor da condutividade térmica do material do
tubo, maior o fluxo radial de calor por unidade de
comprimento.
A figura I ilustra a seção transversal de um tubo (raio interno ri = 1,5 cm e raio externo re = 2,5 cm) que conduz água quente a uma temperatura constante Ti . A parte externa do tubo está a uma temperatura ambiente Te. A figura II mostra a variação da temperatura T em função da distância radial r entre as paredes do tubo. Essa variação é expressa por dT = -(F/K )dr/r, em que F é proporcional ao fluxo de calor por unidade de comprimento do tubo e K é a condutividade térmica do material do tubo.
Considerando essas informações, julgue o item subsecutivo.
Se T = 80 - F/K (2r/3), então a razão F/K pode ser expressa
pela relação F/K = 30/In(3/5)
A figura I ilustra a seção transversal de um tubo (raio interno ri = 1,5 cm e raio externo re = 2,5 cm) que conduz água quente a uma temperatura constante Ti . A parte externa do tubo está a uma temperatura ambiente Te. A figura II mostra a variação da temperatura T em função da distância radial r entre as paredes do tubo. Essa variação é expressa por dT = -(F/K )dr/r, em que F é proporcional ao fluxo de calor por unidade de comprimento do tubo e K é a condutividade térmica do material do tubo.
Considerando essas informações, julgue o item subsecutivo.
Para um ponto tal que ri
< r < re, a temperatura e a distância
radial r estão relacionadas por T= 80 - F/K ind(2r/3)
A figura I ilustra a seção transversal de um tubo (raio interno ri = 1,5 cm e raio externo re = 2,5 cm) que conduz água quente a uma temperatura constante Ti . A parte externa do tubo está a uma temperatura ambiente Te. A figura II mostra a variação da temperatura T em função da distância radial r entre as paredes do tubo. Essa variação é expressa por dT = -(F/K )dr/r, em que F é proporcional ao fluxo de calor por unidade de comprimento do tubo e K é a condutividade térmica do material do tubo.
Considerando essas informações, julgue o item subsecutivo.
Considerando-se que o coeficiente de dilatação linear do
material do tubo seja 24 × 10-6 K-1
, se a temperatura da água
diminuir de 20 o
C, então a variação percentual do comprimento
do tubo será inferior a 1%.
O gráfico apresentado mostra a variação da pressão versus volume de um gás ideal que sofre um processo de expansão e contração isobárico e de aquecimento e resfriamento isocórico.
Com base nesse gráfico, julgue o item seguinte.
O trabalho realizado no ciclo é superior a 430 J.
O gráfico apresentado mostra a variação da pressão versus volume de um gás ideal que sofre um processo de expansão e contração isobárico e de aquecimento e resfriamento isocórico.
Com base nesse gráfico, julgue o item seguinte.
O calor recebido pelo gás é igual a 400 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:
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