O chumbo é um metal amplamente utilizado em aplicações industriais, apresentando temperatura de fusão relativamente baixa em comparação a outros metais. Uma amostra de 500 g de chumbo encontra-se inicialmente a 27 ºC. Deseja-se aquecê-la até que ela derreta completamente, tendo-se o chumbo líquido na própria temperatura de fusão. Assinale a alternativa correta que representa a quantidade total de calor necessária para levar o chumbo de 27 ºC até a fusão completa. Considere o processo ideal, sem perdas de calor para o ambiente:
(Dados: Calor específico do chumbo 0,13 J/(gºC), temperatura de fusão do chumbo 327 ºC e Calor latente de fusão do chumbo 24,5 J/g). 

A garrafa térmica é um dispositivo de larga aplicação prática, que tem como função manter seu conteúdo em temperatura praticamente inalterada durante longo intervalo de tempo. Para minimizar as trocas de calor e manter a temperatura aproximadamente constante, a garrafa térmica é feita com _____________de vidro espelhado, no interior da qual se faz “vácuo” (na verdade, ar rarefeito). O fato de o material ser o vidro, que é um isolante térmico, _____________a condução. O vácuo entre as faces da parede só permite a irradiação, mas esta______________ pelo espelhamento interno, que ______________a perda de calor pelo líquido no interior da garrafa quando quente, e o espelhamento externo, que _______________a absorção de calor pelo conteúdo da garrafa quando frio. A tampa da garrafa é feita de material isolante térmico e, por isso, também ajuda a manter a temperatura interna. Além disso, ela impede as trocas de calor por convecção do ar sobre o líquido no interior da garrafa. Marque a alternativa correta que corresponde ao preenchimento dos termos adequados: 

A realização de experimentos em física exige o uso de instrumentos precisos e o tratamento adequado das incertezas experimentais para a validação de modelos teóricos. Acerca do assunto, registre V, para as afirmativas verdadeiras, e F, para as falsas:

(__) A incerteza sistemática em uma medição é aquela que pode ser reduzida através do aumento do número de repetições do experimento sob as mesmas condições.

(__) Sensores do tipo Termopares baseiam-se no efeito Seebeck, onde a diferença de temperatura entre duas junções de metais distintos gera uma diferença de potencial elétrico.

(__) O desvio padrão de um conjunto de medidas é uma estimativa da dispersão dos dados em torno do valor médio, refletindo a precisão do processo de medição.

(__) Em um laboratório de física, a utilização de óculos de proteção é obrigatória apenas durante o manuseio de fontes radioativas de alta atividade alfa e beta.

Após análise, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta dos itens acima, de cima para baixo:

A termodinâmica estuda as transformações de energia e a direção espontânea dos processos físicos, estabelecendo limites fundamentais para a conversão de calor em trabalho. Considerando as leis e processos termodinâmicos, analise as afirmativas a seguir:

I. Em um processo adiabático, não ocorre troca de calor entre o sistema e o meio externo, fazendo com que a variação da energia interna seja igual ao trabalho realizado.

II. A entropia de um sistema isolado pode diminuir espontaneamente durante um processo irreversível, desde que a temperatura interna permaneça constante e abaixo de zero grau.

III. O ciclo de Carnot define o limite máximo de eficiência teórica para qualquer máquina térmica que opere entre duas fontes de calor em temperaturas fixas distintas.

Está correto o que se afirma em: 

Um cilindro rígido de 10 L contém 1 kg de gás hidrogênio (H₂) sob uma pressão P1 e temperatura T1, caracterizando um estado termodinâmico inicial (Estado A). Mantendo-se a temperatura constante, toda a massa desse gás é transferida para um novo recipiente com volume de 5 L (Estado B). Considerando o comportamento de gases ideais e as propriedades das variáveis de estado, assinale a alternativa correta: 

No laboratório de Física, foi realizado o seguinte experimento. Em um tubo de acrílico contendo ar e um pedaço de algodão, foi colocado um pistão, conforme a Figura 1. Em seguida, o laboratorista pressionou rapidamente o pistão para baixo, comprimindo o ar e fazendo com que o pedaço de algodão incendiasse, conforme a Figura 2.

Considerando o ar como um gás perfeito, assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas das frases a seguir.

O algodão pegou fogo porque o ar sofreu uma transformação ____________, na qual o(a) ____________ é convertido(a) em _____________ do(pelo) ar. Para essa transformação, a expressão da 1ª lei da termodinâmica pode ser representada assim: ____________. 

Analise as afirmativas abaixo sobre o funcionamento de uma máquina térmica e assinale a alternativa correta.

I. Uma máquina térmica diminui a entropia do universo gerando uma quantidade igual de calor e trabalho.

II. Teoricamente, a eficiência da máquina térmica de Carnot poderia chegar a 100% se a temperatura da fonte fria fosse 0 K.

III. Uma máquina térmica realiza trabalho e gera uma quantidade igual de calor em um processo cíclico.

IV. A eficiência de uma máquina irreversível normalmente é menor que a de uma máquina reversível operando nas mesmas condições.

V. A eficiência da máquina térmica de Carnot depende apenas da temperatura da fonte quente.

Um mol de gás ideal monoatômico passa pelo ciclo mostrado na figura abaixo. Assinale a alternativa que indica os valores corretos: do trabalho realizado quando o gás se expande de a até c pelo caminho abc; e da variação da energia interna em um ciclo completo, respectivamente. 

O grau de agitação das partículas e das moléculas que compõem a matéria gera um tipo específico de energia, que é transferida na forma de calor sempre de um corpo mais energético para um menos energético. Assim, a qual tipo de energia essa descrição se refere?

O trânsito de energia térmica é o fundamento, desde o funcionamento dos sistemas naturais até os projetos de arquitetura bioclimática. Relacione a Coluna 1 à Coluna 2, associando as formas primárias de propagação de calor às situações práticas listadas.

Coluna 1

1. Condução.

2. Convecção.

3. Irradiação (ou Radiação).

Coluna 2

( ) O sistema de exaustão em fábricas ou lareiras costuma ficar próximo ao teto para permitir o escape de fumaça e fluidos gasosos naturalmente aquecidos pela operação do local.

( ) Em uma panela sob a chama, sem revestimento, se o indivíduo não se atentar e tocar a extremidade oposta da haste de metal que a suporta, sofrerá queimadura devido à agitação molecular transferida por choque direto.

( ) A sensação de calor experimentada ao se posicionar lateralmente próximo a uma lâmpada halógena de aquecimento, ainda que o ar intermediário esteja frio ou imperturbável e não exista contato físico.

( ) O regime das brisas marítimas em litorais ensolarados, decorrentes da ascensão das massas de ar quente e de menor densidade presentes sob o continente e sua substituição pelo ar fresco e mais denso que repousa sobre as águas oceânicas.

A ordem correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é: 

Condução é o transporte de energia em um meio devido a um gradiente de temperatura, e o mecanismo físico é a atividade atômica ou molecular aleatória. Sobre a transferência de calor por condução, é INCORRETO afirmar que a

As duas principais formas de interação em um sistema em que a energia pode ser trocada são calor e trabalho. Sobre o assunto, assinale a alternativa que apresenta a informação INCORRETA. 

Um mol de um gás ideal cujo calor específico a volume constante é C_v(T) = a + bT, onde a e b são constantes conhecidas, é submetido a uma expansão reversível desde um estado inicial (P₁, V₁, T₁) até um estado final (P₂, V₂, T₂), com V₂ > V₁. Durante a expansão, a pressão varia com o volume segundo a lei: P = αV^-2 onde α é uma constante. Determine o trabalho realizado pelo gás e a quantidade de calor trocada.

Uma usina termoelétrica moderna opera com vapor de água superaquecido a uma temperatura de 500 °C (fonte quente) e é resfriada por um rio cujas águas estão a 20 °C (fonte fria). Em virtude de perdas inerentes ao projeto (atrito, condução de calor e irreversibilidades no ciclo), a eficiência real da usina é de 40%. Considerando os princípios da Termodinâmica e o conceito de entropia, analise a operação dessa usina para cada 1,0 kJ de calor absorvido da fonte quente e assinale a alternativa que descreve corretamente a situação.

Certa massa de um líquido é adicionada no interior de um recipiente cerâmico poroso, de formato cilíndrico, que possui área superficial total de troca térmica de A = 0,010 m² (incluindo a tampa). O sistema de refrigeração interno mantém o recipiente a uma temperatura constante de T₀ = 300 K. Durante um turno de 10 horas (0 ≤ t ≤ 10 h), a temperatura ambiente decresce linearmente de T_amb = 310 K no início até T_amb = 300 K ao final. O recipiente troca calor unicamente por radiação (ɛ = 1,0), e toda a energia absorvida é utilizada para a evaporação do líquido, que percola os poros. Determine a massa total aproximada de líquido evaporada em gramas, considerando que:

• Constante de Stefan-Boltzmann: σ = 5,67 × 10⁻⁸ W /.
• Calor latente de vaporização do líquido: L = 2268 J/g.
• 31⁴ = 923.521; 30⁴ = 810.000; 31⁵ = 28.629.151; 30⁵ = 24.300.000. 

No desenvolvimento de relógios de pêndulo de alta precisão, um dos maiores obstáculos é a variação do período devido à dilatação térmica da haste. Para mitigar esse efeito, utiliza-se o “pêndulo de grade”, que consiste em um arranjo de barras verticais de dois metais distintos, cujas dilatações se compensam para manter o centro de oscilação em uma posição fixa. Considere um pêndulo cujo comprimento efetivo L deve ser mantido constante em 0,50 m. O projeto utiliza hastes de aço (coeficiente de dilatação linear α_aço = 1,1 × 10⁻⁵ ℃⁻¹) e hastes de alumínio (coeficiente de dilatação linear α_al = 2,3 × 10⁻⁵ ℃⁻¹). O arranjo é montado de forma que as hastes de aço se expandam para baixo, e as de alumínio, para cima, conforme o esquema a seguir:



Para que o comprimento efetivo L permaneça rigorosamente invariável com a temperatura, a razão entre o comprimento total das hastes de aço (l_aço) e o comprimento total das hastes de alumínio (l_al) deve ser aproximadamente:

A mudança de estado físico entre as fases líquida e gasosa envolve diferentes mecanismos microscópicos relacionados à energia cinética das partículas e às condições térmicas do sistema. Esses processos podem ocorrer sob distintas circunstâncias de temperatura e transferência de calor. Relacione os processos da coluna I com as descrições da coluna II, considerando seus aspectos termodinâmicos.

Coluna I
I. Evaporação.
II. Ebulição.
III. Calefação.
IV. Condensação.

Coluna II
a. Processo que ocorre em toda a massa do líquido quando a pressão de vapor se iguala à pressão externa, havendo formação contínua de bolhas.
b. Processo superficial dependente da energia cinética individual das partículas, podendo ocorrer abaixo do ponto de fervura.
c. Processo inverso da vaporização, associado à liberação de calor latente para o meio.
d. Processo extremamente rápido decorrente do contato do líquido com superfície muito acima do ponto de ebulição, formando camada de vapor que reduz o contato direto.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA.

Uma garrafa térmica mantém o café quente por várias horas, principalmente, porque o(s) a(s)

Uma máquina térmica a vapor retira 250 J de calor de um reservatório quente à temperatura de 360 K, realiza 50 J de trabalho mecânico e libera 200 J para um reservatório frio a 273 K. Considerando os limites impostos pela Segunda Lei da Termodinâmica, a maior quantidade de trabalho que poderá ser realizada por essa máquina e a perda de trabalho associada ao processo irreversível são, respectivamente:

Um mol de nitrogênio se expande a uma temperatura constante de 27 °C de um volume inicial 5 L para 10 L. Considerando o nitrogênio como gás ideal, o trabalho realizado pelo gás durante a expansão é, aproximadamente: ( use ln (2) = 0,69 e R = 8,31 J/mol . K ).