Questões de Vestibular
Sobre física térmica - termologia em física
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TEXTO 3
O acendedor de lampiões
Lá vem o acendedor de lampiões da rua!
Este mesmo que vem infatigavelmente,
Parodiar o sol e associar-se à lua
Quando a sombra da noite enegrece o poente!
Um, dois, três lampiões, acende e continua
Outros mais a acender imperturbavelmente,
À medida que a noite aos poucos se acentua
E a palidez da lua apenas se pressente.
Triste ironia atroz que o senso humano irrita: —
Ele que doura a noite e ilumina a cidade,
Talvez não tenha luz na choupana em que habita.
Tanta gente também nos outros insinua
Crenças, religiões, amor, felicidade,
Como este acendedor de lampiões da rua!
(LIMA, Jorge de. Melhores poemas. 3. ed. São Paulo: Global, 2006. p. 25)
O Texto 3 cita o uso de lampiões na iluminação pública, técnica que foi substituída pela corrente elétrica, que também gera energia térmica. Considere um calorímetro (recipiente termicamente isolado) equipado com um aquecedor elétrico cuja resistência é percorrida por uma corrente de 5,1 A quando ligado a uma rede de 220 V. São colocados 1800 gramas de gelo a -10°C no calorímetro, que é ligado à tensão de 220 V. Considerando-se:
• que existe troca de energia apenas entre gelo, água e a resistência do aquecedor;
• que Tg = 0°C é o ponto de fusão da água;
• que Lg = 3,3 × 105 J/kg é o calor latente de fusão do gelo;
• que cg = 2,1 × 103 J/kg.K é o calor específico do gelo;
• e que ca = 4,2 × 103 J/kg.K é o calor específico da água.
Pode-se afirmar que, após 15 minutos de funcionamento, tem-se no interior do calorímetro (assinale a alternativa correta):
O Slide, nome dado ao skate futurista, usa levitação magnética para se manter longe do chão e ainda ser capaz de carregar o peso de uma pessoa. É o mesmo princípio utilizado, por exemplo, pelos trens ultrarrápidos japoneses.
Para operar, o Slide deve ter a sua estrutura metálica interna resfriada a temperaturas baixíssimas, alcançadas com nitrogênio líquido. Daí a “fumaça” que se vê nas imagens, que, na verdade, é o nitrogênio vaporizando novamente devido à temperatura ambiente e que, para permanecer no estado líquido, deve ser mantido a aproximadamente –200 graus Celsius. Então, quando o nitrogênio acaba, o skate para de “voar”.
Com relação ao texto, a temperatura do nitrogênio
o
líquido, –200°C, que resfria a estrutura metálica
interna do Slide, quando convertida para as escalas
Fahrenheit e Kelvin, seria respectivamente:
Um isolamento térmico eficiente é um constante desafio a ser superado para que o homem possa viver em condições extremas de temperatura. Para isso, o entendimento completo dos mecanismos de troca de calor é imprescindível.
Em cada uma das situações descritas a seguir, você deve reconhecer o processo de troca de calor envolvido.
I. As prateleiras de uma geladeira doméstica são grades vazadas, para facilitar fluxo de energia térmica até o congelador por [...]
II. O único processo de troca de calor que pode ocorrer no vácuo é por [...].
III. Em uma garrafa térmica, é mantido vácuo entre as paredes duplas de vidro para evitar que o calor saia ou entre por [....].
Na ordem, os processos de troca de calor utilizados para preencher as lacunas corretamente são:
Por recomendação médica, uma mãe necessita dar banho no seu filho com a água a uma temperatura próxima à do corpo humano. Porém, ela dispõe apenas de água fervida a 98°C e de cubos de gelo a 0°C, sendo que cada cubo de gelo tem massa de 55 gramas, aproximadamente.
Desejando que a temperatura final da água para o banho seja próxima da temperatura do corpo humano, a mãe deve adicionar, para cada litro de água fervida, um número de cubinhos de gelo aproximadamente igual a
Dados
Densidade da água: d = 1,0 kg/L ( a qualquer temperatura)
Calor específico latente de fusão da água: L = 80 cal/g
Calor específico sensível da água: c = 1,0 cal/g°C
Qual deve ser a relação entre as massas para que a pressão nos dois cilindros seja a mesma e qual é a relação – nesse caso – entre os volumes ocupados pelos gases nos dois cilindros?
O topo da montanha é gelado porque o ar quente da base da montanha, regiões baixas, vai esfriando à medida que sobe. Ao subir, o ar quente fica sujeito a pressões menores, o que o leva a se expandir rapidamente e, em seguida, a se resfriar, tornando a atmosfera no topo da montanha mais fria que a base. Além disso, o principal aquecedor da atmosfera é a própria superfície da Terra. Ao absorver energia radiante emitida pelo Sol, ela esquenta e emite ondas eletromagnéticas aquecendo o ar ao seu redor. E os raios solares que atingem as regiões altas das montanhas incidem em superfícies que absorvem quantidades menores de radiação, por serem inclinadas em comparação com as superfícies horizontais das regiões baixas. Em grandes altitudes, a quantidade de energia absorvida não é suficiente para aquecer o ar ao seu redor.
(http://super.abril.com.br. Adaptado.)
Segundo o texto e conhecimentos de física, o topo da montanha é mais frio que a base devido
TEXTO 7
Memórias de um pesquisador
Não era bem vida, era uma modorra – mas de qualquer modo suportável e até agradável. Terminou bruscamente, porém, eu estando com vinte e oito anos e um pequeno bujão de gás explodindo mesmo à minha frente, no laboratório de eletrônica em que trabalhava, como auxiliar. Me levaram às pressas para o hospital, os médicos duvidando que eu escapasse. Escapei, mas não sem danos. Perdi todos os dedos da mão esquerda e três (sobraram o polegar e o mínimo) da direita. Além disso fiquei com o rosto seriamente queimado. Eu já não era bonito antes, mas o resultado final – mesmo depois das operações plásticas – não era agradável de se olhar. Deus, não era nada agradável.
No entanto, nos primeiros meses após o acidente eu não via motivos para estar triste. Aposentei-me com um bom salário. Minha velha tia, com quem eu morava, desvelava-se em cuidados. Preparava os pastéis de que eu mais gostava, cortava-os em pedacinhos que introduzia em minha boca – derramando sentidas lágrimas cuja razão, francamente, eu não percebia. Deves chorar por meu pai – eu dizia – que está morto, por minha mãe que está morta, por meu irmão mais velho que está morto; mas choras por mim. Por quê? Escapei com vida de uma explosão que teria liquidado qualquer um; não preciso mais trabalhar; cuidas de mim com desvelo; de que devo me queixar?
Cedo descobri. Ao visitar certa modista.
Esta senhora, uma viúva recatada mas ardente, me recebia todos os sábados, dia em que os filhos estavam fora. Quando me senti suficientemente forte telefonei explicando minha prolongada ausência e marcamos um encontro.
Ao me ver ficou, como era de se esperar, consternada. Vais te acostumar, eu disse, e propus irmos para a cama. Me amava, e concordou. Logo me deparei com uma dificuldade: o coto (assim eu chamava o que tinha me sobrado da mão esquerda) e a pinça (os dois dedos restantes da direita) não me forneciam o necessário apoio. O coto, particularmente, tinha uma certa tendência a resvalar pelo corpo coberto de suor da pobre mulher. Seus olhos se arregalavam; quanto mais apavorada ficava, mais suava e mais o coto escorregava.
Sou engenhoso. Trabalhando com técnicos e cientistas aprendi muita coisa, de modo que logo resolvi o problema: com uma tesoura, fiz duas incisões no colchão. Ali ancorei coto e pinça. Pude assim amá-la, e bem.
– Não aguentava mais – confessei, depois. – Seis meses no seco!
Não me respondeu. Chorava. – Vais me perdoar, Armando – disse – eu gosto de ti, eu te amo, mas não suporto te ver assim. Peço-te, amor, que não me procures mais.
– E quem vai me atender daqui por diante? – perguntei, ultrajado.
Mas ela já estava chorando de novo. Levantei-me e saí. Não foi nessa ocasião, contudo, que fiquei deprimido. Foi mais tarde; exatamente uma semana depois.
[...]
(SCLIAR, Moacyr. Melhores contos. Seleção de
Regina Zilbermann. São Paulo: Global, 2003. p.
176-177.)
I-O gás no interior do botijão está em CNTP.
II- Se o botijão não suportar a pressão interna e explodir, isto pode ser considerado um processo adiabático.
III- Se houver um grande vazamento no botijão, fazendo que a pressão interna caia repentinamente, sua temperatura cairá, podendo formar cristais de gelo nas suas paredes externas.
IV- Supondo-se que um botijão suporte uma pressão interna máxima de 15 atm e que, na temperatura ambiente de 27 ºC, a pressão interna seja igual a 5 atm e todo o seu conteúdo se encontre no estado gasoso, comportando-se como um gás ideal. Nessas condições, então, o botijão explodirá se for aquecido até 427 ºC.
Com base nas sentenças anteriores, marque a alternativa em que todos os itens estão corretos:
Admita duas amostras de substâncias distintas com a mesma capacidade térmica, ou seja, que sofrem a mesma variação de temperatura ao receberem a mesma quantidade de calor. A diferença entre suas massas é igual a 100 g, e a razão entre seus calores específicos é igual a 6/5.
A massa da amostra mais leve, em gramas, corresponde a:
Considere que, no intervalo de temperatura entre os pontos críticos do gelo e da água, o mercúrio em um termômetro apresenta uma dilatação linear.
Nesse termômetro, o valor na escala Celsius correspondente à temperatura de 313 K é igual a:
A tabela a seguir mostra a quantidade de energia, em joules, contida em porções de massas iguais de alguns alimentos.
O volume de ar, em m3, necessário para essa operação, à pressão atmosférica de 1 atm, é aproximadamente igual a:
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