Termologia

Prévia do material em texto

Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues
1
e-mail: danielhenrique@iftm.edu.br
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 2
Referência
Vol.3
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 3
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues
4
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 5
1. Imagine dois corpos A e B com temperaturas TA e TB , sendo TA > TB . Quando colocamos esses
corpos em contato térmico, podemos afirmar que ocorre o seguinte fato:
a) Os corpos se repelem.
b) O calor flui do corpo A para o corpo B por tempo indeterminado.
c) O calor flui do corpo B para o corpo A por tempo indeterminado.
d) O calor flui de A para B até que ambos os corpos atinjam a mesma temperatura.
e) Não acontece nada.
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 6
2. (AFA-SP) Assinale a alternativa que define corretamente calor.
(a) Trata-se de um sinônimo de temperatura em um sistema.
(b) É uma forma de energia contida nos sistemas.
(c) É uma energia de trânsito, de um sistema a outro, devido à diferença de temperatura entre eles.
(d) É uma forma de energia superabundante nos corpos quentes.
(e) É uma forma de energia em trânsito, do corpo mais frio para o mais quente.
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 7
3. Assinale a alternativa que define de forma correta o que é temperatura:
(a) É a energia que se transmite de um corpo a outro em virtude de uma diferença de
temperatura.
(b) Uma grandeza associada ao grau de agitação das partículas que compõe um corpo, quanto
mais agitadas as partículas de um corpo, menor será sua temperatura.
(c) Energia térmica em trânsito.
(d) É uma forma de calor.
(e) Uma grandeza associada ao grau de agitação das partículas que compõe um corpo, quanto
mais agitadas as partículas de um corpo, maior será sua temperatura.
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 8
4. (FUVEST-SP) Têm-se dois corpos, com a mesma quantidade de água, um aluminizado A e outro
negro N, que ficam expostos ao sol durante uma hora. Sendo inicialmente as temperaturas iguais, é
mais provável que ocorra o seguinte:
(a) Ao fim de uma hora não se pode dizer qual temperatura é maior.
(b) As temperaturas são sempre iguais em qualquer instante.
(c) Após uma hora a temperatura de N é maior que a de A.
(d) De início a temperatura de A decresce (devido à reflexão) e a de N aumenta.
(e) As temperaturas de N e de A decrescem (devido à evaporação) e depois crescem.
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 9
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 10
As moléculas constituintes da matéria apresentam intensas forças de coesão entre si, o que explica seu
baixo grau de agitação térmica. Por isso, um material nesse estado se caracteriza por apresentar forma e
volume bem definidos
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 11
As moléculas têm maior grau de agitação térmica e, portanto, maior mobilidade, pois as forças de coesão não são tão
intensas como no estado sólido. Isso faz com que, embora o volume seja bem definido, os líquidos não tenham forma
definida, adquirindo a do recipiente que os contém.
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 12
As forças de coesão entre as moléculas são pouco intensas, o que determina alto grau de agitação térmica molecular. É por
essa razão que, nesse estado, os materiais não apresentam nem forma nem volume definidos, adaptando-se ao formato e
ocupando todo o volume do recipiente que os contém.
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 13
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 14
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 15
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 16
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 17
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 18
O plasma, também conhecido como quarto estado físico da matéria, é formado quando uma substância no
estado gasoso é aquecida até atingir um valor tão elevado de temperatura que faz com que a agitação térmica
molecular supere a energia de ligação que mantém os elétrons em órbita do núcleo do átomo. Os elétrons
acabam “soltando-se” e a substância torna-se uma massa disforme, eletricamente neutra e formada por
elétrons e núcleos dissociados.
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 19
5. (UFPR) A água pode ser encontrada na natureza nos estados sólido, líquido ou gasoso. Conforme as
condições, a água pode passar de um estado para outro através de processos que recebem nomes
específicos. Um desses casos é quando ela muda do estado gasoso para o líquido. Assinale a alternativa
que apresenta o nome correto dessa transformação.
A) Sublimação.
B) Vaporização.
C) Solidificação.
D) Condensação.
E) Fusão.
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 20
6. (UDESC) Uma companhia de reciclagem comprou algumas toneladas de garrafas PETs (poli (etileno
tereftalato)) de uma Cooperativa de catadores de materiais recicláveis. Antes de o material ser usado,
o laboratório físico-químico desta companhia colheu uma amostra e a submeteu a uma série de
testes. Um desses testes consiste em colocar uma fração da amostra em um equipamento e aquecê-la
até o plástico derreter.
Assinale a alternativa que descreve a transformação que ocorreu com a amostra.
A) A amostra sofreu solidificação, cujo fenômeno é classificado como químico.
B) A amostra foi fundida, cujo fenômeno é classificado como físico.
C) A amostra entrou em ebulição, que é um fenômeno classificado como físico.
D) A amostra sofreu um fenômeno físico denominado condensação.
E) A amostra passou do estado sólido para o estado gasoso, fenômeno denominado sublimação.
21
7. (Enem) Primeiro, em relação àquilo a que chamamos água, quando congela, parece-nos
estar a olhar para algo que se tornou pedra ou terra, mas quando derrete e se dispersa,
esta torna-se bafo e ar; o ar, quando é queimado, torna-se fogo; e, inversamente, o fogo,
quando se contrai e se extingue, regressa à forma do ar; o ar, novamente concentrado e
contraído, torna-se nuvem e nevoeiro, mas, a partir destes estados, se for ainda mais
comprimido, torna-se água corrente, e de água torna-se novamente terra e pedras; e
deste modo, como nos parece, dão geração uns aos outros de forma cíclica.
PLATÃO. Timeu-Crítias. Coimbra: CECH, 2011.
Do ponto de vista da ciência moderna, os "quatro elementos" descritos por Platão
correspondem, na verdade, às fases sólida, líquida, gasosa e plasma da matéria. As
transições entre elas são hoje entendidas como consequências macroscópicas de
transformações sofridas pela matéria em escala microscópica.
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 22
Excetuando-se a fase de plasma, essas transformações sofridas pela matéria, em nível
microscópico, estão associadas a uma:
A) troca de átomos entre as diferentes moléculas do material.
B) transmutação nuclear dos elementos químicos do material.
C) redistribuição de prótons entre os diferentes átomos do material.
D) mudança na estrutura espacial formada pelos diferentes constituintes do material.
E) alteração nas proporções dos diferentes isótopos de cada elemento presente no material.
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 23
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 24
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 25
Termômetro infravermelho.
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 26
27
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 28
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 29
8. Freddie Mercury faz analogia a algo muito quente quando afirma que está:
“queimando pelo céu / Duzentos graus / É por isso que me chamam de Senhor Fahrenheit”.
A escala Fahrenheit é comumente utilizada na Inglaterra, terra natal da banda, e é bem diferente da escala
Celsius, usada no Brasil.
Se uma pessoa estivesse literalmente a 200 graus Fahrenheit, sua temperatura na escala Celsius seria de,
aproximadamente:
a) 47°C
b) 93 °C
c) 100 °C
d) 150 °C
e) 180 °C
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 30
9. Dois termômetros, um graduado na escala Celsius e outro, na escala Fahrenheit, são mergulhados
em um mesmo líquido. A leitura em Fahrenheit supera em 100 unidades a leitura em Celsius. Qual
era a temperatura desse líquido?
10. Em uma escala de temperaturas A, o ponto de gelo equivale a -10°A e, o de vapor, a +40°A. Se uma
temperatura for indicada em um termômetro em Celsius pelo valor22°C, que valor será indicado por outro
termômetro graduado na escala A?
11. Lendo um jornal brasileiro, um estudante encontrou a seguinte notícia:
“Devido ao fenômeno El Niño, o verão no Brasil foi mais quente do que costuma ser, ocorrendo em alguns locais
variações de até 20 °C em um mesmo dia”.
Se essa notícia fosse vertida para o inglês, a variação de temperatura deveria ser dada na escala Fahrenheit.
Que valor iria substituir a variação de 20 °C?
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 31
12. (Mackenzie) Uma escala de temperatura foi criada e batizada com o nome "Escala Mackenzie (°M) ”.
Como parâmetros, foram atribuídas as temperaturas de – 5°M e 245°M para os pontos de fusão e
ebulição da água a nível do mar, respectivamente. A situação descrita acima pode ser observada a partir
do gráfico abaixo, que relaciona a escala Mackenzie com a escala Celsius.
A temperatura, na escala Celsius (°C) que corresponde a 45°M é de 
a) 10 
b) 20 
c) 30 
d) 35 
e) 15 
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 32
m = 4 libras = 1,81 Kg
h = 12 jardas = 10,97 m 
V = 1 pé/s = 30,48 cm/s 
E = m.g.h J 
Equivalente Mecânico do Calor
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 33
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 34
Na respiração celular, 1 g de carboidrato libera, em
média, 4 kcal de energia, mesmo valor liberado por 1 g
de proteína; já a massa correspondente a 1 g de gordura
libera, em média, 9 kcal.
Dieta Protetora = 1.300 Kcal/dia 
Dieta Balanceada = 2.000 Kcal/dia 
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 35
Curva de Aquecimento
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 36
Curva de Resfriamento
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 37
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 38
QA = - 30 cal (O corpo A cedeu 30 calorias) 
QB = + 30 cal (O corpo B recebeu 30 calorias)
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 39
Define-se a capacidade térmica C de um corpo pela razão entre a quantidade de calor Q que ele
troca e a consequente variação de temperatura Δθ sofrida:
A capacidade térmica de um corpo pode ser medida em J/K, no SI, ou em cal/°C.
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 40
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 41
Para cada material, o calor específico depende de seu estado físico. Por
exemplo, para a água, os valores para o calor específico sensível, sob pressão
normal, são os seguintes:
• água sólida (gelo): c = 0,50 cal/(g.°C)
• água líquida: c = 1,0 cal/(g.°C)
• água gasosa (vapor): c = 0,48 cal/(g.°C)
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 42
De acordo com a fórmula, o sinal da quantidade de calor Q será determinado pelo sinal da
variação de temperatura Δθ. Assim
Capacidade térmica X Calor específico
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 43
Para as mudanças de estado da água, sob condições normais, os valores do calor específico
latente são os seguintes:
• fusão do gelo: Lf = 80 cal/g
• vaporização da água: Lv = 540 cal/g
• solidificação da água: Ls = −80 cal/g
• condensação do vapor: Lc = −540 cal/g
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 44
13. Quanto de calor necessitam receber 100 g de gelo para serem aquecidos de - 30 °C a 10 °C? A
pressão atmosférica é constante e normal. Dados: calor específico do gelo = 0,50 cal/g °C; calor
latente de fusão do gelo = 80 cal/g; calor específico da água = 1,0 cal/g °C
14. Um professor de Física recebeu de um aluno uma amostra de 50 gramas de um sólido. Foi para o
laboratório, provocou um aquecimento contínuo e representou os dados obtidos em um diagrama
temperatura (θ) x quantidade de calor recebido (Q).
A partir dos dados que podem ser retirados do diagrama, responda: a) O que ocorre no intervalo entre 400 cal e
500 cal de calor recebido? b) Quais os valores dos calores específico e latente nos três trechos representados no
diagrama?
Prof.Dr.Daniel Henrique Rodrigues 45
15. Duas opções de aquecedor, um elétrico e outro solar, foram projetadas para uma piscina de 10 mil litros.
O aquecedor elétrico tem potência de 5.000 W, e o aquecedor solar de 80 W/m2 tem potência proporcional à
área do aquecedor. Suponha que se deseje aumentar a temperatura da água da piscina de 28 °C para 38 °C,
fornecendo uma sensação de leve calor aos usuários. Considere o valor do calor específico da água de 1
cal/(g.°C).
a) Quanta energia é necessária nesse processo de aquecimento?
b) Qual é a área mínima do aquecedor solar para que o tempo de aquecimento da água seja equivalente ao
tempo gasto pelo aquecedor elétrico?
c) Aponte as vantagens e as desvantagens das duas opções de aquecedor.