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CAPÍTULO 17 Temperatura e Calor Usualmente o resfriamento de um material faz com que ele se contraia. No caso da água, há uma faixa de temperatura (0 a 4C) na qual ocorre o contrário!!! Este fenômeno exótico molda o clima do nosso planeta e permite a existência da vida nele. Como?!?!?! Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. 2013. A escala Kelvin é definida utilizando um termômetro de gás a volume constante, com pouquíssimo gás, isso é, no limite em que a densidade do gás tende a zero. A importância prática de se utilizar pouco gás é TC a) fazer com que a escala não dependa do gás utilizado. b) diminuir o custo da construção do termômetros. c) tornar mais seguro o uso do termômetro. d) fazer com que a escala Kelvin tenha uma relação linear com a escala Celsius. Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: a No Deserto do Sahara a temperatura pode chegar a 50C durante o dia e cair a -5C à noite. Uma variação de 55C!! Na escala Kelvin essa variação é de TC a) 55 K b) 268 K c) 273 K d) 323 K e) 428 K Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: a É correto afirmar que a “lei zero” da termodinâmica TC a) estabelece que a energia total de um sistema de dois corpos termicamente isolado é conservada. b) estabelece que a temperatura é um “indicador” de equilíbrio térmico, isto é, que corpos em equilíbrio térmico têm a mesma temperatura. c) define a escala Kelvin de temperatura a partir de medidas de temperatura com um termômetro de gás a volume constante. Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: b Duas barras de alumínio, uma com comprimento de 2 m e a outra com 3 m, passam pelo mesmo aumento de temperatura. Nesse processo, o comprimento TC a) da barra maior aumenta mais. b) das duas barras tem aumento igual. c) da barra menor aumenta mais. Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: a Ainda as mesmas duas barras de alumínio, uma com comprimento de 2 m e a outra com 3 m, que passam pelo mesmo aumento de temperatura. Nesse processo quantas vezes a barra maior aumenta em relação à barra menor? TC a) 2 vezes mais. b) 1,5 vezes mais. c) 3 vezes mais. d) ~ 0,6 vezes mais. e) Impossível saber sem conhecer detalhes do tipo de material. Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: b Considere a placa metálica com um furo circular ilustrada abaixo. Quando ela é uniformemente aquecida, o diâmetro do furo TC a) aumenta. b) diminui. c) permanece constante. Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: a A figura abaixo ilustra as vigas de aço da estrutura de prédio. Uma vez que a temperatura varia ao longo do ano, é vital que haja uma separação (d) entre elas. De forma sensata, isso é, com segurança e sem exagero, estime de quanto dever ser essa separação. 20m 20m d a) Alguns Ängstroms. b) Alguns micrômetros. c) Alguns milímetros. d) Alguns centímetros. e) Alguns metros. Prob Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: d Ao ser aquecido o comprimento de um trilho de aço aumenta de 0,1 %. É correto afirmar que o aumento percentual do volume desse corpo TC a) é menor que 0,1 %. b) é igual a 0,1 % c) é maior que 0,1 % d) depende da sua forma e volume Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: c Denomina-se calor a) a energia cinética total dos átomos e moléculas que compõem um corpo. b) o fluido transferido de um corpo mais quente para outro mais frio quando esses são colocados em contato. c) a energia de agitação das moléculas (que é sinônimo de temperatura). d) a soma da energia vibracional dos átomos e moléculas que compõem um corpo. e) a energia transferida de um corpo mais quente para um mais frio, devido a esta diferença de temperatura. TC Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: e É correto dizer que a) O conteúdo de calor de um corpo pode mudar. b) a transferência de calor para um corpo sempre provoca mudança na sua temperatura. c) a temperatura de um corpo pode mudar mesmo que ele não troque calor com a sua vizinhança. d) corpos quentes têm mais calor que corpos mais frios. e) corpos quentes têm menos calor que corpos mais frios. TC Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: c Para um gás qualquer, é correto afirmar que a relação entre o seu calor específico a pressão constante (cP) e a volume constante (cV) é TC Dica: Considere duas amostras idênticas recebendo o mesmo calor. Uma delas é mantida a volume constante e a outra pressão constante. Gás dQ Pistão livre (pressão fixa) m dT = ? Gás dQ Pistão colado (volume fixo) dT = ? a) cP > cV b) cP = cV c) cP < cV d) Depende. Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: a A tabela abaixo contém dados sobre etanol e etilenoglicol. Substância Massa molar (g/mol) Calor específico (J/kg) Etanol 46,1 2,428 Glicol de etileno 62,0 2,386 Com base nos dados acima, podemos afirmar que Prob a) o calor específico molar do etanol é maior que o do etilenoglicol. b) o calor específico molar do etanol é menor que o do etilenoglicol. c) não há como saber qual tem o maior calor específico molar. Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: b Um copo contendo gelo é envolvido em um cobertor grosso. Ao lado dele há um copo idêntico, contendo a mesma quantidade de gelo, porém exposto ao ar. É correto afirmar que o gelo fundirá TC a) primeiro no copo envolto no cobertor. b) primeiro no copo sem o cobertor. c) simultaneamente nos dois copos. Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: b Se um bloco de gelo com temperatura abaixo de 0oC é colocado em contato com uma massa de vapor d’água com temperatura acima de 100oC, após o equilíbrio pode-se haver: TC a) Apenas gelo. b) Gelo e água. c) Gelo e vapor. d) Apenas água. e) Água e vapor. f) Apenas vapor. g) Todas as opções são possíveis. h) Todas as opções (menos uma delas) são possíveis. Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: h Um bloco de gelo a 0oC é aquecido a uma taxa de transferência de calor que cresce linearmente no tempo e cujo valor é zero em t = 0. Qual a expressão da quantidade de água formada ao longo do tempo? PROB a) 𝑚 𝑡 = 𝑐 2𝐿𝑓 𝑡2, onde c é uma constate. b) 𝑚 𝑡 = 𝑄 𝐿𝑓 𝑡. c) 𝑚 𝑡 = 𝑄 𝐿𝑓 . d) 𝑚 𝑡 = 𝑄 𝐿𝑓 ln(𝑡). e) Não é possível determinar. Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: a A diferença de temperatura entre dois corpos é um parâmetro relevante para se determinar a taxa de transferência de calor entre eles, quando o mecanismo de transmissão de calor for a) condução. b) convecção. c) radiação. d) todos os três mecanismos.e) condução e convecção. TC Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: d Em uma manhã fria uma pessoa espera por um ônibus ao ar livre. Subitamente uma brisa começa a soprar. É correto afirmar que assim que o vento começa a pessoa TC a) sentirá mais frio, pois a temperatura do ar diminui. b) sentirá mais frio, apesar da temperatura do ar continuar a mesma. c) terá a mesma sensação térmica, pois a temperatura do ar continua a mesma. d) terá a mesma sensação térmica, apesar da temperatura do ar diminuir. Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: b Os melhores isolantes térmicos são materiais como o isopor, contendo quantidade significativa de ar aprisionado no seu interior. Curiosamente, podemos obter um isolamento melhor utilizando isopor do que usando simplesmente ar. Isso se explica pelo fato de que a) a matriz sólida do isopor tem uma condutividade térmica menor que o ar. b) a condutividade térmica do ar é extremamente baixa. c) no ar imobilizado no isopor praticamente não há transferência de calor por convecção. TC Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: c Em uma barra condutora são fixadas as temperaturas nas extremidades como na figura abaixo com Th > Tc. O perfil de temperatura é linear (calcule!). Trocando a barra por outra que é isolante o que muda no perfil de temperatura? Th Tc barra a) Nada. b) As extremidade da esquerda aumenta a T e da direita diminui. c) A extremidade da esquerda diminui a T e a da direita aumenta. d) Muda o perfil, mas não é possível saber sem mais informações. TC Departamento de Física da UFV – Álvaro J. M. Neves; Alvaro V. N. de C. Teixeira. Resp.: a
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