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Termodinâmica

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As escalas termodinâmicas são representações do grau de agitação das moléculas de um corpo. Independentemente da escala estudada, as leituras termométricas devem representar da mesma maneira as variações de temperatura em um corpo, cada uma à sua maneira. Para tanto, é necessário estabelecer uma escala termométrica a partir de fenômenos termodinâmicos bem definidos, utilizando-os como marcos comparativos. Sobre os conceitos de termometria, assinale a alternativa CORRETA:
A) Escalas termométricas podem também ser estabelecidas a partir de distribuições aleatórias de valores numéricos, o que faz com que a preocupação com marcos termodinâmicos seja uma observação descartável.
B) A razão pela escolha de marcos físicos como critérios de estabelecimento de escalas termométricas reside no próprio estabelecimento das escalas, o que indica que a escolha por diferentes marcos físicos refletiria em alterações nas dimensões das escalas termométricas.
C) Uma vez que fenômenos físicos são tomados como marcos comparativos para o estabelecimento de uma determinada escala termométrica, não é necessário se preocupar com os valores absolutos das diferenças de temperatura entre tais marcos, de uma escala para outra, uma vez que os intervalos de graduação se dão de tal forma a compensá-los.
D) Para que duas ou mais escalas termométricas descrevam com precisão e consistência a natureza termodinâmica dos corpos, é imprescindível que todas apresentem intervalos igualmente espaçados entre os pontos de suas escalas.
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Prof. Roberta Pires

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Prof. Roberta Pires

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Respostas

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Vamos analisar cada uma das alternativas para identificar a correta: A) Escalas termométricas podem também ser estabelecidas a partir de distribuições aleatórias de valores numéricos, o que faz com que a preocupação com marcos termodinâmicos seja uma observação descartável. Essa afirmação é incorreta, pois as escalas termométricas devem ser baseadas em marcos físicos bem definidos, não em distribuições aleatórias. B) A razão pela escolha de marcos físicos como critérios de estabelecimento de escalas termométricas reside no próprio estabelecimento das escalas, o que indica que a escolha por diferentes marcos físicos refletiria em alterações nas dimensões das escalas termométricas. Essa afirmação é verdadeira, pois a escolha de marcos físicos realmente influencia as dimensões das escalas. C) Uma vez que fenômenos físicos são tomados como marcos comparativos para o estabelecimento de uma determinada escala termométrica, não é necessário se preocupar com os valores absolutos das diferenças de temperatura entre tais marcos, de uma escala para outra, uma vez que os intervalos de graduação se dão de tal forma a compensá-los. Essa afirmação é enganosa, pois os valores absolutos são importantes para a precisão das escalas. D) Para que duas ou mais escalas termométricas descrevam com precisão e consistência a natureza termodinâmica dos corpos, é imprescindível que todas apresentem intervalos igualmente espaçados entre os pontos de suas escalas. Essa afirmação é verdadeira, pois a consistência nas escalas é fundamental para comparações precisas. Após a análise, a alternativa correta é: B.

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Imagine que desejamos homenagear Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832), famoso cientista francês que contribuiu para o entendimento da termodinâmica com seus estudos sobre máquinas térmicas e que podemos então estabelecer aqui uma escala termométrica que leve o nome do pesquisador. Supondo que nessa nova escala a água funde a 25 °Car e evapora a 170 °Car, estabeleça uma relação entre a escala Carnot (°Car) e as escalas Celsius (°C) e Kelvin (K).
Sobre o exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) T_Car=(145/100) T_C+50.
( ) T_Car=(100/145) T_C+50.
( ) T_Car=(100/145)(T_K+255.91).
( ) T_Car=(145/100)(T_K-255.91).
A- F - V - V - F.
B- V - F - V - F.
C- V - F - F - V.
D- F - V - F - V.

O ponto triplo da água é uma posição no diagrama pressão versus temperatura que reflete uma coexistência de três fases distintas da água, sendo essas fases a sólida, a líquida e a gasosa. Esse é um ponto que ocorre próximo do congelamento e a uma fração da pressão atmosférica. Sobre os conceitos que dão base à termodinâmica do ponto triplo, observe o gráfico a seguir e assinale a alternativa CORRETA que descreve um deslocamento real no gráfico:
A) Distanciando-nos do ponto triplo rumo a uma pressão mais alta, mantendo a temperatura em um nível constante, forçamos o sistema a se deslocar para uma condição de total existência em estado sólido. B) Distanciando-nos do ponto triplo rumo a uma pressão mais baixa, mantendo a temperatura em um nível constante, forçamos o sistema a se deslocar para uma condição de total existência em estado gasoso. C) Distanciando-nos do ponto triplo rumo a uma temperatura mais elevada, mantendo a pressão em um nível constante, forçamos o sistema a se deslocar para uma condição de total existência em estado gasoso. D) Distanciando-nos do ponto triplo rumo a uma pressão mais baixa, mantendo a temperatura em um nível constante, forçamos o sistema a se deslocar para uma condição de total existência em estado sólido.

As escalas termométricas são os instrumentos com os quais somos capazes de realizar medições sobre a temperatura dos corpos. Elas têm uma importância contundente no desenvolvimento da termodinâmica, pois estabelecem as bases sobre as quais toda a teoria foi, posteriormente, construída.
Sobre a termometria, analise as sentenças a seguir: I- Quando consideramos a relação das temperaturas nas escalas Kelvin e Celsius, percebemos que estas apresentam uma razão constante de cinco nonos, deslocadas entre si em 273.15 pontos de graduação. II- Quando consideramos a relação das temperaturas nas escalas Kelvin e Fahrenheit, percebemos que estas apresentam uma razão constante de cinco nonos, deslocadas entre si em 255.37 pontos de graduação. III- Quando consideramos a relação das temperaturas nas escalas Kelvin e Celsius, percebemos que a segunda contém o conceito de zero absoluto, a temperatura T_C=0° C, abaixo da qual nenhum valor pode ser, alcançado, por motivos teóricos. IV- Quando consideramos a relação das temperaturas nas escalas Fahrenheit e Celsius, percebemos que estas apresentam uma razão constante de nove quintos, deslocadas entre si em 32 pontos de graduação. Assinale a alternativa CORRETA:
A As sentenças I e III estão corretas.
B As sentenças II e IV estão corretas.
C As sentenças I e IV estão corretas.
D As sentenças II e III estão corretas.

A dilatação e a contração dos corpos são fenômenos investigados pela termodinâmica, um ramo da física dedicado ao entendimento do comportamento desses corpos quando submetidos a variações de temperatura e a processes de troca de calor. Sobre os conceitos termodinâmicos relacionados à dilatação e à contração dos corpos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
( ) A água apresenta um comportamento anômalo em termos dos efeitos de contração e dilatação, causados por uma variação em sua temperatura. É sabido que à temperatura de 4 ºC seu volume encontra um valor de máximo global, tornando a diminuir à medida que a temperatura aumenta.
( ) O coeficiente de dilatação térmica é uma quantidade parametrizada pelas dimensões iniciais de um corpo e estando associado à eficiência este corpo incorre em uma variação em suas dimensões, quando submetido a uma variação em sua temperatura.
( ) É graças ao comportamento anômalo da água, frente às condições que ocasionam sua dilatação ou contração que a fauna marinha consegue sobreviver em ambientes de altas latitudes. O gelo formado à temperatura de 4 ºC tem sua densidade mais baixa, e por isso flutua até a superfície, deixando livre a parte inferior da água, para a proliferação da vida.
( ) A água apresenta um comportamento anômalo em termos dos efeitos de contração e dilatação, causados por uma variação em sua temperatura. É sabido que à temperatura de 4 ºC, sua densidade encontra um valor de máximo global, tornando a diminuir à medida que a temperatura aumenta.
A- V - V - V - V.
B- F - V - F - V.
C- F - F - F - F.
D- V - F - V - F.

O processo de medição da temperatura de um corpo pode ser influenciado pela maneira como nossos órgãos sensoriais assimilam a informação térmica e a processam em nosso cérebro. Sobre os conceitos de temperatura e as técnicas para medi-lo objetivamente, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
( ) O termômetro de mercúrio mede a temperatura de um corpo ao calcular a energia cinética média das partículas dessa substância que o permeia.
( ) As escalas Celsius e Kelvin apresentam a mesma variação térmica, pois ambas consideram o mesmo espaçamento entre fenômenos termodinâmicos, considerados como marcos para o estabelecimento de seus valores.
( ) As escalas termométricas derivam de uma relação de proporcionalidade inversa entre a variação da temperatura de um e da pressão correspondente a que este se encontra submetido.
( ) A unificação das escalas termométricas para o uso cotidiano tem o intuito de facilitar o uso de instrumentos de medidas pelo cidadão comum, entretanto há países que não adotaram tal unificação, o que apesar de não impossibilitar as interações comerciais entre tais países, demanda uma atenção a essa peculiaridade.
A- V - F - F - F.
B- V - V - F - V.
C- F - F - V - V.
D- F - V - F - V.

Considere um cilindro de volume inicial V_0, submetido a uma fonte de calor. A base do cilindro não sofre nenhuma dilatação, mantendo sua área A_0, entretanto sua altura h é livre para corresponder aos efeitos esperados pela dilatação. Sobre as informações disponibilizadas e a teoria que dá suporte à teoria da dilatação dos corpos, assinale a alternativa CORRETA que apresenta como a altura h do cilindro varia com a temperatura:
A) h(T)= h_0 (1+3 alpha Delta T). B) h(T)= h_0 (1+e^alpha Delta T ). C) h(T)= h_0 (1+alpha Delta T). D) h(T)= h_0 (1+2 alpha Delta T).

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