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Termodinâmica

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Suponha que você tenha encontrado um bloco de 1 kg de um material metálico. Observa-se que para alterar a medida de sua temperatura em 90 K, é necessário conceder ao material cerca de 34830 J. Sobre a fenomenologia que suporta a teoria do calor e da temperatura, analise o quadro a seguir e assinale a alternativa CORRETA:
A O metal é o mercúrio.
B O metal é o alumínio.
C O metal é o cobre.
D O metal é a prata.
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Avaliação Final (Objetiva) - fisica e Mecânica experimental
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Avaliação Final (Objetiva) - fisica e Mecânica experimental

UNIASSELVI

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há 9 meses

Para resolver essa questão, precisamos calcular a capacidade térmica específica do material metálico. A fórmula que relaciona a quantidade de calor (Q), a massa (m), a variação de temperatura (ΔT) e a capacidade térmica específica (c) é: \[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \] Dado que: - \( Q = 34830 \, J \) - \( m = 1 \, kg \) - \( \Delta T = 90 \, K \) Podemos rearranjar a fórmula para encontrar \( c \): \[ c = \frac{Q}{m \cdot \Delta T} \] Substituindo os valores: \[ c = \frac{34830 \, J}{1 \, kg \cdot 90 \, K} \] \[ c = \frac{34830}{90} \] \[ c \approx 387 \, J/(kg \cdot K) \] Agora, vamos comparar esse valor com as capacidades térmicas específicas dos metais mencionados: - Mercúrio: aproximadamente 138 J/(kg·K) - Alumínio: aproximadamente 900 J/(kg·K) - Cobre: aproximadamente 385 J/(kg·K) - Prata: aproximadamente 235 J/(kg·K) O valor calculado de aproximadamente 387 J/(kg·K) é muito próximo do valor do cobre. Portanto, a alternativa correta é: C O metal é o cobre.

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Considere uma barra de metal submetida a uma dada variação de temperatura de 15 K, de modo que ao fim do processo, o comprimento final da barra é 12% maior que aquele inicial L_0. A teoria termodinâmica dá suporte à dilatação ou à contração térmica dos corpos após calcular o coeficiente de dilatação linear.
Sobre a teoria termodinâmica, que dá suporte ao estudo da dilatação e contração dos corpos, analise as sentenças a seguir:
I- Trata-se de uma barra metálica que sofre um processo de dilatação térmica.
II- Trata-se de uma barra metálica que sofre um processo de contração térmica.
III- O coeficiente de expansão linear do problema proposto é 0.075 K^(-1).
IV- O coeficiente de expansão linear do problema proposto é 0.80 K^(-1).
a) As sentenças I e III estão corretas.
b) As sentenças II e IV estão corretas.
c) As sentenças I e II estão corretas.
d) As sentenças III e IV estão corretas.

Suponha que você esteja trabalhando no projeto de um revestimento cerâmico para cobrir uma peça tubular de um motor que opera em alta temperatura, mas cujo calor cedido ao ambiente pode danificar o mecanismo e torná-lo menos eficiente.
Para evitar também o superaquecimento do material é aceitável para a peça uma perda limiar de calor de 420 J/s, que será revestida por uma camada cerâmica de área 1.2 m^2. Sabendo que a diferença de temperatura entre o interior e o exterior do tubo pode atingir no máximo 100 K e que a condutividade térmica do material cerâmico que o reveste é de 0.04 W/mK, analise as sentenças a seguir:
I- A espessura da camada cerâmica deverá ter 1.1 cm.
II- Quanto maior o valor da condutividade térmica do revestimento, maior será o isolamento térmico do material revestido.
III- Após um minuto de uso, a quantidade de calor cedida ao ambiente será de 25200 J.
IV- A potência térmica cedida pela peça ao ambiente será de 420 W.
a) As sentenças I, III e IV estão corretas.
b) As sentenças II e IV estão corretas.
c) As sentenças I e II estão corretas.
d) As sentenças II e III estão corretas.

A energia interna dos corpos e sua eficiência em absorver ou emitir calor é estudada com o auxílio do conceito de capacidade térmica.
Sobre o conceito de capacidade térmica, a pressão e a volume constantes, analise as sentenças a seguir:
I- A capacidade térmica de um corpo mede a quantidade de calor a que ele pode ser submetido, antes que uma mudança de fase atue sobre ele.
II- A capacidade molar a volume constante representa o calor absorvido ou emitido por um mol de determinado material, para alterar em 1 K sua temperatura, mantendo inalterado seu volume.
III- A capacidade molar à pressão constante representa o calor absorvido ou emitido por um mol de determinado material, para alterar em 1 K sua temperatura, mantendo inalterada sua pressão.
IV- A capacidade térmica de um determinado material está relacionada à quantidade de calor necessária a ser absorvida ou emitida, para que uma unidade de temperatura do objeto perca uma unidade de massa.
a) As sentenças III e IV estão corretas.
b) As sentenças II e III estão corretas.
c) Somente a sentença I está correta.
d) As sentenças II e IV estão corretas.

Os corpos que absorvem ou emitem calor passam por transformações drásticas em suas propriedades, principalmente naquelas que definem a equação de estado (P,V,T).
Sobre os processos termodinâmicos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) O índice adiabático representa uma quantidade adimensional que nos diz, por exemplo, quanto a mais de calor deve ser adicionado a um sistema termicamente isolado e com êmbolo livre para se mover (Volume variável), em comparação ao caso com êmbolo fixo (Volume constante), para atingirmos uma determinada temperatura.
( ) Tomando o mesmo número de mols de dois gases ideais distintos, aquele que apresentar uma menor capacidade térmica, a pressão constante será aquele cuja energia interna terá o maior intervalo de variação, considerando-se a mesma variação de temperatura.
( ) Tomando o mesmo número de mols de dois gases ideais distintos, aquele que apresentar uma maior capacidade térmica a volume constante será aquele cuja energia interna terá o maior intervalo de variação, considerando-se a mesma variação de temperatura.
( ) O trabalho realizado por um sistema, para movê-lo por uma determinada variação positiva de temperatura é equivalente à diferença entre os calores absorvidos pela pressão e o volume constantes.
a) V - V - F - V.
b) V - F - V - V.
c) F - V - V - V.
d) F - F - V - F.

A teoria dos gases ideais é fundamental para o seu entendimento, ela faz determinadas considerações que nos possibilitam predizer o comportamento de tais gases sob determinadas circunstâncias.
Sobre a teoria termodinâmica e os conceitos que sustentam a descrição dos seus processos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) Manter temperatura do gás constante durante todo o processo reduz o sistema ao modelo de Boyle.
( ) A razão entre as pressões, antes e depois de cada processo, será inversamente proporcional à razão entre as temperaturas.
( ) A razão entre as pressões, antes e depois de cada processo, será inversamente proporcional à razão entre os volumes.
( ) Manter a temperatura do gás constante durante todo o processo reduz o sistema ao modelo de Charles.
A F - F - V - F.
B V - F - F - F.
C V - F - V - F.
D V - V - V - V.

O processo de expansão adiabática de um gás ideal envolve o aumento do seu volume, preservando a troca de calor entre o sistema e o ambiente externo.
Sobre os processos termodinâmicos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) Quando um processo de expansão adiabática ocorre, há um rearranjo em todas as variáveis (P,V,T) da equação de estado que descreve o gás.
( ) Um processo adiabático ocorre quando não há alteração nas temperaturas envolvidas, que se mantêm constantes graças ao isolamento térmico do sistema, que prevê trocas de calor.
( ) O trabalho realizado por ou pelo gás, em uma expansão adiabática é calculado a partir do produto da variação da pressão do gás pela variação do volume que ele ocupa.
( ) A introdução do conceito de índice adiabático revela uma relação logarítmica entre as pressões e os volumes envolvidos em uma expansão adiabática.
a) F - F - F - V.
b) V - F - V - F.
c) F - V - V - V.
d) V - V - V - F.

Os fenômenos termodinâmicos estão presentes em todos os momentos de nossa vida, sendo importante conhecê-los para entendimento do mundo em que vivemos.
Sobre o conceito de equilíbrio térmico e a lei zero da termodinâmica, analise as sentenças a seguir:
I- Quando dois corpos em contato se encontram a diferentes temperaturas, calor fluirá do corpo com a temperatura mais alta para o corpo com a temperatura mais baixa, por meio do choque entre as moléculas constituintes de ambos os corpos, até que a energia cinética média das moléculas em ambos os corpos se iguale. A esse processo damos o nome de equilíbrio térmico.
II- Sempre que dois corpos entram em contato, eles invariavelmente começam a transferir energia cinética, até o momento em que os calores em cada um deles se equilibram. A esse fenômeno damos o nome de equilíbrio térmico.
III- Um termômetro tem a função de calcular o fluxo de calor proveniente de um corpo A, em contato com um corpo B, ele faz isso ao mensurar a energia cinética média das partículas em cada corpo, identificando qualquer desequilíbrio.
IV- A função dos termômetros é aquela de quantificar a temperatura de um corpo ou fluido, entretanto essa ação é comumente realizada de forma indireta. Um termômetro de mercúrio, por exemplo, mede a temperatura de um corpo a partir da dilatação térmica que a troca de calor entre o objeto cuja temperatura se deseja medir e o instrumento, durante os instantes de contato.
a) As sentenças I e IV estão corretas.
b) Somente a sentença II está correta.
c) Somente a sentença I está correta.
d) As sentenças II, III e IV estão corretas.

Imagine que desejamos homenagear Rudolf Julius Emanuel Clausius (1822-1888), famoso cientista francês que contribuiu para o entendimento da termodinâmica com seus estudos sobre calor e que podemos então estabelecer aqui uma escala termométrica que leve o nome do pesquisador.
Supondo que nessa nova escala a água funde a 250 °Cla e evapora a 1700 °Cla, estabeleça uma relação entre a escala Clausius (°Cla) e as escalas Celsius (°C) e Kelvin (K). Sobre o exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
( ) T_Car=(10/145) T_C-250.
( ) T_Car=(145/10) T_C+250.
( ) T_Car=(10/145)(T_K+255.91).
( ) T_Car=(145/10)(T_K-255.91).
a) V - F - V - F.
b) F - V - F - V.
c) V - F - F - V.
d) F - V - V - F.

A equação de estado dos gases ideais é uma expressão que tira proveito do conceito de gás ideal também das observações expressas pelas leis de Charles e Boyle, entre outras.
Sobre a fenomenologia que suporta a teoria dos gases ideais, assinale a alternativa CORRETA:
a) O comportamento dos gases ideais é descrito pela lei homônima, que estabelece que a relação de proporcionalidade entre a pressão e o volume de um gás e a proporcionalidade inversa entre estes e a temperatura.
b) Boyle demonstrou que a pressão e o volume de um fluido mantêm entre si uma relação constante de proporcionalidade direta. O que implica que a qualquer momento, uma variação na pressão do gás gerará uma variação proporcional no seu volume.
c) A lei dos gases ideais expressa uma relação entre as grandezas (P,V,T) de um sistema e mostra como o rearranjo de tais quantidades é limitado ao valor da constante dos gases ideais, ou a um múltiplo dela.
d) Charles demonstrou que a temperatura e o volume de um fluido mantêm entre si uma relação constante de proporcionalidade inversa. O que implica que a qualquer momento, uma variação na temperatura do gás gerará uma variação inversamente proporcional no seu volume.

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