T 2.1 - Termodinâmica - Temperatura e Calor

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LISTA DE EXERCÍCIOS DE FÍSICA TERMODINÂMICA Prof. Max Montagnoli Steiner. Temperatura e Calor. 1. (ENEM 2010) Em nosso cotidiano, utilizamos as palavras “calor” e “temperatura” de forma diferente de como elas são usadas no meio científico. Na linguagem corrente, calor é identificado como “algo quente” e temperatura mede a “quantidade de calor de um corpo”. Esses significados, no entanto, não conseguem explicar diversas situações que podem ser verificadas na prática. Do ponto de vista científico, que situação prática mostra a limitação dos conceitos corriqueiros de calor e temperatura? a) A temperatura da água pode ficar constante durante o tempo em que estiver fervendo. b) Uma mãe coloca a mão na água da banheira do bebê para verificar a temperatura da água. c) A chama de um fogão pode ser usada para aumentar a temperatura da água em uma panela d) A água quente que está em uma caneca é passada para outra caneca a fim de diminuir sua temperatura. e) Um forno pode fornecer calor para uma vasilha de água que está em seu interior com menor temperatura do que a dele. 2. (UFP-RS) Considere as afirmações a seguir: I. Quando dois corpos estão em equilíbrio térmico, ambos possuem a mesma quantidade de calor. II. Quando dois corpos estão em equilíbrio térmico, ambos possuem a mesma temperatura. III. Calor é transferência de temperatura de um corpo para outro. IV. Calor é uma forma de energia em trânsito. Das afirmações acima, pode-se dizer que: a) I, II, III e IV são corretas. b) I, II, III são corretas. c) I, II e IV são corretas. d) II e IV são corretas. e) II e III são corretas. 3. (MACKENZIE-SP) O célebre físico irlandês William Thomson, que ficou mundialmente conhecido pelo título de lorde Kelvin.

Entre tantos trabalhos que desenvolveu “criou” a escala termométrica absoluta. Essa escala, conhecida por escala Kelvin, consequentemente não admite valores negativos, e para tanto, estabeleceu como zero o estado de repouso molecular. Conceitualmente sua colocação é consistente, pois a temperatura de um corpo se refere à medida: a) da quantidade de movimento das moléculas do corpo. b) da quantidade de calor do corpo. c) da energia térmica associada ao corpo.

d) da energia térmica das moléculas do corpo. e) do grau de agitação das moléculas do corpo. 4. (UEPB-PB) Numa aula de Física, um aluno é convocado para explicar fisicamente o que acontece quando um pedaço de ferro quente é colocado dentro de recipiente contendo água fria. Ele declara: “ o ferro é quente porque contém muito calor. A água é mais fria que o ferro porque contém menos calor que ele. Quando os dois ficam juntos, parte do calor contido no ferro passa para a água, até que eles fiquem com o mesmo nível de calor… e, é aí que eles ficam em equilíbrio”. Tendo como referência as declarações do aluno e considerando os conceitos cientificamente corretos, analise as seguintes proposições: I. Segundo o conceito atual de calor, a expressão: “ O ferro é quente porque contém muito calor”, está errada. II. Em vez de declarar: “… parte do calor contido no ferro passa para a água”, o aluno deveria dizer que “ existe uma transferência de temperatura entre eles”. III. “ … até que eles fiquem com o mesmo nível de calor…e, aí é que eles ficam em equilíbrio” correto, pois quando dois corpos atingem o equilíbrio térmico seu calores específicos se igualam. Assinale a alternativa correta: a) Todas as proposições são verdadeiras. b) Apenas a proposição I é verdadeira. c) Apenas a proposição II é verdadeira. d) Apenas a proposição III é verdadeira. e) Apenas as proposições I e III são verdadeiras. 5. (UNIFESP-SP) O SI (Sistema Internacional de unidades) adota como unidade de calor o joule, pois calor é energia. No entanto, só tem sentido falar em calor como energia em trânsito, ou seja, energia que se transfere de um corpo a outro em decorrência da diferença de temperatura entre eles. Assinale a afirmação em que o conceito de calor está empregado corretamente. a) A temperatura de um corpo diminui quando ele perde parte do calor que nele estava armazenado. b) A temperatura de um corpo aumenta quando ele acumula calor. c) A temperatura de um corpo diminui quando ele cede calor para o meio ambiente. d) O aumento da temperatura de um corpo é um indicador de que esse corpo armazenou calor. e) Um corpo só pode atingir o zero absoluto se for esvaziado de todo o calor nele contido. 6. O ataque terrorista contra o World Trade Center, ocorrido em 11 de setembro de 2001, na cidade de Nova York, EUA, foi um divisor de águas no modo como entendemos o terrorismo e a invulnerabilidade das grandes potências. O World Trade Center era um complexo de 7 torres e ocupava 64.750 m² na ilha de Manhattan. As duas torres principais 110 andares cada uma e foram atingidas por aviões. A altura do WTC-1 era de 417 m e o WTC-2 tinha 2 m a menos. “[…] Foram os incêndios, combinados com uma característica biotecnológica dos arranha-céus, que os puseram abaixo. No impacto, cada área atingida alcançou imediatamente a temperatura de 450 graus Celsius, o ponto de combustão do querosene de aviação. Cada Boeing levava combustível suficiente para voar por mais 4000 quilômetros – ou para queimar por algumas horas. Divisórias e moveis de madeira e

plástico incendiaram-se também. A temperatura chegou aos 1000 graus. O aço não se funde nesse ponto, mas perde dureza, [...]” (Atentado terrorista nos Estados Unidos, Portal Brasil. Disponível em: . Acesso em: 6 dez. 2012). “[…] Aqueles que apoiam a versão oficial, como Thomas Eager, professor de engenharia de materiais e sistemas de engineering no MIT, argumentam habitualmente que o colapso deve ser explicado pelo calor dos fogos por que a perda de capacidade de suportar cargas provocada pelos buracos nas torres era demasiado pequena. A transferência de carga teria estado dentro da capacidade das torres. Uma vez que o aço utilizado nos edifícios deve ser capaz de suportar cinco vezes a sua carga normal, Eager conclui que o aço das torres só podia ter entrado em colapso se aquecido ao ponto de perder ‘80 por cento da sua força’, em torno de 1300ºF (707,4ºC). Eager acredita que foi isso que aconteceu, embora os fogos não parecessem ser suficientemente extensos e intensos, desprendendo rapidamente fumo e negro e relativamente poucas chamas. [...]” (11 de setembro de 2001. Gpopai (Grupo de Pesquisa em Políticas Públicas para o Acesso à Informação). Disponível em: . Acesso em: 11 mar. 2013).

De acordo com os textos, qual foi aproximadamente a temperatura absoluta atingida em que se deu início o desabamento das torres? (Em Kelvin). 7. Leia os dois poemas a seguir, nos quais foram destacadas as palavras “temperatura” e “calor”. As coisas As coisas têm peso, massa, volume, tamanho, tempo, forma, cor, posição, textura, duração, densidade, cheiro, valor, consistência, profundidade, contorno, temperatura, função, aparência, preço, destino, idade, sentido. As coisas não têm paz. (ANTUNES, Arnaldo. Melhores Poemas. São Paulo: Global, 2010, p.105). Parece estar calor, mas nasce Parece estar calor, mas nasce Subitamente Contra a minha face Uma brisa fresca que se sente. Assim também — poder comparar É que é poesia — A alma sente-se a esperar, Mas não conhece em que confia. (PESSOA, Fernando. Poesias inéditas (1919-1930). Lisboa: Ática, 1956. p.190).

Um poeta ou escritor não precisa estar preso ao sentido literal das palavras. Assim, temperatura e calor num poema não necessariamente devem corresponder a definições de temperatura e calor encontrados num dicionário ou em uma teoria científica. Quais relações podem ser estabelecidas entre o entendimento da Física e o entendimento dos poemas para os conceitos de temperatura e calor? 8. Atualmente, Portugal enfrenta um sério risco com relação a vida das abelhas da região, devido a invasão de uma vespa japonesa, conforme a revista DN (2013) esse problema não ocorria no oriente pois: As abelhas asiáticas aprenderam a defender-se das velutinas. Quando uma vespa prospetora entra na colmeia, a colónia começa por fechar-lhe a saída. Depois as abelhas rodeiam o predador e formam uma

bolha ao seu redor, começando a bater as asas para criar calor. As abelhas suportam temperaturas de 42 graus, as vespas apenas de 40. Então as obreiras aquecem a temperatura da colmeia até aos 41 graus, quase se matando a si próprias para eliminarem a vespa. Vão ser precisas décadas de evolução genética para a abelha portuguesa conseguir fazer o mesmo. (RODRIGUES, R.J., A morte silenciosa das abelhas. 2013).

Para medir essa temperatura da reportagem, foi necessário colocar todas as abelhas em um recipiente, para depois verificar a temperatura com um termômetro. a) Para determinar a temperatura de cada inseto, seria necessário conhecer o número deles no recipiente? b) Qual deve ser a temperatura de cada abelha? E da única vespa? 9. Conforme o site TodaPerfeita, “Na hora do preparo, ferva a água durante cinco minutos e espere ficar morna. Despeje a água necessária na mamadeira e junte o leite em pó. Misture e faça o teste na sua mão. Se você não sentir diferença de temperatura, é porque está adequado”. (Temperatura ideal para a mamadeira do bebê. Disponível em: . Acesso em: 8 de fev. 2019). a) Por meio do texto, podemos afirmar qual deve ser o valor dessa temperatura. Estime e justifique. b) Em que tipo de situação, essa “medição” de temperatura, pode dar errado?