Questões de EFAF Ciências - Matéria e Energia (Física)

Um gás perfeito realiza um ciclo ABCDA, conforme indica a figura abaixo. Sejam ΔU e W a variação de energia interna e o trabalho, respectivamente, trocado pelo gás, ao completar o ciclo.

Pode-se afirmar que:

Em 1847, o alemão Hermann Helmholtza presentou para o mundo uma formulação genérica para a conservação da energia que englobava fenômenos químicos, mecânicos, eletromagnéticos, térmicos e biológicos. Esse trabalho o consagrou como um dos cientistas mais importantes do século XIX. Entretanto, não podemos esquecer as contribuições fornecidas por Euler, em 1744, no processo de formulação da energia mecânica, e por Joule, em meados do século XIX, no equivalente mecânico do calor e no efeito térmico existente nos circuitos elétricos (efeito Joule).

    Compreender o conceito de energia é reconhecer as suas transformações, enxergando-as como condição fundamental para a dinâmica da natureza, para a existência da vida e para os processos planetários e astronômicos.

   Dentro dessa perspectiva, cada proposição abaixo apresenta um fenômeno e uma possível transformação energética que ocorre nesse fenômeno.

Identifique a proposição que essa associação está errada.

Em 1787, Jacques Charles colocou em um recipiente com tampa móvel (êmbolo) um punhado de gás. Ele colocou um peso sobre o êmbolo, conforme figura, para manter a pressão do gás. O volume do gás aumentava com o aumento da temperatura e diminuía com a diminuição da temperatura. Para certo punhado de gás, os valores de temperatura e volume obedeciam ao gráfico abaixo.

Montagem de Chales

    Em 1848, William Thomson (Lord Kelvin), analisando os trabalhos de Charles, propôs a existência de um limite inferior para a temperatura. Se, em um processo de resfriamento, uma amostra de gás atingir o volume nulo, sua temperatura não poderá ser reduzida, logo ela estará na temperatura mínima. Usando medidas mais precisas que as apresentadas aqui, Lord Kelvin calculou a temperatura mínima: – 273 °C. Feito isso, ele propôs uma nova escala de temperatura adotando o valor zero para a temperatura – 273 °C, mantendo o tamanho da unidade Celsius. Assim, surgiu a escala termométrica Kelvin.

    Observe que a montagem de Charles pode ser considerada um termômetro que usa o volume como grandeza termométrica.

Usando os dados do gráfico acima, determine qual seria o valor do limite inferior de temperatura na escala Celsius.

Observe o gráfico (temperatura x tempo) de aquecimento e analise as afirmativas abaixo.

I- Trata-se de um sólido a 40ºC.
Il- O gráfico representa uma mistura eutética.
Ill- Entre 10 e 20 minutos de aquecimento, é possível observar sólido e líquido.
IV- Entre 20 e 30 minutos de aquecimento, há um equilíbrio das fases líquida e gasosa.
V- A temperatura de fusão é 60º€.
VI- A ebulição ocorre a 100ºC e dura 10 minutos.

Assinale a opção correta.

Uma criança observa uma prancha de isopor de dimensões 10cm x 40cm x 85em, boiando na superfície do mar, e decide entrar na água para brincar em cima da prancha.

Desprezando o peso do isopor, determine a maior massa que o referido isopor pode sustentar sem afundar, em kg, e assinale a opção correta.
Dado: Massa específica da água = 1,0 kg/L.

Em um dia ensolarado, a beira do mar, um banhista introduz uma pedra de gelo de 50q, a 0ºC, em uma garrafa térmica, contendo 250g de agua a 25ºC, e a fecha. “Desconsidere as trocas de calor com à garrafa.

Calcule a temperatura de equilíbrio do sistema, em °C, inicialmente formado por água e gelo, no interior da garrafa, e assinale a opção correta.

Dados:
Calor específico da água = 1,0 cal/g°C; e
Calor latente da água = 80 cal/g.