EDUCACIONAL

Resolução:

Ft 32425 9

−= ⇒ tF = 107,6 ºF

Alternativa B

Resolução:

25

20

5H (cm)

100

x

0T (ºC)

20 5 x25 5 100

−=

− ⇒ x = 75 ºC

Alternativa C

Resolução: 100

40

20

0ºX

tV

150

100

tGºY

G

G

100 t20 040 0 150 t

−−=

− − ⇒ 20 (150 – tG) = 40 (100 – tG)

150 – tG = 200 – 2 tG ⇒ tG = 50 ºY

V Vt 100 t 100100 20 8040 20 150 100 20 50

− −−= ⇒ =

− − tV = 300 ºY

Alternativa D

TERMOMETRIA

01. (ITA) Ao tomar a temperatura de um paciente, ummédico só dispunha de um termômetro graduado emgraus Fahrenheit. Para se precaver, ele fez antes algunscálculos e marcou no termômetro a temperaturacorrespondente a 42oC (temperatura crítica do corpohumano). Em que posição da escala do seu termômetroele marcou essa temperatura?

a) 106,2b) 107,6c) 102,6d) 180,0e) 104,4

02. (FEC.ABC) Um termômetro de mercúrio, graduado naescala Celsius, apresenta ponto de vapor na alturaHv = 25 cm e ponto de gelo na altura Hg = 5 cm.A temperatura que corresponde a H = 20 cm é de:

a) 20 oCb) 120 oCc) 75 oCd) nda

03. (UF-MT) O gráfico representa a relação entre a escalacentígrada X e uma escala Y. Quais os pontos do gelo evapor, respectivamente, na escala Y?

a) 0 e 100b) 32 e 180c) 40 e 200d) 50 e 300e) 80 e 212

Física

FISSEM2102-R

Termologia

1

Y

X0 20 40

150100

2 FÍSICA TERMOLOGIA

FISSEM2102-R

Resolução:

QT = Q1 + Q2

QT = 1000 . 1 . (20) + 1000 . 80 = 100000 cal

Alternativa E

Resolução:

10 = 5 x 10–3 . C . (22 – 20) ⇒ C = 1000 J/ ºC . kg

Alternativa E

Resolução:

Q1 = 1 . 0,5 . (20 – 10) = 5 cal

Q2 = 1 . 0,6 . (20 – 10) = 6 cal

Alternativa A

Resolução:

QC + QR = 0

200 . 0,1 . (tf – 300) + 100 . 1 (tf – 0) = 0

20 tf – 6000 + 100 tf = 0 ⇒ 120 tf = 6000 ⇒ tf = 50 ºC

Alternativa C

04. (Cesgranrio-RJ) Que quantidade de calor deve-se retirarde 1,00 kg de água inicialmente a 20oC, para transformá--lo totalmente em gelo a 0oC?

Calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g.

a) 20 kcal b) 40 kcal c) 60 kcald) 80 kcal e) 100 kcal

05. (FUVEST) Fornecendo uma energia de 10 J a um bloco de5,0 g de uma liga de alumínio, sua temperatura varia de20oC a 22oC. Concluímos que o calor específico dessematerial vale:

a) 1,0 x 10− 4 J/oC . kg

b) 0,20 x 10− 4 JoC . kg

c) 1,0 J/oC . kg

d) 25 x 103 J/oC . kg

e) 1,0 x 103 J/oC . kg

06. (FUVEST) O calor específico de um sólido à pressãoconstante varia linearmente com a temperatura, de acordocom o gráfico abaixo. A quantidade de calor, em calorias,necessária para aquecer 1 g desse sólido de 10oC até20oC está compreendida entre os valores:

a) 5 e 6 b) 50 e 60 c) 2 e 5d) 6 e 10 e) 1 e 2

07. (PUC) Num calorímetro contendo 100 g de água a 0oC,coloca-se um pedaço de ferro de 200 g a 300oC.Desprezando-se o calor absorvido pelo calorímetro, atemperatura de equilíbrio, em oC, será:

Calor específico da água = 1 cal/ goCCalor específico do ferro = 0,1 cal/ goC

a) 0b) 30c) 50d) 80e) 300

C (cal/gºC)

t (ºC)

0,6

0,5

10 20

EDUCACIONAL3TERMOLOGIA FÍSICA

FISSEM2102-R

Resolução:

Q = m . c . ∆θ = 1000 . 1 . (60 – 20) = 40000 cal

40000 = mB . cB . (100 – 60) ⇒ mB . cB = 1000

QC + QR = 0

mB . cB . (T – 100) + 3000 . 1 . (T – 20) = 0

1000 (T –100) + 3000 . 1 . (T – 20) = 0

1000 T – 100000 = 60000 – 3000 T

4000 T = 160000 ⇒ T = 40 ºC Alternativa D

QC

QR

100 ºC

T

20 ºC

Resolução:

QC = m . c . ∆θ = 200 . 0,092 . (0 – 80) = – 1472 cal

1472 = m . 80 ⇒ 18,4 g (gelo que fundiu)

Alternativa E

(calor cedidopara derreterparte do gelo)

Resolução:

1,26 x 104 J = 3000 cal

Q = m . c . ∆θ ⇒ 3000 = 200 . 1 . (tf – 5) ⇒ tf = 20 ºC

Resolução:

a) Para derreter todo o gelo:Q = m . c . ∆θ + m . LQ = m (c . ∆θ + L) = 400 (0,5 . 10 + 80) = 34000 cal

Para trazer a água e o calorímetro de 30 ºC para 0 ºC, necessita:Q = mA . c . ∆θ = 800 . 1 . 30 + 40 . 30 = 25200 cal < 34000 cal∴ tf = 0 ºC

b) Para trazer gelo de – 10 ºC para 0 ºC:Q = m . c . ∆θ = 400 . 0,5 .10 = 2000 cal25200 – 2000 = 23200 cal (derreter o gelo)23200 = m . 80 ⇒ m = 290 g (gelo derretido)

Massa de água = 290 + 800 = 1090 gMassa do gelo = 110 g

08. (FUVEST) Uma barra metálica à temperatura de 100°C écolocada dentro de um recipiente termicamente isoladocontendo 1 litro de água à temperatura de 20°C. Oequilíbriotérmico se estabelece então a 60°C. Qual seria a temperaturade equilíbrio se o volume de água fosse de 3 litros,mantendo as outras condições?

a) 25°Cb) 30°Cc) 35°Cd) 40°Ce) 50°C

09. (PUC) Numa cavidade efetuada num bloco de gelo a 0oC,coloca-se uma barra de cobre de 200 g à temperatura de80oC. Após atingido o equilíbrio térmico, qual é a massade água existente na cavidade?

ccobre = 0,092 cal/g oCLfusão = 80 cal/g

a) 9,20 g b) 147 g c) 1470 gd) 36,8 g e) 18,4 g

10. (FUVEST) Um recipiente termicamente isolado contém200 g de água, inicialmente a 5,0oC. Por meio de umagitador, são fornecidos 1,26 x 104 J a essa massa de água.O calor específico da água é de 1 cal/goC e o equivalentemecânico da caloria é 4,2 J/cal. Considere desprezível acapacidade térmica do recipiente. Qual será a temperaturafinal da água?

11. (PUC) 400 g de gelo a –10°C são colocados em umcalorímetro de capacidade térmica 40 cal/°C, que con-tém 800 g de água a 30°C. Os calores específicos da água edo gelo valem respectivamente 1 cal/g°C e 0,5 cal/g°C.O calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g.

a) Qual é a temperatura final do sistema quando oequilíbrio térmico for atingido?

b) Qual é o estado final do sistema?

4 FÍSICA TERMOLOGIA

FISSEM2102-R

Resolução:

∆L = L0 . α . ∆T = 1000 . 11 x 10–6 . 30 = 0,33 m

Resolução:

∆θ = (260 º – 20 º) = 240 ºC

∆L = 0,006 Loα = ?

0,006 L0 = L0 . α . 240

ααααα = 2,5 x 10–5 ºC–1

Resolução:

Para qualquer variação de temperatura, temos uma variação decomprimento "∆L" igual.

∆LA = ∆LB

A B65

= ⇒α α A B6

. . = .5

ll α α

Alternativa A

Resolução:

Vf = 1,01 V0Vf = V0 (1 + γ . ∆T) ⇒ 1,01 V0 = V0 + 40γ ⇒ 0,01 = 40γγ = 2,5 x 10–4 ⇒ ααααα = 8,3 x 10–5 ºC–1

Resolução:

100

40

0ºC

x

106

30ºF

100 0 x 3040 0 106 30

− −=

− −100 (106 – 30) = 40 (x – 30)10600 – 3000 = 40x – 120040x = 8800 ⇒ x = 220

Portanto o ponto de vapor indica 220 ºF

Alternativa A

12. (UFU-MG) Uma ponte de aço tem 1.000 m de compri-mento.O coeficiente de dilatação linear do aço é de11 x 10−6 oC−1. Qual é a expansão da ponte, quando atemperatura sobe de 0oC para 30oC?

13. (UEL-PR) Uma barra metálica, inicialmente à temperaturade 20oC, é aquecida até 260oC e sofre uma dilatação iguala 0,6% do seu comprimento inicial. Qual o coeficiente dedilatação linear médio do metal, nesse intervalo detemperatura?

14. (MACK) Duas barras metálicas apresentam seuscomprimentos iniciais conforme a figura abaixo. Para que asbarras sofram dilatações iguais (em uma mesma variação detemperatura), devemos ter:

a) α αA B=65

b) α αA B=56

c) αA = 5 αB

d) α αA B=15

e) α αA B=25

15. Um corpo de volume inicial V0 sofre uma dilatação de 1%,quando sua temperatura aumenta a 40oC. Qual é o coeficientede dilatação linear do corpo?

16. (MACK) Um pesquisador dispõe de um termômetro C, dealta precisão, calibrado na escala Celsius, e um termômetroF, defeituoso, calibrado na escala Fahrenheit. Para o pontode gelo, o termômetro F assinala 30oF e, quando otermômetro C indica 40oC, o F indica 106oF. O ponto devapor no termômetro F corresponde a:

a) 220 oF b) 212 oF c) 200 oFd) 100 oF e) 76 oF

l

A

B

l5

(para a temperatura θº)

EDUCACIONAL5TERMOLOGIA FÍSICA

FISSEM2102-R

Resolução:

tC = tF

C Ct t 32

5 9

−= ⇒ 9tC = 5tC – 160 ⇒ tC = – 40 ºC = – 40 ºF

Resolução:

QT = Q1 + Q2 +Q3

QT = 200 . 0,03 . (330 – 30) + 200 . 5 + 200 . 0,04 . (400 – 330)

QT = 3360 cal

Resolução:

Do gráfico temos:

1000 = 20 . CL . (80 – 0) ⇒ CL =10001600

1000 = 20 . CG . (120 – 80) ⇒ CG =1000800 ⇒ CL = GC

2

Alternativa B

Resolução:

1 minuto 600 cal60 minutos x

x = 36000 cal

Q = m . c . ∆θ ⇒ 36000 = 600 . c . (120 – 40)c = 0,75 cal/g ºC

Alternativa D

17. (FEI) Ao medir a temperatura de um gás, verificou-se que aleitura era a mesma, tanto na escala Celsius como naFahrenheit. Qual era essa temperatura?

18. (FAAP) Determine a quantidade de calor que devemosfornecer a 200 g de chumbo para que sua temperatura variede 30oC para 400oC. Dados para o chumbo:

temperatura de fusão = 330oCcalor latente de fusão = 5 cal/gcalor específico no estado sólido = 0,03 cal/g oCcalor específico no estado líquido = 0,04 cal/g oC

19. (UF-CE) O gráfico representa a variação de temperaturade uma amostra de 20 g de um líquido, a partir de 0°C, emfunção do calor por ela absorvido. O calor específico cLdo líquido e o seu calor específico cG na fase gasosaguardam a seguinte relação:

a) cL = cG b) cL = 12 cG

c) cL = 2cG d) cL = 23 cG

e) cL = 13 cG

120

80

40

1 2 3 4

t(°C)

Q(cal) x 103

20. (MACK) Uma fonte fornece a 600 g de uma substância umfluxo calorífico constante de 600 cal/min, fazendo comque a temperatura (T) da substância varie com o tempo (t),segundo o diagrama dado. Nessas condições, podemosafirmar que o calor específico da substância em cal/goC é:

a) 0,10b) 0,25c) 0,50d) 0,75e) 1,00

T (ºC)

120

80

40

20 40 60t (min)

0

6 FÍSICA TERMOLOGIA

FISSEM2102-R

Resolução:

a) Para derreter todo o gelo, é necessário:Q = m . L = 800 . 80 = 64000 cal

A água pode ceder, indo de 20 ºC a 0 ºC:Q = m . c . ∆θ = 200 . 1 . 20 = 4000 cal < 64000 cal ∴ tf = 0 ºC

b) 4000 = m . 80m = 50 g (gelo derretido)∴ mágua = 200 g + 50 g = 250 g

Resolução:

∆L = 20 . 1,2 x 10–5 . 40 = 9,6 x 10–3 m ⇒ ∆∆∆∆∆L = 9,6 mm

Resolução:

∆LAB = 2l . α . ∆T = ∆LBC

∆LAC = l . 2α . ∆T

∆LAB = ∆LBC = ∆LAC

Alternativa E

Resolução:

∆LA = l . αA . ∆θ∆LB = 2l . αB . ∆θ

∆LA + ∆LB = l∆θ . (αA + 2αB)

Comprimento inicial da barra (l0) = l . 3 ⇒ 03

=l

l

∆LA + ∆LB = ∆Lbarra =0

3

l. (αA + 2αB) . ∆θ

αbarra = ( )A B2

3

+α α

Alternativa C

21. (UNICAMP) Misturam-se 200g de água a 20oC com800 g de gelo a 0oC. Admitindo-se que há troca de calorapenas entre a água e o gelo, pergunta-se:

calor específico da água = 1 cal/g oC

calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g

a) Qual será a temperatura final da mistura?b) Qual será a massa final de líquido?

22. Em uma ferrovia, os trilhos são assentados sobre dormentesde madeira, deixando-se um determinado espaçamentoentre as barras de ferro que os formam. Sabendo que cadabarra de ferro mede 20 m e α Fe = 1,2 x 10−5 oC−1,determine qual deve ser o espaçamento entre as barras numlocal onde a variação máxima de temperatura é de 40oC.

23. (PUC) Três barras — AB, BC e AC —são dispostas de modo que formem umtriângulo isósceles. O coeficiente dedilatação linear de AB e BC é α, e o deAC é 2α. A 0°C, os comprimentos deAB e BC valem 2l e o de AC

vale l. Aquecendo-se o sistema àtemperatura t, observa-se que:

a) o triângulo torna-se eqüiláterob) o triângulo deixa de ser isóscelesc) não há alteração dos ângulos θθθθθ e γγγγγd) as barras AB e BC dilatam o dobro de ACe) as três barras sofrem dilatações iguais

24. (UEL-PR) A barra da figura é composta de dois segmentos:um de comprimento l e coeficiente de dilatação linear αAe outro de comprimento 2l e coeficiente de dilatação linearαB. Pode-se afirmar que o coeficiente de dilatação lineardessa barra, α, é igual a:

a)a aA B+

2

b)2

3

a aA B+

c)a aA B+ 2

3d) a aA B+ 2

e) 3( )a aA B+

B

A

2l 2l

l C

γγγγγ

θθθθθ

l

A B

2 l

EDUCACIONAL7TERMOLOGIA FÍSICA

FISSEM2102-R

Resolução:

x

y

30 cm 90 cm

x y30 120

= ⇒ y 4x=

∆y = 4 . ∆x ⇒ 2 = 4 . ∆x ⇒ ∆x = 0,5 mm = 0,05 cm

0,05 = 25 . α . 100 ⇒ ααααα = 2 x 10–5 ºC–1

Resolução:

Pela Teoria.

Alternativa B

Resolução:

Pinicial = 3a + 3a + 3a + 3a = 12aPfinal = 12a + 30 mm

Isto significa que cada lado aumentou 304

mm = 7,5 mm

7,53

= 2,5 mm (o valor relativo a cada "a")

Perímetro furo = 4aPerímetro final do furo = 4 (a + 2,5) = 4a + 10

Alternativa E

Resolução:

∆θ = (70 – 30) = 40 ºC

Vf = 1,006 V0

V = V0 (1 + γ∆θ)

1,006 = 1 + 40γ

40γ = 0,006 ⇒ γ = 1,5 x 10–4 ºC–1 ⇒ ααααα = 5 x 10–5 ºC–1

25. (Cesgranrio-RJ) Na figura, a barra metálica vertical de25 cm de comprimento é iluminada pela fonte pontualindicada. A sombra da barra é projetada na parede vertical.Aumentando-se de 100°C a temperatura da barra, observa--se que a sombra da extremidade superior da mesma sedesloca de dois milímetros. Qual o coeficiente de dilataçãotérmica do material de que é feita a barra?

26. (UF-AC) A uma dada temperatura, um pino ajusta-seexatamente em um orifício de uma chapa metálica. Sesomente a chapa for aquecida, verifica-se que:

a) o pino não mais passará pelo orifíciob) o pino passará facilmente pelo orifícioc) o pino passará sem folga pelo orifíciod) tanto a como c poderão ocorrere) nada do que foi dito ocorre

27. (UF-MG) Uma chapa quadrada de metal tem um furoquadrado no centro. Considere as dimensões indicadas nafigura. Aumentando-se a temperatura da chapa, o seuperímetro aumenta 30 mm. Nesse caso, o perímetro dofuro irá:

a) permanecer o mesmob) diminuir 30 mmc) aumentar 30 mmd) diminuir 10 mme) aumentar 10 mm

fontepontual

30 cm 90 cm

barrametálica

paredevertical

a a a

28. (UCSAL-BA) Ao aquecer uma esfera metálica maciçade 30oC a 70oC, seu volume sofre um aumento de 0,60%.Qual o valor do coeficiente de dilatação linear médio dometal?