A temperatura de um corpo é o grau de agitação das moléculas deste, sendo mais quente os corpos com maior grau de agitação das moléculas e consequentemente, sua temperatura também é maior. A temperatura pode ser medida com o auxílio de um termômetro nas seguintes escalar termométricas: Celsius, Fahrenheit e Kelvin. As escalas termométricas podem ser relacionadas entre si pelas seguintes relações:
A lei zero da termodinâmica nos informa que se um corpo A está em equilíbrio térmico com um corpo B, e este corpo B em equilíbrio térmico com um corpo C, então o corpo A está em equilíbrio térmico com o corpo C.
A transferência de calor é a denominação dada à energia em transição e sua unidade no sistema internacional de unidade (SI) é dada em Watts (W). Existem três mecanismos de transferência de calor, sendo eles: condução, convecção e radiação.
Condução: A condução térmica é um processo de transferência de calor que ocorre principalmente nos materiais sólido, e que pode ser calculada pela equação de Fourier:
Onde:
q = taxa de transferência de calor;
k = Condutividade térmica;
A = área da secção transversal;
T₁ e T₂ = temperaturas das superfícies;
e = espessura da parede sólida;
A convecção é o mecanismo de transmissão de calor que ocorre nos meios fluidos por conta da diferença das densidades dos fluidos quente e frio, podendo ser calculada pela expressão abaixo:
Onde:
h = coeficiente convectivo;
A = área de contato;
A irradiação ou radiação térmica é o mecanismo de transmissão de calor através de ondas de calor (eletromagnéticas) e por essa razão não necessitam de um meio material para se propagar. O poder emissor de energia para corpos negros (absorvedor ideal) é calculado pela Lei de Stefan-Boltzmann, da forma
onde é a emissividade (para corpos negros, = 1), é a constante de Stefan-Boltzmann (5,7.10\(^{-8}\) W/m²K⁴).
(UN. MACKENZIE) Dos processos a seguir, o único onde praticamente todo o calor se propaga por condução é quando ele se transfere:
(UFMG) A irradiação é o único processo de transferência de energia térmica no caso:
(OSEC) Uma panela com água está sendo aquecida num fogão. O calor se transmite através da parede do fundo da panela para a água que está em contato com essa parede e daí para o restante da água. Na ordem desta descrição, o calor se transmitiu predominantemente por:
(FGV-SP) Quando há diferença de temperatura entre dois pontos, o calor pode fluir entre eles por condução, convecção ou radiação, do ponto de temperatura mais alta ao de temperatura mais baixa. O “transporte” de calor se dá juntamente com o transporte de massa no caso da:
(U.F.S.CARLOS) Considere as três situações seguintes:
I - Circulação de ar numa geladeira.
II - Aquecimento de uma barra de ferro.
III - Bronzeamento da pele num “Banho de Sol”.
Associe, nesta mesma ordem, o principal tipo de transferência de calor que ocorre em cada uma:
(ITA) Uma garrafa térmica, devido às paredes espelhadas, impede trocas de calor por:
(FUND. UNIV. R.G.) A transferência de calor de um corpo para outro pode se dar por condução, convecção e radiação:
(UN. MACKENZIE) Assinale a alternativa correta:
(ITA) Uma garrafa térmica impede, devido ao vácuo entre as paredes duplas, trocas de calor por:
(PUC-SP) Nas garrafas térmicas, usa-se uma parede dupla de vidro. As paredes são espelhadas e entre elas há vácuo. Assinalar a alternativa correta:
(OSEC-SP) O fato de o calor passar de um corpo para outro deve-se a:
(AFA-SP) Assinale a alternativa que define corretamente calor.
(PUC-MG) Se ocorre troca de calor entre dois corpos, é correto dizer que, no início desse processo, são diferentes:
(UFV-MG) Quando dois corpos de materiais diferentes estão em equilíbrio térmico, isolados do meio ambiente, pode-se afirmar que:
(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:
(FATEC-SP) Lord Kelvin (título de nobreza dado ao célebre físico William Thompson, 1824-1907) estabeleceu uma associação entre a energia de agitação das moléculas de um sistema e a sua temperatura.
Deduziu que a uma temperatura de -273,15 ºC, também chamada de zero absoluto, a agitação térmica das moléculas deveria cessar. Considere um recipiente com gás, fechado e de variação de volume desprezível nas condições do problema e, por comodidade, que o zero absoluto corresponde a –273 ºC.
É correto afirmar:
(PUC-RJ) Podemos caracterizar uma escala absoluta de temperatura quando:
(UNIFESP-SP) O texto a seguir foi extraído de uma matéria sobre congelamento de cadáveres para sua preservação por muitos anos, publicada no jornal O Estado de S. Paulo de 21.07.2002. Após a morte clínica, o corpo é resfriado com gelo. Uma injeção de anticoagulantes é aplicada e um fluido especial é bombeado para o coração, espalhando-se pelo corpo e empurrando para fora os fluidos naturais. O corpo é colocado numa câmara com gás nitrogênio, onde os fluidos endurecem em vez de congelar. Assim que atinge a temperatura de –321º, o corpo é levado para um tanque de nitrogênio líquido, onde fica de cabeça para baixo.
Na matéria, não consta a unidade de temperatura usada.
Considerando que o valor indicado de –321º esteja correto e que pertença a uma das escalas, Kelvin, Celsius ou Fahrenheit, pode-se concluir que foi usada a escala:
(MACKENZIE-SP) Um termômetro graduado na escala Celsius (ºC) é colocado juntamente com dois outros, graduados nas escalas arbitrárias A (ºA) e B (ºB), em uma vasilha contendo gelo (água no estado sólido) em ponto de fusão, ao nível do mar. Em seguida, ainda ao nível do mar, os mesmos termômetros são colocados em uma outra vasilha, contendo água em ebulição, até atingirem o equilíbrio térmico.
As medidas das temperaturas, em cada uma das experiências, estão indicadas nas figuras 1 e 2, respectivamente.
Para uma outra situação, na qual o termômetro graduado na escala A indica 17º A, o termômetro graduado na escala B e o graduado na escala Celsius indicarão, respectivamente,
(PUC-PR) Dona Maria do Desespero tem um filho chamado Pedrinho, que apresentava os sintomas característicos da gripe causada pelo vírus H1N1: tosse, dor de garganta, dor nas articulações e suspeita de febre. Para saber a temperatura corporal do filho, pegou seu termômetro digital, entretanto, a pilha do termômetro tinha se esgotado.
Como segunda alternativa, resolveu utilizar o termômetro de mercúrio da vovó, porém, constatou que a escala do termômetro tinha se apagado com o tempo, sobrando apenas a temperatura mínima da escala 35°C e a temperatura máxima de 42°C. Lembrou-se, então, de suas aulas de Termometria do Ensino Médio. Primeiro ela mediu a distância entre as temperaturas mínima e máxima e observou h = 10 cm. Em seguida, colocou o termômetro embaixo do braço do filho, esperou o equilíbrio térmico e, com uma régua, mediu a altura da coluna de mercúrio a partir da temperatura de 35°C, ao que encontrou h = 5 cm.
Com base no texto, assinale a alternativa CORRETA.
(UFMS-MS) Em uma sauna, ligada há muito tempo de forma que a temperatura permaneça constante, uma pessoa sente queimar a pele quando se encosta numa cabeça de prego mal cravado na madeira. No entanto, o ar dentro da sauna não lhe queima a pele. Assinale a(s) alternativa(s) correta(s).
(UFSC-SC) O uso racional das fontes de energia é uma preocupação bastante atual. Uma alternativa para o aquecimento da água em casas ou condomínios é a utilização de aquecedores solares.
Um sistema básico de aquecimento de água por energia solar é composto de coletores solares (placas) e reservatório térmico (boiler), como esquematizado na figura a seguir.
Em relação ao sistema ilustrado na figura, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
(G1-ifba) Analise as proposições e indique a verdadeira:
(UEPG-PR) Calor pode ser conceituado como sendo uma forma de energia que é transferida de um sistema físico para outro sistema físico devido, exclusivamente, à diferença de temperatura existente entre os dois sistemas. Sobre o fenômeno da transferência de calor, assinale o que for correto.
(UEM-PR) Sobre os conceitos de termodinâmica, assinale o que for correto.
(UDESC-SC) Um sistema para aquecer água, usando energia solar, é instalado em uma casa para fornecer 400L de água quente a 60 °C durante um dia. A água é fornecida para casa a 15 °C e a potência média por unidade de área dos raios solares é 130 W/m². A área da superfície dos painéis solares necessários é:
(UPE) Dois cilindros feitos de materiais A e B têm os mesmos comprimentos; os respectivos diâmetros estão relacionados por dA = 2 dB. Quando se mantém a mesma diferença de temperatura entre suas extremidades, eles conduzem calor à mesma taxa. As condutividades térmicas dos materiais estão relacionadas por:
(FUVEST) Em uma sala fechada e isolada termicamente, uma geladeira, em funcionamento, tem, num dado instante, sua porta completamente aberta.
Antes da abertura dessa porta, a temperatura da sala é maior que a do interior da geladeira. Após a abertura da porta, a temperatura da sala:
(MACKENZIE) Uma parede de tijolos e uma janela de vidro de espessura 180mm e 2,5mm, respectivamente, têm suas faces sujeitas à mesma diferença de temperatura. Sendo as condutibilidades térmicas do tijolo e do vidro iguais a 0,12 e 1,00 unidades SI, respectivamente, então a razão entre o fluxo de calor conduzido por unidade de superfície pelo vidro e pelo tijolo é:
(UNISA-SP) Uma panela com água está sendo aquecida num fogão. O calor das chamas se transmite através da parede do fundo da panela para a água que está em contato com essa parede e daí para o restante da água. Na ordem desta descrição, o calor se transmitiu predominantemente por:
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