Física Flashcards
Em uma indústria alimenticia, para produção de doce de leite, utiliza-se um tacho de parede oca com uma entrada para vapor de água a 120 °C e uma saída para água liquida em equilibrio com o vapor a 100 °C. Ao passar pela parte oca do tacho, o vapor de água transforma-se em liquido, liberando energia. A parede transfere essa energia para o interior do tacho, resultando na evaporação de água e consequente concentração do produto.
No processo de concentração do produto, é utilizada energia proveniente
A) somente do calor latente de vaporização.
B) Somente do calor latente de condensação,
C) do calor sensível e do calor latente de vaporização.
D) do calor sensível e do calor latente de condensação,
E) do calor latente de condensação e do calor latente de vaporização.
D) do calor sensível e do calor latente de condensação,
No processo descrito, o vapor de água a 120°C passa pela parede oca do tacho e se transforma em líquido a 100°C, Nesse processo, o vapor de água libera energia na forma de calor, que é transferido para o interior do tacho, Essa energia é utilizada para evaporar a água do doce de leite, concentrando o produto,
Esse processo envolve duas formas de transferência de energia térmica, A primeira é o calor sensível, que é a energia necessária para mudar a temperatura de uma substância sem mudar seu estado fisico. No caso, é o calor sensível que reduz a temperatura do vapor de 120°C para 100°C.
A segunda forma de transferência de energía é o calor latente de condensação, O calor latente é a energia necessária para mudar o estado físico de uma substância sem mudar sua temperatura, No caso, é o calor latente de condensação que transforma o vapor de água em líquido a 100°C,
Portanto, no processo de concentração do produto, é utilizada energia proveniente tanto do calor sensivel quanto do calor latente de condensação,
Mesmo para peixes de aquário, como o peixe arco-iris, a temperatura da água fora da faixa ideal (26 °C a 28 °C), bem como sua variação brusca, pode afetar a saúde do animal. Para manter a temperatura da água dentro do aquário na média desejada, utilizam- se dispositivos de aquecimento com termostato. Por exemplo, para um aquário de 50 L pode-se utilizar um sistema de aquecimento de 50 W otimizado para suprir sua taxa de resfriamento. Essa taxa pode ser considerada praticamente constante, já que a temperatura externa ao aquário é mantida pelas estufas, Utilize para a água o calor específico 4,0 kJkg-1 K-1 e a densidade 1 kg L-1.
Se o sistema de aquecimento for desligado por 1 h, qual o valor mais próximo para à redução da temperatura da água do aquário?
A) 4,0 °C
B) 3,6 °C
C) 9 °C
D) 0,6 °C
E) 0,3 °C
C) 9 °C
Para resolver este problema, precisamos determinar a quantidade de energia perdida pela água do aquário quando o sistema de aquecimento é desligado por uma hora. Em seguida, usando o calor especifico e a massa da água, encontraremos a redução da temperatura.
Primeiro, vamos calcular a energia perdida em uma hora, O sistema de aquecimento tem uma potência de 50 W, o que significa que ele fornece 50 Joules de energia por segundo, Como ele é desligado por uma hora, precisamos converter esse tempo para segundos:
1 hora = 60 minutos x 60 segundos = 3600 segundos
Agora, multiplicamos a potência pela quantidade de tempo para encontrar a energia total perdida:
Energia perdida = Potência x Tempo
Energia perdida = 50 W x 3600s = 180000 J (Joules)
Agora que temos a energia perdida, podemos usar o calor especifico e a massa da água para encontrar a redução da temperatura. Primeiro, precisamos encontrar a massa da água no aquário.
Sabemos que a densidade da água é de 1 kg/L e o volume do aquário é de 50 L. Então:
Massa da água = Densidade x Volume
Massa da água = 1 kg/L x 50 L = 50 kg
Agora, usamos a fórmula Q = m•c•ΔΤ, onde Q é a energía transferida, m é a massa, c é o calor especifico e ΔΤ é a variação de temperatura, Precisamos encontrar ΔΤ:
180000J = 50 kg x 4000 J/(kg K) × ΔΤ
Para isolar ΔΤ, dividimos ambos os lados da equação por 50 kg x 4000 J/(kg K):
ΔΤ = 180000J / (50 kg x 4000 J/(kg K))
ΔΤ = 0,9K
A redução da temperatura da água do aquário é de aproximadamente 0,9 °C quando o sistema de aquecimento é desligado por uma hora
Na montagem de uma cozinha para um restaurante, a escolha do material correto para as panelas é importante, pois a panela que conduz mais calor é capaz de cozinhar os alimentos mais rapidamente e, com isso, há economia de gás. A taxa de condução do calor depende da condutividade k do material da sua área A, da diferença de temperatura T e da espessura d do material, sendo dada pela reação:
ΔQ/Δt = k • A • ΔΤ/d
Em panelas com dois materiais, a taxa de condução é dada por ΔQ/Δt = k • A • ΔΤ/(d1/k1 + d2/k2), em que d1 e d2 são as espessuras dos dois materiais, e k1 e k2 são as condutividades de cada material.
Os materiais mais comuns no mercado para panelas são o alumínio (k = 20 W/m K), o ferro (k = 8 W/m K) e ao aço (k = 5 W/m K) combinado com o cobre (k = 40 W/m K).
Compara-se uma panela de ferro, uma de alumínio e uma composta de ½ da espessura em cobre e ½ da espessura em aço, todas com a mesma espessura total e com a mesma área de fundo.
A ordem crescente da mais econômica para a menos econômica é
A) cobre-aço, alumínio e ferro
B) alumínio, cobre-aço e ferro
C) cobre-aço, ferro e alumínio
D) alumínio, ferro e cobre-aço
E) ferro, alumínio e cobre-aço
B) alumínio, cobre-aço e ferro
Panela de Ferro: ΔQ/Δt = 8 • A • ΔΤ/d
Panela de Alumínio: ΔQ/Δt = 20 • A • ΔΤ/d
Panela de Cobre e Aço:
ΔQ/Δt = A • ΔΤ/(0,5d/40 + 0,5d/5)
ΔQ/Δt = A • ΔΤ/(d/80 + d/10)
ΔQ/Δt = A • ΔΤ/(d/80 + 8d/80)
ΔQ/Δt = A • ΔΤ/9d/80
ΔQ/Δt = (80/9) • A • ΔΤ/d
ΔQ/Δt = 8,9 • A • ΔΤ/d
Em uma garrafa térmica, são colocados 200 g de água à temperatura de 30°C e uma pedra de gelo de 50g à temperatura de -10⁰C . Após o equilíbrio térmico,
Note e adote:
- calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g;
- calor específico do gelo = 0,5 cal/g°C;
- calor específico da água = 1,0 cal/g°C
A) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 7°C
B) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 0,4⁰C
C) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 20°C
D) nem todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 0°C
E) o gelo não derreteu e a temperatura de equilíbrio é - 2⁰C
A) todo o gelo derreteu e a temperatura de equilíbrio é 7°C
Gelo:
1⁰: -10⁰C —> 0⁰C (Qe)
2⁰: sólido —> líquido (Ql)
3⁰: 0⁰C —> X⁰C (Qe)
Logo: Q necessário = Qe + Ql
Q = m•c•T + m•c
Q = 50•0,5•(0-(-10)) + 50•80
Q necessário = 4250
Q disponível = Qe água
Q = m•c•T
Q = 200•1•(0-30)
Q disponível = -6000
Logo, como Q disponível > Q necessário, o gelo derrete. Como sobra energia, ele muda de temperatura:
Q sobrou = 6000 - 4250
Q = 1750
Q = m•c•T
1750 = 250•1•(Tf - 0)
Tf = 1750/250 = 7⁰C
O ser humano é capaz de manter uma temperatura corporal constante, independente do meio ambiente, sendo esta temperatura preservada num limite estreito de 33,0 a 42,0°C. A alteração dessa temperatura é considerada, claramente, um indicador de doença, e o controle da temperatura corporal se dá por um processo fisiológico chamado termorregulação.
Considerando-se que foi medida a temperatura de um paciente e se obteve a indicação de 35,0°C, então se fosse utilizado um termômetro na escala Fahrenheit, a indicação correspondente, em °F, é igual a
a) 104,0
b) 78,0
c) 95,0
d) 65,0
e)84,0
A) 104,0
⁰C/5 = ⁰F-32/9
Em 1883, um vampor ingles de nome tramandataí naufragou no rio tietê encontrando-se, hoje, a 22 metros de profundidade em relação à superfície. O vapor gerado pela queima de lenra na caldeira fazia girar várias pesadas rodas laterais, feitas de ferro, que, ao empurrarem a água do rio, movimentavam o barco.
Considere que na caldeira do barco sejam aquecidos 5 toneladas ( 5.10^6g) de água inicialmente a 20°C. Para que metade dessa água seja transformada em vapor d’água, são necessários, que quantidade de energia em 10⁸ cal, considere:
Considere:
-c = 1cal/gºC
-calor latente da vaporizaçãoda água = 540cal/g
-não haja perda de calor
a) 15,5
b) 16,2
c) 17,0
d) 17,5
e) 18,0
D)17,5
1⁰) Água 0⁰C - 100⁰C
2⁰) ½ Água L - G
Q = m•c•T + m•c
Q = 5×10⁶•1•80 + 2,5×10⁶•540
Q = 400×10⁶ + 1350×10⁶
Q = 1750×10⁶
Q = 17,5×10⁸
