Exercícios sobre a lei zero da termodinâmica

Resolva esta lista de exercícios sobre a lei zero da termodinâmica, a lei que define a temperatura e aborda o equilíbrio térmico entre os corpos.

Por Pâmella Raphaella Melo
Questão 1

(ITA) O verão de 1994 foi particularmente quente nos Estados Unidos da América. A diferença entre a máxima temperatura do verão e a mínima do inverno anterior foi de 60 °C. Qual o valor dessa diferença na escala Fahrenheit?

A) 33 °F

B) 60 °F

C) 92 °F

D) 108 °F

E) 140 °F

Questão 2

(Vunesp) Dois copos de vidro iguais, em equilíbrio térmico com a temperatura ambiente, foram guardados um dentro do outro, conforme mostra a figura. Uma pessoa, ao tentar desencaixá-los, não obteve sucesso. Para separá-los, resolveu colocar em prática seus conhecimentos da Física Térmica.

De acordo com a Física Térmica, o único procedimento capaz de separá-los é:

A) mergulhar o copo B em água em equilíbrio térmico com cubos de gelo e encher o copo A com água à temperatura ambiente.

B) colocar água quente (superior à temperatura ambiente) no copo A.

C) mergulhar o copo B em água gelada (inferior à temperatura ambiente) e deixar o copo A sem líquido.
D) encher o copo A com água quente (superior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água gelada (inferior à temperatura ambiente).

E) encher o copo A com água gelada (inferior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água quente (superior à temperatura ambiente).

Questão 3

(Uerj) Com o aumento do efeito estufa, a chuva ácida pode atingir a temperatura de 250 °C.

Na escala Kelvin, esse valor de temperatura corresponde a:

A) 212

B) 346

C) 482

D) 523

Questão 4

(UEA) O local mais frio sobre a superfície da Terra está localizado em pequenos vales da camada de gelo da Antártida, onde, inicialmente, os cientistas haviam registrado a temperatura de – 93 °C. Contudo, novas aferições corrigiram esse valor para – 98 ºC. A diferença de temperatura entre a primeira medição e a atual, transposta para a escala Fahrenheit, corresponde a

A) – 5 °F.

B) – 6 °F.

C) – 8 °F.

D) – 9 °F.

E) – 12 °F.

Questão 5

O equilíbrio térmico é o fenômeno em que dois corpos com temperaturas distintas têm suas temperaturas igualadas quando aproximados. Pensando nisso, qual das leis da Física abaixo trata dele?

A) Primeira lei da termodinâmica

B) Lei zero da termodinâmica

C) Lei de Steffan-Boltzmann

D) Lei da gravitação universal

E) Leis de Newton

Questão 6

Uma pessoa observou que as suas bolinhas A e C estão em equilíbrio térmico, as bolinhas B e D também estão em equilíbrio térmico, mas as bolinhas A e B não estão em equilíbrio térmico. Então, como estão as bolinhas C e D?

A) Estão em equilíbrio térmico.

B) Não estão em equilíbrio térmico.

C) Todas as bolinhas estão em equilíbrio térmico.

D) Estão e não estão em equilíbrio térmico.

E) A lei zero da termodinâmica não se aplica nesse caso.

Questão 7

Em um dia ligeiramente quente, um estudante mediu com o termomômetro sua temperatura e visualizou a temperatura de 95 ℉. Sabendo disso, encontre a temperatura do estudante em Kelvin.

A) 308 K

B) 273 K

C) 152 K

D) 73 K

E) 40 K

Questão 8

Em um determinado dia do ano, mediu-se a temperatura de 15 ℃. Quanto vale essa temperatura nas escalas Kelvin e Fahrenheit?

A) 288 K e 59 ℉

B) 361 K e 89 ℉

C) 446 K e 119 ℉

D) 522 K e 149 ℉

E) 603 K e 179 ℉

Questão 9

A partir de seus estudos sobre a lei zero da termodinâmica, quanto vale o zero absoluto Kelvin nas escalas Celsius e Fahrenheit?

A) -273 ℃ e - 459,4 ℉

B) 273 ℃ e 459,4 ℉

C) 0 ℃ e 0 ℉

D) -459,4 ℃ e - 273 ℉

E) 459,4 ℃ e 273 ℉

Questão 10

Qual valor de temperatura é o mesmo na escala Celsius e na escala Fahrenheit?

A) \(- 40 \)

B) \(-12 \)

C)  0

D)  25

E) 100

Questão 11

Uma jovem viajou para o exterior e ao sair do aeroporto, observou que a temperatura local era de 113 ℉. Por curiosidade, ela realizou algumas contas para verificar quanto é essa temperatura na escala Celsius. Sabendo disso, qual foi o valor encontrado pela garota?

A) 90 ℃

B) - 90 ℃

C) 0 ℃

D) - 45 ℃

E) 45 ℃

Questão 12

Quais proposições apresentam a unidade de medida correspondente às grandezas físicas estudadas na lei zero da termodinâmica?

I. A temperatura na escala Celsius é medida em Fahrenheit.

II. A temperatura na escala Fahrenheit é medida em Celsius.

III. A temperatura na escala Kelvin é medida em Kelvin.

A) Alternativas I.

B) Alternativas II.

C) Alternativas III.

D) Todas as alternativas.

E) Nenhuma das alternativas.

Resposta - Questão 1

Alternativa D.

Calcularemos a variação da temperatura na escala Fahrenheit através da fórmula:

\(\frac{∆T_C}5=\frac{∆T_F}9\)

\(\frac{60}5=\frac{∆T_F}9\)

\(∆T_F=9\cdot\frac{60}5\)

\(∆T_F=108\ ºF\)

Resposta - Questão 2

Alternativa E.

De acordo com a lei zero da termodinâmica, o único procedimento capaz de separar os copos é enchendo o copo A com água gelada, o que irá diminuir o seu tamanho, e mergulhar o copo B em água quente, fazendo com que dilate.

Resposta - Questão 3

Alternativa D.

De acordo com a lei zero da termodinâmica, podemos calcular a temperatura na escala Kelvin através da fórmula que a relaciona à escala Celsius:

\(\frac{T_C}5=\frac{T_K-273}5\)

\(T_C=T_K-273\)

\(250=T_K-273\)

\(T_K=250+273\) 

\(T_K=523 K\)

Resposta - Questão 4

Alternativa D.

Calcularemos a variação da temperatura na escala Fahrenheit através da fórmula que a relaciona à variação da temperatura na escala Celsius:

\(\frac{∆T_C}5=\frac{∆T_F}9\)

\(\frac{-98-(-93)}5=\frac{∆T_F}9\)

\(\frac{-98+93}5=\frac{∆T_F}9\)

\(\frac{-5}5=\frac{∆T_F}9\)

\(-1=\frac{∆T_F}9\)

\(∆T_F=-1\cdot 9\)

\(∆T_F=-9\ ºF\)

Resposta - Questão 5

Alternativa B.

A lei que trata do equilíbrio térmico é a lei zero da termodinâmica.

Resposta - Questão 6

Alternativa B.

Como as bolinhas A e C estão em equilíbrio térmico, as bolinhas B e D também estão em equilíbrio. Mas as bolinhas A e B não estão em equilíbrio térmico, então, de acordo com a lei zero da termodinâmica, as bolinhas C e D não estão em equilíbrio.

Resposta - Questão 7

Alternativa A.

Calcularemos a temperatura do estudante na escala Kelvin através da fórmula que a relaciona à escala Fahrenheit:

\(\frac{T_F-32}9=\frac{T_K-273}5\)

\(\frac{95-32}9=\frac{T_K-273}5\)

\(\frac{63}9=\frac{T_K-273}5\)

\(7=\frac{T_K-273}5\)

\(7\cdot 5=T_K-273\)

\(35=T_K-273\)

\(T_K=35+273\)

\(T_K=308\ K\)

Resposta - Questão 8

 Alternativa A.

Primeiramente, calcularemos a temperatura na escala Kelvin, através da fórmula que a relaciona à escala Celsius:

\(\frac{T_C}5=\frac{T_K-273}5\)

\(T_C=T_K-273\)

\(15=T_K-273\)

\(T_K=15+273\)

\(T_K=288\ K\)

Depois, calcularemos a temperatura na escala Fahrenheit, através da fórmula que a relaciona à escala Celsius:

\(\frac{T_C}5=\frac{T_F-32}9\)

\(\frac{15}5=\frac{T_F-32}9\)

\(3=\frac{T_F-32}9\)

\(3\cdot 9=T_F-32\)

\(27=T_F-32\)

\(T_F=27+32\)

\(T_F=59\ ºF\)

Resposta - Questão 9

Alternativa A.

Primeiramente, calcularemos a temperatura na escala Celsius, através da fórmula que a relaciona à escala Kelvin:

\(\frac{T_C}5=\frac{T_K-273}5\)

\(T_C=T_K-273\)

\(T_C=0-273\)

\(T_C=-273\ ºC\)

Depois, calcularemos a temperatura na escala Fahrenheit, através da fórmula que a relaciona à escala Kelvin:

\(\frac{T_F-32}9=\frac{T_K-273}5\)

\(\frac{T_F-32}9=\frac{0-273}5\)

\(\frac{T_F-32}9=\frac{-273}5\)

\(T_F-32=\frac{- 273\cdot 9}5\)

\(T_F-32=- 491,4\)

\(T_F=- 491,4+32\) 

\(T_F=- 459,4\ ºF\)

Resposta - Questão 10

Alternativa A.

Para encontrarmos qual temperatura é a mesma nas escalas Celsius e Fahrenheit, utilizaremos a fórmula que as relaciona:

\(\frac{T_C}5=\frac{T_F-32}9\)

Substituiremos os termos por x , já que possuem o mesmo valor:

\(\frac{x}5=\frac{x-32}9\)

\(\frac{9\cdot x}5=x-32\)

\(1,8\cdot x-x=-32\)

\(0,8\cdot x=-32\)

\(x=\frac{- 32}{0,8}\)

\(x=- 40\)

Resposta - Questão 11

Alternativa E.

Calcularemos a temperatura na escala Celsius através da fórmula que a relaciona à escala Fahrenheit:

\(\frac{T_C}5=\frac{T_F-32}9\)

\(\frac{T_C}5=\frac{113-32}9\)

\(\frac{T_C}5=\frac{81}9\)

\(T_C=9\cdot 5\)

\(T_C=45\ ºC\)

Resposta - Questão 12

Alternativa C.

I. A temperatura na escala Celsius é medida em Fahrenheit. (incorreta)

A temperatura na escala Celsius é medida em Celsius.

II. A temperatura escala Fahrenheit é medida em Celsius. (incorreta)

A temperatura escala Fahrenheit é medida em Fahrenheit.

III. A temperatura na escala Kelvin é medida em Kelvin. (correta)