Exercícios sobre equilíbrio térmico
Esta lista de exercícios trata do fenômeno termodinâmico descrito pela lei zero da termodinâmica, conhecido como equilíbrio térmico, que ocorre pela transferência de calor.
Assinale a alternativa que apresenta o nome de uma lei da física que explica como ocorre o fenômeno termodinâmico conhecido como equilíbrio térmico.
a) Terceira lei da termodinâmica
b) Lei de Steffan-Boltzmann
c) Lei da gravitação universal
d) Primeira lei da termodinâmica
e) Lei zero da termodinâmica
Em uma xícara de capacidade térmica desprezível, despeja-se 200 ml (200 g) de água a 50 ºC, então, dois cubos de açúcar de 5 g, à temperatura de 25 ºC, e de calor específico igual a 0,280 cal/gºC, são mergulhados na água quente. Determine a temperatura de equilíbrio do sistema água e cubo de açúcar, despreze as perdas de calor para o ar, e assinale a alternativa correta:
Dados: cágua = 1,0 cal/gºC
a) 42,5 ºC
b) 49,6 ºC
c) 35 ºC
d) 47,2 ºC
e) 45,6 ºC
Tendo como base exclusivamente o que é delimitado pelo enunciado da lei zero da termodinâmica: “Se dois corpos encontrarem-se em equilíbrio térmico com um terceiro corpo, então, esses corpos estarão em equilíbrio térmico entre si”, assinale a alternativa correta:
a) O calor é uma grandeza escalar e é medido em joules, de acordo com o SI.
b) O calor é sempre transferido dos corpos mais frios em direção aos corpos mais quentes.
c) O calor é transferido espontaneamente entre corpos de diferentes temperaturas.
d) O calor é transferido mesmo após o equilíbrio térmico ter sido estabelecido.
e) O calor pode ser transferido por meio dos processos de condução, convecção e radiação.
Existe um processo de transferência de calor que pode ocorrer mesmo na ausência de um meio físico. O nome que se dá a esse processo é:
a) convecção
b) radiação
c) evaporação
d) vaporização
e) radiação
Letra e
O equilíbrio térmico é o fenômeno que explica a troca de calor entre corpos de diferentes temperaturas, de acordo com a lei zero da termodinâmica. Portanto, a alternativa correta é a letra e.
Letra b
O equilíbrio térmico consiste na troca de calor, portanto, de acordo com as condições especificadas no enunciado, todo o calor que a água cede para o açúcar será absorvido, dessa maneira, podemos realizar o seguinte cálculo:
No cálculo, somamos os calores sensíveis cedidos pela água e absorvidos pelos dois cubos de açúcar, que resultam em 10 g. Depois de aplicarmos as propriedades distributivas nos cálculos, descobrimos que a temperatura de equilíbrio será de 49,6 ºC, portanto, a alternativa correta é a letra b.
Letra c
A questão delimita que assinalemos uma alternativa relacionada ao que é dito no enunciado da lei zero da termodinâmica, desse modo, apesar de as alternativas a e e serem verdadeiras, a alternativa correta é a letra c.
Letra e
Entre os processos listados na alternativa, apenas o de radiação, que ocorre pela emissão e absorção de ondas eletromagnéticas, pode ocorrer no vácuo, portanto, a alternativa correta é a letra e.