12 questões abertas com gabarito e comentário (de 50 no banco do Benshuu). Toque numa alternativa pra ver se acertou, ou abra o gabarito direto.
Dizemos que dois corpos estão em equilíbrio térmico quando:
Gabarito: B) possuem a mesma temperatura, de modo que não há troca líquida de calor entre eles
Equilíbrio térmico é definido pela igualdade de temperaturas entre os corpos, condição em que cessa a troca líquida de calor entre eles. Contato físico (alternativa D) não é necessário — corpos podem trocar calor à distância, e mesmo em contato, só há equilíbrio quando as temperaturas se igualam.
O calor específico da água é aproximadamente 1 cal/(g·°C). Qual é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 200 g de água em 10°C?
Gabarito: C) 2.000 cal
Usando Q = m·c·ΔT: Q = 200 g × 1 cal/(g·°C) × 10°C = 2.000 cal. Um erro comum é esquecer de multiplicar por um dos fatores (massa ou variação de temperatura), obtendo apenas um resultado parcial, como nas alternativas A ou B.
A Lei Zero da Termodinâmica afirma que, se um corpo A está em equilíbrio térmico com um corpo C, e um corpo B também está em equilíbrio térmico com C, então:
Gabarito: B) A e B estão em equilíbrio térmico entre si, ou seja, têm a mesma temperatura
A Lei Zero garante que a relação de equilíbrio térmico é transitiva: se A e C têm a mesma temperatura, e B e C também têm a mesma temperatura, então A e B têm a mesma temperatura entre si. É esse princípio que permite usar um termômetro (o corpo C) para comparar as temperaturas de A e B sem colocá-los em contato direto.
O calor específico de uma substância é uma grandeza que indica:
Gabarito: B) a quantidade de calor necessária para variar em 1°C a temperatura de 1 grama dessa substância
O calor específico (c) é uma propriedade característica de cada substância, definida como a quantidade de calor necessária para elevar em 1°C a temperatura de 1 grama daquele material. Não depende da massa total do corpo — quem depende da massa é a capacidade térmica (C = m·c), descrita erroneamente na alternativa E.
O físico James Prescott Joule ficou conhecido por um experimento clássico no qual pesos em queda, ligados por um sistema de polias e cordas, giravam pás dentro de um recipiente isolado com água, aumentando levemente a temperatura da água. Esse experimento foi importante porque:
Gabarito: B) demonstrou que trabalho mecânico pode ser convertido em calor, estabelecendo uma equivalência numérica entre as duas grandezas (o equivalente mecânico do calor)
O experimento de Joule mostrou que o trabalho mecânico realizado pelos pesos em queda (transformado em agitação da água pelas pás) produzia o mesmo efeito de aquecimento que forneceria uma certa quantidade de calor. Isso permitiu estabelecer a equivalência entre unidades de energia mecânica (joule) e de calor (caloria), hoje conhecida como 1 cal ≈ 4,186 J.
Considere as afirmações sobre temperatura e calor: I. Calor é uma forma de energia que só existe durante o processo de transferência entre corpos a temperaturas diferentes. II. A temperatura de um corpo está relacionada à energia cinética média de suas partículas. III. Dois corpos podem trocar calor mesmo estando inicialmente à mesma temperatura. Quais estão corretas?
Gabarito: C) Apenas I e II
As afirmações I e II descrevem corretamente calor e temperatura. A afirmação III está errada: sem diferença de temperatura não há fluxo líquido de calor entre os corpos — essa é justamente a condição de equilíbrio térmico.
Um bloco de ferro e um bloco de isopor, de mesma massa, estão há horas dentro do mesmo freezer e, portanto, à mesma temperatura. Sobre a energia térmica associada a esses dois corpos, pode-se afirmar que:
Gabarito: C) não faz sentido falar em “calor armazenado”; o correto é comparar a energia interna de cada corpo, que depende também da massa e do material
Calor não é uma grandeza que se armazena — é energia em trânsito. O que os corpos possuem é energia interna, que depende da temperatura, da massa e das propriedades do material (como o calor específico), não apenas da temperatura. Um erro comum é tratar “calor” e “energia interna” como sinônimos.
Uma barra metálica é aquecida numa das extremidades e resfriada na outra, ambas mantidas em contato com fontes de calor constantes. Após certo tempo, cada ponto da barra deixa de variar sua temperatura, embora a barra não esteja toda à mesma temperatura. Esse estado é chamado de:
Gabarito: B) regime estacionário, situação diferente do equilíbrio térmico, pois ainda há um fluxo contínuo de calor ao longo da barra
Equilíbrio térmico exige temperatura uniforme e ausência de fluxo líquido de calor. Aqui, embora cada ponto não mude mais de temperatura, ainda existe um gradiente de temperatura ao longo da barra e um fluxo contínuo de calor da extremidade quente para a fria — esse é o chamado regime estacionário, não equilíbrio térmico.
Um termômetro é mergulhado em um copo de água morna. Logo após o contato, o termômetro ainda não indica a temperatura real da água, e sua leitura muda por alguns segundos até se estabilizar. Isso ocorre porque:
Gabarito: C) o termômetro e a água trocam calor entre si até atingirem equilíbrio térmico, quando a leitura se estabiliza
A leitura do termômetro só é confiável após ele entrar em equilíbrio térmico com a água, isto é, depois de trocar calor com ela até que ambos atinjam a mesma temperatura. Antes disso, o termômetro ainda está “se ajustando” e sua indicação não representa a temperatura real do líquido.
Duas panelas idênticas, uma com água e outra com óleo de cozinha, de mesma massa, são colocadas sobre bocas de fogão idênticas, fornecendo a mesma quantidade de calor por segundo a cada uma. Sabendo que o calor específico do óleo é menor que o da água, é correto afirmar que:
Gabarito: B) o óleo aquece mais rápido, pois seu menor calor específico faz sua temperatura subir mais para a mesma quantidade de calor recebida
Por Q = m·c·ΔT, para a mesma quantidade de calor recebida por segundo e mesma massa, quanto menor o calor específico, maior a variação de temperatura naquele intervalo. Como o óleo tem calor específico menor que o da água, ele aquece (e esfria) mais rapidamente — por isso o óleo costuma “esquentar” antes da água na panela.
Um estudante afirma: “se dois corpos estão à mesma temperatura, eles necessariamente possuem a mesma quantidade de energia interna”. Sobre essa afirmação, é correto dizer que ela é:
Gabarito: B) falsa, pois a energia interna depende também da massa e do tipo de substância, não apenas da temperatura
A temperatura está ligada à energia cinética média por partícula, mas a energia interna total é a soma das energias de todas as partículas do corpo. Assim, um bloco grande e um bloco pequeno do mesmo material, à mesma temperatura, têm energias internas diferentes, pois o maior tem mais partículas. A alternativa C também falha, pois mesmo corpos idênticos em material podem ter massas diferentes.
Uma pequena esfera de metal a 90°C é mergulhada em um grande lago cuja água está a 20°C. Comparado ao caso em que a mesma esfera fosse mergulhada em um copo com pouca água à mesma temperatura, é correto afirmar que, no lago,
Gabarito: A) a temperatura final de equilíbrio será bem próxima de 20°C, pois a capacidade térmica do lago é muito maior que a da esfera
Como a capacidade térmica do lago (massa enorme de água) é muitíssimo maior que a da pequena esfera, o calor cedido por ela praticamente não altera a temperatura da água, e a temperatura final de equilíbrio fica muito próxima de 20°C. Já no copo com pouca água, a capacidade térmica comparável faria a temperatura final ficar bem mais distante dos 20°C iniciais. A alternativa C erra ao ignorar que a temperatura de equilíbrio depende das capacidades térmicas (massas e calores específicos), não é uma simples média.
Aqui você viu 12 das 50 questões do tópico. No Benshuu dá pra fazer todas, num simulado que sorteia primeiro o que você ainda erra, com correção na hora, XP e revisão dos erros.
BENSHUU