(UNESP - 2018) - QUESTÃO

A figura mostra uma máquina térmica em que a caldeira funciona como a fonte quente e o condensador como a fonte fria.

a) Considerando que, a cada minuto, a caldeira fornece, por meio do vapor, uma quantidade de calor igual a 1,6 × 109 J e que o condensador recebe uma quantidade de calor igual a 1,2 × 109 J, calcule o rendimento dessa máquina térmica.

b) Considerando que 6,0 × 103 kg de água de refrigeração fluem pelo condensador a cada minuto, que essa água sai do condensador com temperatura 20 ºC acima da temperatura de entrada e que o calor específico da água é igual a 4,0 × 103 J/(kg⋅ºC), calcule a razão entre a quantidade de calor retirada pela água de refrigeração e a quantidade de calor recebida pelo condensador.

(UNIFESP 2018) - QUESTÃO

Para a preparação de um café, 1 L de água é aquecido de 25 ºC até 85 ºC em uma panela sobre a chama de um fogão que fornece calor a uma taxa constante. O gráfico representa a temperatura (θ) da água em função do tempo, considerando que todo o calor fornecido pela chama tenha sido absorvido pela água.

Após um certo período de tempo, foram misturados 200 mL de leite a 20 ºC a 100 mL do café preparado, agora a 80 ºC, em uma caneca de porcelana de capacidade térmica 100 cal/ºC, inicialmente a 20 ºC. Considerando os calores específicos da água, do café e do leite iguais a 1 cal/(g ·ºC), as densidades da água, do café e do leite iguais a 1 kg/L, que 1 cal/s = 4 W e desprezando todas as perdas de calor para o ambiente, calcule:

a) a potência, em W, da chama utilizada para aquecer a água para fazer o café.

b) a temperatura, em ºC, em que o café com leite foi ingerido, supondo que o consumidor tenha aguardado que a caneca e seu conteúdo entrassem em equilíbrio térmico.

(FUVEST 2016) - QUESTÃO

Em um circuito integrado (CI), a conexão elétrica entre transistores é feita por trilhas de alumínio de 500 nm de comprimento, 100 nm de largura e 50 nm de espessura.

a) Determine a resistência elétrica de uma dessas conexões, sabendo que a resistência, em ohms, de uma trilha de alumínio é dada por R = 3 × 10–8 L/A, em que L e A são, respectivamente, o comprimento e a área da seção reta da trilha em unidades do SI.

b) Se a corrente elétrica em uma trilha for de 10 μA, qual é a potência dissipada nessa conexão?

c) Considere que um determinado CI possua 106 dessas conexões elétricas. Determine a energia E dissipada no CI em 5 segundos de operação.

d) Se não houvesse um mecanismo de remoção de calor, qual seria o intervalo de tempo Δt necessário para a temperatura do CI variar de 300 °C?

(UNICAMP 2016) - QUESTÃO

O Parque Güell em Barcelona é um dos mais impressionantes parques públicos do mundo e representa uma das obras mais marcantes do arquiteto Antoni Gaudí. Em sua obra, Gaudí utilizou um número imenso de azulejos coloridos.

a) Considere que, no Parque Güell, existe um número N = 2 x 106 de azulejos cujas faces estão perfeitamente perpendiculares à direção da radiação solar quando o sol está a pino na cidade de Barcelona. Nessa situação, a intensidade da radiação solar no local é I = 1200 W/m2 . Estime a área de um azulejo tipicamente presente em casas e, a partir da área total dos N azulejos, calcule a energia solar que incide sobre esses azulejos durante um tempo t = 60 s.

b) Uma das esculturas mais emblemáticas do parque Güell tem a forma de um réptil multicolorido conhecido como EL Drac, que se converteu em um dos símbolos da cidade de Barcelona. Considere que a escultura absorva, em um dia ensolarado, uma quantidade de calor Q = 3500 kJ. Considerando que a massa da escultura é m = 500 kg e seu calor específico é c = 700 J/(kg.K), calcule a variação de temperatura sofrida pela escultura, desprezando as perdas de calor para o ambiente.

(UERJ 2015) - QUESTÃO

Para aquecer 1 L de água contida em um recipiente de capacidade térmica desprezível, uma pessoa dispõe de um aquecedor elétrico portátil cuja potência é de 1273 W, quando submetido a uma tensão de 127 V. Considere que toda a energia fornecida pelo aquecedor seja absorvida pela água. Nessas condições, calcule a variação de temperatura da água após o aquecedor inserido no recipiente ficar ligado por 165 segundos.

(UERJ 2015) - QUESTÃO

Um corpo de massa igual a 500 g, aquecido por uma fonte térmica cuja potência é constante e igual a 100 cal/min, absorve integralmente toda a energia fornecida por essa fonte. Observe no gráfico a variação de temperatura do corpo em função do tempo. 

Calcule o calor específico da substância da qual o corpo é composto, bem como a capacidade térmica desse corpo.

(UNIFESP 2016) - QUESTÃO

Considere um copo de vidro de 100 g contendo 200 g de água líquida, ambos inicialmente em equilíbrio térmico a 20 ºC.

O copo e a água líquida foram aquecidos até o equilíbrio térmico a 50 ºC, em um ambiente fechado por paredes adiabáticas, com vapor de água inicialmente a 120 ºC. A tabela apresenta valores de calores específicos e latentes das substâncias envolvidas nesse processo.

Considerando os dados da tabela, que todo o calor perdido pelo vapor tenha sido absorvido pelo copo com água líquida e que o processo tenha ocorrido ao nível do mar, calcule:

a) a quantidade de calor, em cal, necessária para elevar a temperatura do copo com água líquida de 20 ºC para 50 ºC.

b) a massa de vapor de água, em gramas, necessária para elevar a temperatura do copo com água líquida até atingir o equilíbrio térmico a 50 ºC.

(FAMERP 2017) - QUESTÃO

A figura representa o diagrama de fluxo de energia de uma máquina térmica que, trabalhando em ciclos, retira calor (Q₁) de uma fonte quente. Parte dessa quantidade de calor é transformada em trabalho mecânico (τ) e a outra parte (Q₂) transfere-se para uma fonte fria. A cada ciclo da máquina, Q₁ e Q₂ são iguais, em módulo, respectivamente, a 4 × 10³ J e 2,8 × 10³ J.

Sabendo que essa máquina executa 3000 ciclos por minuto, calcule:

a) o rendimento dessa máquina

b) a potência, em watts, com que essa máquina opera.