Exercícios sobre a lei zero da termodinâmica
(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
Alternativa D.
Calcularemos a variação da temperatura na escala Fahrenheit através da fórmula:
\(\frac{∆T_C}5=\frac{∆T_F}9\)
\(\frac{60}5=\frac{∆T_F}9\)
\(∆T_F=9\cdot\frac{60}5\)
\(∆T_F=108\ ºF\)
(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).
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.
(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
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:
\(\frac{T_C}5=\frac{T_K-273}5\)
\(T_C=T_K-273\)
\(250=T_K-273\)
\(T_K=250+273\)
\(T_K=523 K\)
(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.
Alternativa D.
Calcularemos a variação da temperatura na escala Fahrenheit através da fórmula que a relaciona à variação da temperatura na escala Celsius:
\(\frac{∆T_C}5=\frac{∆T_F}9\)
\(\frac{-98-(-93)}5=\frac{∆T_F}9\)
\(\frac{-98+93}5=\frac{∆T_F}9\)
\(\frac{-5}5=\frac{∆T_F}9\)
\(-1=\frac{∆T_F}9\)
\(∆T_F=-1\cdot 9\)
\(∆T_F=-9\ ºF\)
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
Alternativa B.
A lei que trata do equilíbrio térmico é a lei zero da termodinâmica.
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.
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.
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
Alternativa A.
Calcularemos a temperatura do estudante na escala Kelvin através da fórmula que a relaciona à escala Fahrenheit:
\(\frac{T_F-32}9=\frac{T_K-273}5\)
\(\frac{95-32}9=\frac{T_K-273}5\)
\(\frac{63}9=\frac{T_K-273}5\)
\(7=\frac{T_K-273}5\)
\(7\cdot 5=T_K-273\)
\(35=T_K-273\)
\(T_K=35+273\)
\(T_K=308\ K\)
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 ℉
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:
\(\frac{T_C}5=\frac{T_F-32}9\)
\(\frac{15}5=\frac{T_F-32}9\)
\(3=\frac{T_F-32}9\)
\(3\cdot 9=T_F-32\)
\(27=T_F-32\)
\(T_F=27+32\)
\(T_F=59\ ºF\)
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 ℉
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:
\(\frac{T_F-32}9=\frac{T_K-273}5\)
\(\frac{T_F-32}9=\frac{0-273}5\)
\(\frac{T_F-32}9=\frac{-273}5\)
\(T_F-32=\frac{- 273\cdot 9}5\)
\(T_F-32=- 491,4\)
\(T_F=- 491,4+32\)
\(T_F=- 459,4\ ºF\)
Qual valor de temperatura é o mesmo na escala Celsius e na escala Fahrenheit?
A) \(- 40 \)
B) \(-12 \)
C) 0
D) 25
E) 100
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:
\(\frac{x}5=\frac{x-32}9\)
\(\frac{9\cdot x}5=x-32\)
\(1,8\cdot x-x=-32\)
\(0,8\cdot x=-32\)
\(x=\frac{- 32}{0,8}\)
\(x=- 40\)
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 ℃
Alternativa E.
Calcularemos a temperatura na escala Celsius através da fórmula que a relaciona à escala Fahrenheit:
\(\frac{T_C}5=\frac{T_F-32}9\)
\(\frac{T_C}5=\frac{113-32}9\)
\(\frac{T_C}5=\frac{81}9\)
\(T_C=9\cdot 5\)
\(T_C=45\ ºC\)
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.
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)
