423 (UFG) Desde os primórdios dos tempos o homem procura entender os fenômenos relacionados à temperatura e ao calor. Na busca desse entendimento originou-se a Termologia, segundo a qual é correto afirmar que: (01) o vácuo existente entre as paredes de uma garrafa térmica evita a perda de calor por radiação
(02) sendo o calor latente de fusão do gelo 80 \mathrm{cal} / \mathrm{g}, isto significa que devemos fornecer 80 calorias para derreter cada grama de um pedaço de gelo que esteja a 0^{\circ} \mathrm{C}
(04) a água ferve a uma temperatura maior no pico do monte Everest do que em Goiânia
(08) se diminuirmos o volume de um gás isotermicamente, este sofrerá uma queda na sua pressão
(16) uma lata de refrigerante aparenta estar mais gelada que uma garrafa que esteja à mesma temperatura, devido à lata roubar calor de nossa mão mais rapidamente, ou seja, a lata possui um coeficiente de condutibilidade térmica maior que o vidro

Passo 1

Aqui está o que o enunciado nos dá e o que ele pede. O enunciado apresenta cinco afirmações numeradas e quer que a gente diga quais são corretas. Vou listar cada afirmação (exatamente como foi dada) e os dados numéricos fornecidos:
  1. (01) o vácuo existente entre as paredes de uma garrafa térmica evita a perda de calor por radiação
  2. (02) sendo o calor latente de fusão do gelo 80\\ \mathrm{cal}/\mathrm{g}, isto significa que devemos fornecer 80 calorias para derreter cada grama de um pedaço de gelo que esteja a 0^\circ\mathrm{C}
  3. (04) a água ferve a uma temperatura maior no pico do monte Everest do que em Goiânia
  4. (08) se diminuirmos o volume de um gás isotermicamente, este sofrerá uma queda na sua pressão
  5. (16) uma lata de refrigerante aparenta estar mais gelada que uma garrafa que esteja à mesma temperatura, devido à lata roubar calor de nossa mão mais rapidamente, ou seja, a lata possui um coeficiente de condutibilidade térmica maior que o vidro
Dado numérico explícito: o calor latente de fusão do gelo é 80\\ \mathrm{cal}/\mathrm{g}.
O trabalho a fazer: analisar cada afirmação, decidir se é verdadeira ou falsa, e ao final indicar quais estão corretas (o formato da prova exige somar os números correspondentes às afirmativas corretas).

Passo 2

Analisando a afirmativa (01): “o vácuo existente entre as paredes de uma garrafa térmica evita a perda de calor por radiação”.
Conceito necessário (explicação didática): existem três modos de transferência de calor: condução, convecção e radiação.
  • Condução: transferência de calor através de matéria por contato (ex.: temperatura se propaga em um metal).
  • Convecção: transporte de calor por movimento de fluido (ar ou líquido) que carrega energia.
  • Radiação: emissão de energia por ondas eletromagnéticas; não precisa de meio material — ocorre mesmo no vácuo (é assim que o Sol aquece a Terra).
Ponto-chave: o vácuo impede condução e convecção (porque não há matéria para conduzir ou para mover), mas não impede radiação, que atravessa o vácuo. A garrafa térmica com vácuo entre as paredes reduz perdas por condução e convecção, mas ainda deixa passar radiação (por isso muitas garrafas têm camadas metálicas reflexivas para reduzir radiação).
Conclusão do passo: a afirmativa (01) é falsa.

Passo 3

Analisando a afirmativa (02): "sendo o calor latente de fusão do gelo 80\\ \mathrm{cal}/\mathrm{g}, isto significa que devemos fornecer 80 calorias para derreter cada grama de um pedaço de gelo que esteja a 0^\circ\mathrm{C}".
Conceito necessário (explicação didática): calor latente de fusão L_f é a quantidade de energia necessária para transformar unidade de massa de uma substância do estado sólido para o estado líquido à temperatura de fusão, sem mudança de temperatura. A fórmula que usamos é
Q = m \, L_f,
onde Q é a energia fornecida, m a massa e L_f o calor latente de fusão (unidade aqui \mathrm{cal}/\mathrm{g}).
Aplicando ao caso: se L_f = 80\\ \mathrm{cal}/\mathrm{g}, para cada 1\\ \mathrm{g} de gelo a 0^\circ\mathrm{C} que queremos derreter, precisamos de
Q = 1\\ \mathrm{g} \times 80\\ \mathrm{cal}/\mathrm{g} = 80\\ \mathrm{cal}.
Conclusão do passo: a afirmativa (02) é verdadeira.

Passo 4

Analisando a afirmativa (04): “a água ferve a uma temperatura maior no pico do monte Everest do que em Goiânia”.
Conceito necessário (explicação didática): a ebulição ocorre quando a pressão de vapor do líquido iguala a pressão externa sobre o líquido. A temperatura de ebulição depende da pressão ambiente: quanto menor a pressão ambiente, menor a temperatura necessária para que o vapor iguale essa pressão. Em altitudes elevadas (como no Everest) a pressão atmosférica é menor do que ao nível do mar (ou em locais mais baixos, como Goiânia). Logo, a água ferve a temperaturas menores em lugares altos.
Exemplo intuitivo: ao nível do mar, a água ferve a 100^\circ\mathrm{C} (pressão \approx 1 atm). No alto de uma montanha, a pressão é menor e a água pode ferver a, por exemplo, 70 90^\circ\mathrm{C} dependendo da altitude.
Conclusão do passo: a afirmativa (04) afirma o contrário do que é correto, portanto é falsa.

Passo 5

Analisando a afirmativa (08): “se diminuirmos o volume de um gás isotermicamente, este sofrerá uma queda na sua pressão”.
Conceito necessário (explicação didática): para um gás ideal a relação de estado é
PV = nRT,
onde P é a pressão, V o volume, n a quantidade de substância (mols), R a constante universal dos gases e T a temperatura absoluta. Num processo isotérmico, T é constante, assim nRT é constante e temos
P = \frac{nRT}{V}.
Isso mostra que P é inversamente proporcional a V quando T é constante: se V diminui, P aumenta.
Conclusão do passo: a afirmativa (08) diz que a pressão cairia ao diminuir o volume isotermicamente — isso é incorreto. A afirmativa (08) é falsa.

Passo 6

Analisando a afirmativa (16): “uma lata de refrigerante aparenta estar mais gelada que uma garrafa que esteja à mesma temperatura, devido à lata roubar calor de nossa mão mais rapidamente, ou seja, a lata possui um coeficiente de condutibilidade térmica maior que o vidro”.
Conceito necessário (explicação didática): a sensação de “mais frio” ao tocar um objeto que está à mesma temperatura se deve à taxa de fluxo de calor entre sua pele e o objeto. A lei de Fourier para condução em forma simples diz:
q = -k A \frac{dT}{dx},
onde q é a taxa de transferência de calor (potência), k é a condutividade térmica do material, A área de contato e \frac{dT}{dx} gradiente de temperatura próximo à superfície. Materiais com maior k extraem calor da mão mais rapidamente, produzindo a sensação de maior frio. Metais (como a lata, geralmente alumínio ou aço fino) têm condutividade térmica muito maior que o vidro. Portanto a lata “rouba” calor mais rápido da mão e parece mais fria, mesmo estando à mesma temperatura.
Observação adicional (prática): a convecção com o ar e a espessura do material também ajudam, mas o cerne da explicação é a maior condutividade térmica do metal comparado ao vidro.
Conclusão do passo: a afirmativa (16) é verdadeira.

Passo 7

Resumo das conclusões:
  • (01) falsa
  • (02) verdadeira
  • (04) falsa
  • (08) falsa
  • (16) verdadeira
Na prova tipo UFG, somamos os números associados às afirmativas verdadeiras: (02) vale 2 e (16) vale 16. Soma:
2 + 16 = 18.

Resposta

18

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