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
, isto significa que devemos fornecer 80 calorias para derreter cada grama de um pedaço de gelo que esteja a
(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
(02) sendo o calor latente de fusão do gelo
(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:
- (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
, isto significa que devemos fornecer 80 calorias para derreter cada grama de um pedaço de gelo que esteja a - (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
Dado numérico explícito: o calor latente de fusão do gelo é
.
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
, isto significa que devemos fornecer 80 calorias para derreter cada grama de um pedaço de gelo que esteja a
".
Conceito necessário (explicação didática): calor latente de fusão
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
onde
é a energia fornecida,
a massa e
o calor latente de fusão (unidade aqui
).
Aplicando ao caso: se
, para cada
de gelo a
que queremos derreter, precisamos de
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
(pressão
atm). No alto de uma montanha, a pressão é menor e a água pode ferver a, por exemplo,
–
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
onde
é a pressão,
o volume,
a quantidade de substância (mols),
a constante universal dos gases e
a temperatura absoluta. Num processo isotérmico,
é constante, assim
é constante e temos
Isso mostra que
é inversamente proporcional a
quando
é constante: se
diminui,
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:
onde
é a taxa de transferência de calor (potência),
é a condutividade térmica do material,
área de contato e
gradiente de temperatura próximo à superfície. Materiais com maior
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
e (16) vale
. Soma:
Resposta
18