Nem todo material aumenta de volume ao ser aquecido.
Escolha uma opção:
◯ Verdadeiro
◯ Falso
A água apresenta sua densidade máxima aos 277 K .
Escolha uma opção:
◯ Verdadeiro
◯ Falso
Ao fornecermos calor a um objeto qualquer nem sempre verificaremos um aumento de sua temperatura.
Escolha uma opção:
◯ Verdadeiro
◯ Falso
◯ Verdadeiro
◯ Falso
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado pede e as informações dadas.
-
Temos três afirmações para classificar como verdadeiras ou falsas:
- “Nem todo material aumenta de volume ao ser aquecido.”
- “A água apresenta sua densidade máxima aos
.” - “Ao fornecermos calor a um objeto qualquer nem sempre verificaremos um aumento de sua temperatura.”
-
Não há outras informações numéricas além das temperaturas citadas. O objetivo é decidir Verdadeiro/Falso para cada afirmação e justificar didaticamente.
Passo 2
Conceito de coeficiente de dilatação térmica e como ele liga calor e variação de volume.
- Quando aquecemos um corpo, sua tendência comum é dilatar. A relação linear aproximada entre variação de volume e variação de temperatura é dada por:
onde:
-
é a variação de volume do corpo, -
é o coeficiente volumétrico de dilatação térmica (característico do material), -
é o volume inicial, -
é a variação de temperatura. -
Explicando cada termo de forma bem prática:
-
diz “quanto o volume muda por grau” para aquele material. Para muitos materiais comuns , então leva a . - Mas nada na fórmula impede que
seja negativo: se então ao aumentar o volume diminui.
-
-
Conclusão didática: o sinal de
depende do sinal de . Portanto, existe a possibilidade física e real de materiais com dilatação negativa em certos intervalos de temperatura.
Passo 3
Aplicando ao item 1: “Nem todo material aumenta de volume ao ser aquecido.”
-
A partir do que vimos, alguns materiais têm
em certas faixas de temperatura. Exemplos concretos: - A água líquida entre
e (isto é, entre e ) apresenta comportamento anômalo: ao aquecer dentro dessa faixa o volume pode diminuir. - Existem materiais sólidos com dilatação térmica negativa (por exemplo certos óxidos como
) que encolhem ao aquecer em faixas largas de temperatura.
- A água líquida entre
-
Logo, a afirmação “Nem todo material aumenta de volume ao ser aquecido.” é Verdadeira.
Passo 4
Sobre a densidade máxima da água e a temperatura citada (
).
- Informação física padrão: a água líquida atinge densidade máxima à temperatura de aproximadamente
. - Converter
para Kelvin:
-
O enunciado afirma que a densidade máxima ocorre a
. Essa é uma aproximação muito comum (arredondando para ). -
Física por trás (explicação didática curta): a estrutura de ligações de hidrogênio forma uma rede menos densa abaixo de
; ao aquecer até essa estrutura parcialmente se desfaz e a água fica mais densa; acima disso, a dilatação térmica normal domina e a densidade cai. -
Conclusão: considerar a máxima densidade da água em
é aceitável como afirmação verdadeira (é a aproximação de ). Portanto a afirmação é Verdadeira.
Passo 5
Conceito de calor recebido e variação de temperatura: quando calor não implica aumento de temperatura.
-
Duas fórmulas úteis e o que significam:
- Aquecimento sensível (variação de temperatura):
onde:-
é o calor fornecido, -
é a massa do corpo, -
é o calor específico do material, -
é a variação de temperatura resultante.
Esta fórmula mostra que, para mudança de temperatura,está diretamente relacionada a .
- Troca de calor durante mudança de fase (calor latente):
onde:-
é o calor latente (por ex., de fusão ou vaporização), - Durante a mudança de fase a temperatura não varia enquanto parte do material permanece na fase inicial e na final.
-
Exemplos concretos e simples:
- Colocar gelo a
e fornecer calor: o gelo derrete e a temperatura permanece em até todo o gelo ter derretido — adicionou-se calor, mas não houve aumento de temperatura durante a fusão. - Em reações químicas ou processos que fazem trabalho (ex.: um gás que expande e realiza trabalho contra uma força), parte do calor pode ser convertido em trabalho ou energia interna de outra forma, não aumentando imediatamente a temperatura.
- Colocar gelo a
-
Conclusão didática: fornecer calor não garante aumento de temperatura em todas as circunstâncias; depende se o calor está sendo usado para mudar a fase, para vencer ligações, para realizar trabalho, etc.
Passo 6
Aplicando ao item 3: “Ao fornecermos calor a um objeto qualquer nem sempre verificaremos um aumento de sua temperatura.”
- Pelas explicações e exemplos do passo anterior (fase de mudança e calor latente, conversão em trabalho, etc.), fica claro que existem situações em que se adiciona calor e a temperatura não aumenta.
- Portanto a afirmação é Verdadeira.
Resposta
Verdadeiro
Verdadeiro
Verdadeiro
Verdadeiro
Verdadeiro