Question

1. Três cubos de gelo idênticos em superficies diferentes, madeira, aluminio e concreto.Depois de certo tempo eles derretem, qual vai derreter primeiro? Justifique detalhadamente!

2. Um termômetro na escala Fahrenheit indica uma temperatura de 136 °F. Qual é o valor dessa temperatura na escala Celsius?

3. Um termometro calibrado na escala Celsius indica uma temperatura de 145 °C. Qual é o valor dessa temperatura na escala Fahrenheit?

4.Qual a forma de transferência de calor surge quando há movimentação interna em um fluido aquecido?

5. "No inverno devemos usar roupas bem quentinhas e grossas, isso vai nos aquecer impedindo o frio entrar." Qual o problema dessa afirmação? Explique o motivo dela estar fisicamente errada.

6. Quais são os processos de propagação do calor? De um exemplo para cada um deles.

7. Como medir a temperatura de um objeto ou corpo muito quente?

Answer 1

Resposta:

1) Todos derreterão juntos.

2) Tc ≈ 57,78 ºC

3) Tf = 293 ºF

4) Transferência térmica por convecção

5) A afirmação diz que roupas quentes impedem a entrada do frio. Porém não é o frio do ambiente que é transferido a nós. Mas sim o calor interno do corpo que sai de nós, que é transferido para o ambiente frio. Segundo a 2ª Lei da Termodinâmica: o calor é transferido de modo espontâneo, do meio de maior tempera para o de menor.

6) Condução: ao descongelar uma carne, o calor flui do ar do ambiente que está em contato com a carne, para o interior dela, o qual está mais frio.

Convecção: as camadas de ar mais baixas da atmosfera são aquecidas pelo solo, subindo às camadas mais altas, e as que já estavam altas, descem às mais baixas. Esse processo gera os ventos dentre outros fenômenos atmosféricos.

Irradiação: o sol emite ondas eletromagnéticas intensamente, as quais aquecem o planeta quando entra em contato com o solo.

7) Por estar muito quente, o calor do corpo danificaria instrumentos de medição por condução térmica, porém, dada a alta temperatura, ele emite radiação, a qual pode ser medida com instrumentos ópticos, fornecendo a temperatura estimada do corpo.

Explicação:

1) Dadas as fórmulas de fluxo de calor $Fi = \frac{Q}{dt}$ e capacidade térmica $C = \frac{Q}{dT}$, se isolarmos e igualarmos a Quantidade de calor, teremos:

$Fi \times dt = Q\\C \times dT = Q\\Fi \times dt = C \times dT$

Como o intervalo de tempo dt é o fator determinante de qual cubo derreterá primeiro, vamos isolar esta variável:

$dt = \frac{C \times dT}{Fi}$

Os cubos sofrem a mesma variação de temperatura dT, do gelo à água. E suas capacidades térmicas são todas as mesmas, pois todos são idênticos.

O cubo que derreterá primeiro será o de menor intervalo de tempo dt, que está em função do fluxo de calor. Porém, se os três cubos se encontram no mesmo ambiente, o fluxo de calor que eles recebem é igual para os três.

Logo, todos os cubos derreterão no mesmo intervalo de tempo.

2) A fórmula de conversão Celsius/Farenheint é:

$\frac{Tc}{5} = \frac{Tf - 32}{9}$

Substituindo 136 ºF:

$\frac{Tc}{5} = \frac{136 - 32}{9}$

$Tc = \frac{5 \times 104}{9} = \frac{520}{9}$

Tc ≈ 57,78 ºC

3) Aplicando a mesma fórmula anterior para 145 ºC:

$\frac{145}{5} = \frac{Tf - 32}{9}$

$29 \times 9 = Tf - 32\\Tf = 261 + 32$

Tf = 293 ºF