Questões de Concurso

Um experimento didático popular consiste em se construir “pilhas de limão” (ou de batata) para ligar diodos emissores de luz (LED). Emprega-se comumente eletrodos de zinco e cobre. Suponha que um circuito com 4 limões em série que tenha voltagem de circuito aberto de 2,0 V consegue acender um LED. Com esse circuito em funcionamento a tensão sobre o LED é medida em 1,5 V com um multímetro com corrente 0,01 A. A resistência interna total e a corrente de curto circuito deste gerador de 4 limões são, respectivamente

A velocidade de deriva de elétrons que participam da corrente elétrica no interior de um condutor é muito mais baixa que a própria velocidade do movimento térmico (velocidade de Fermi da ordem de 10³ m/s) e, evidentemente, muito mais baixa do que a velocidade da luz (da ordem de 10⁸ m/s). A corrente elétrica pode ser relacionada com densidade de elétrons livres do fio, que para o cobre é de 8,5×10²⁸ elétrons por metro cúbico, da área de seção do fio e da carga elementar do elétron,1,6×10⁻¹⁹C em módulo. Assim, considere um fio de diâmetro de 2,0 mm percorrido por uma corrente de 1,6 A. Considere π = 3. O fluxo em volume/tempo é calculado pelo produto velocidade x área para corrente uniforme que atravessa a seção reta. A velocidade dos portadores de carga estará na escala de:

O consumo energético primário da humanidade (energia extraída das fontes entre elas, por exemplo, petróleo, carvão, gás e fontes renováveis) é estimado hoje estar por volta de 500EJ por ano (E, exa,1018). Por sua vez a energia solar total irradiada anualmente sobre o planeta terra é de cerca de 4x10⁶ EJ. Em caráter de comparação de escala, se utilizássemos cada uma dessas duas quantidades anuais de energia separadamente (consumo primário da humanidade e solar) para aquecer idealmente toda a água disponível na Terra, de cerca de 1 x 10₉ km³ (considerando que estivesse em estado líquido com calor específico de 4J/gºC, densidade d=1000kg/m³ ), a elevação da temperatura da água seria da ordem de:

O máximo trabalho, e portanto a máxima eficiência, que se consegue extrair de uma máquina térmica é obtido pelo ciclo de Carnot que teria eficiência 100% apenas se o reservatório térmico frio estivesse a 0K (a impossibilidade disso é conhecida como segunda Lei da Termodinâmica). O emprego prático do ciclo de Carnot é inviabilizado de aplicações em virtude das trocas de calor entre a fonte quente e a fonte fria se darem em processos isotérmicos que acabam limitados pelo excessivo tempo que demandariam. A máxima eficiência acessível de uma máquina térmica operando entre os reservatórios de temperatura a 27ºC e 127ºC é

Em meados do século XVIII o conceito de calor especifico e de calor latente não estavam ainda formulados, tarefa que foi resolvida entre 1761 e 1772 com trabalhos dos físicos Joseph Black e Johan Carl Wilcke. Por volta de 1749 predominava a expectativa de que a temperatura de equilíbrio térmico sempre estaria na proporção das massas ou dos volumes das substâncias, sem menção à essa característica intrínseca dos materiais.
“Conforme demonstrou o químico escocês Joseph Black (1728 - 1799) em uma de suas célebres experiências (…) em 1757, ao misturar água a 78ºC com a mesma quantidade de gelo a 0ºC, observou que o gelo se fundiu todo mantendo-se, no entanto, em 0ºC.”
“A crônica do Calor: Calorimetria”, J.M.F. Bassalo, Revista Brasileira do Ensino de Física, Vol.14 (1),1992, p.29.
Em experimentos de calorimetria são comuns desvios sensíveis entre valores observados e calculados com modelos ideais. Considerando o experimento de Black narrado por Bassalo segundo o modelo ideal em que há apenas trocas de calor entre a água, calor específico de 1 cal/gºC, e o gelo, calor latente de fusão de 80 cal/g, assinale a alternativa que representaria a expectativa teórica ideal.