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Questão 37 da UERJ 2021

Exame de Qualificação · Ciências da Natureza

Em uma experiência de calorimetria, os corpos A, B e C, que possuem massas, temperaturas e energias térmicas distintas, são colocados em um recipiente isolante térmico e de paredes rígidas, suspensos por fios ideais, conforme a ilustração abaixo.

Esquema de um recipiente fechado com uma válvula V na lateral direita superior, dentro do qual estão suspensos por fios verticais três corpos esféricos identificados como A (à esquerda, azul), B (ao centro, mais abaixo, rosa) e C (à direita, amarelo).

Em seguida, através da válvula V, retira-se grande parte do ar do interior do recipiente. A partir desse instante, predomina um processo de transferência de calor entre os corpos, o que altera os valores de determinada grandeza física.

O referido processo de transferência de calor e a grandeza física em questão são, respectivamente:

  1. A
    irradiação – massa
  2. B
    convecção – massa
  3. C
    irradiação – temperatura
  4. D
    convecção – temperatura
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Resolução comentada

Os corpos estão suspensos por fios ideais (que não conduzem calor) dentro de um recipiente isolante. Assim, a condução pelos fios não conta.

Com a retirada de grande parte do ar, quase não há meio material entre os corpos. Por isso:

  1. A convecção, que exige um fluido (o ar) circulando, praticamente deixa de existir.
  2. A condução pelo ar também fica desprezível.
  3. Resta a irradiação, que ocorre por ondas eletromagnéticas (infravermelho) e se propaga até no vácuo, como a luz do Sol chega à Terra.

Quanto à grandeza: cada corpo emite e absorve radiação. Quem está mais quente perde energia e quem está mais frio ganha. A energia interna de cada corpo muda, e com ela a temperatura, que tende ao equilíbrio térmico.

A massa dos corpos não se altera por troca de calor, pois nenhuma matéria entra ou sai deles.

Logo, o processo é a irradiação e a grandeza que varia é a temperatura.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AAcerta a irradiação, mas a massa dos corpos não muda com a troca de calor.
  • BA convecção precisa de fluido, e o ar foi retirado; além disso, a massa não varia.
  • DAcerta a temperatura, mas a convecção não ocorre sem ar.

Assuntos: processos de transferência de calor, irradiação térmica, equilíbrio térmico.

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Fonte: UERJ 2021 · Exame Único. Prova oficial ↗