PAS UEM 2010 - etapa 2

Nos primórdios da termodinâmica, Julius Robert  
Meyer estava empenhado na determinação do  
equivalente mecânico do calor. Em certo momento,  
ele afirmou que essa equivalência seria como soltar  
a mesma massa de água de uma altura de 400 m.  
Desconsiderando a resistência do ar e usando g =  
10 m/s², assinale o que for correto.
01) O valor que Meyer determinou para o  equivalente mecânico do calor foi 1,0 cal =  4000 J.  .
02) O desvio percentual entre o valor determinado  por Meyer e aquele aceito hoje é de  aproximadamente 4,5%. 
04) Calor é a energia transferida de um corpo para  outro em virtude, unicamente, da igualdade de  temperatura entre eles.
08) A caloria é definida como a quantidade de calor  necessária para elevar em 1 ºC a temperatura  de 1 g de água. 
16) A energia potencial de uma massa de água de  5 kg caindo de 400 m de altura é suficiente para  aquecer essa massa em 5 ºC.

Gabarito: 2 + 8



Pedido: Além da explicação a respeito de cada alternativa, gostaria de pedir, se possível, fazendo favor, uma breve explanação do experimento de Meyer.

Olá Vipir,

Primeiramente, devo dizer que a questão está meio mal escrita, afinal, se trata de um fato pouco conhecido e ele omite algumas informações que são consideravelmente importantes. Mas, analisando as alternativas:

01) Por definição, temos que 1 cal é a energia necessária para aumentar em 1ºC a temperatura de 1g de água, portanto, assumiremos que a massa utilizada no experimento de Meyer é de mesma dimensão.

[latex]\text{E}=\text{mgh}\;\Rightarrow\;\text{E}=1.10^{-3}.10.400\;\text{E}=4\;\text{J}[/latex]

Sendo assim, pelo experimento dado 1 cal=4 J. 

02) O valor usual utilizando nessa conversão é que 1 cal= 4,2 J, ou seja, o desvio será dado por:

[latex]\sigma=1-\frac{4}{4,2}\;\Rightarrow\;\sigma\approx 4,5\;%[/latex]

04) Não existe troca de calor entre corpos com a mesma temperatura;

08) Como descrevi no primeiro item essa é a definição dessa unidade de medida;

16) Basta pensarmos que a energia potencial gravitacional será integralmente convertida em energia térmica e teremos o seguinte:

[latex]\text{E}_{\text{Pot}}=\text{Q}.4,2\;\Rightarrow\;5.10.400=5000.1.\Delta\text{T}.4,2\;\Rightarrow\;\Delta\text{T}\cong 9,5\;^{\circ}\text{C}[/latex]

Espero ter ajudado

Obrigado, Gabs. O fato das questões dessa banca cobrarem assuntos incomuns é bem recorrente, mais uma vez agradeço pela ajuda.