ONC · Física

Questões de Termologia e calorimetria da ONC

26 questões oficiais da ONC sobre Termologia e calorimetria, de 2016 a 2025, com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 6 fáceis, 17 médias, 3 difíceis.

Treine Termologia e calorimetria com 26 questões da ONC

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6 questões de Termologia e calorimetria resolvidas

Questão 1 · ONC 2025 · 8º e 9º anos · Questão 18média

Quando as forças internas de alguma porção da natureza não estão equilibradas, existem processos espontâneos que visam estabelecer o equilíbrio. Dentre as possibilidades de desequilíbrios, temos os térmicos e os dinâmicos que se entrelaçam, dando origem a diversos fenômenos que se manifestam em diversos lugares.

Fonte: imagem gerada por IA (Equipe ONC)

Sobre o que acontece nas praias tropicais devido aos desequilíbrios termodinâmicos, identifique a alternativa correta.

A
O calor costuma seguir da terra para o mar durante o dia e do mar para a terra durante a noite.
B
Devido à facilidade de se esquentar e de se resfriar da água, a temperatura do mar é praticamente igual à da terra.
C
O vento costuma soprar da terra para o mar durante o dia e do mar para a terra durante a noite.
D
Os ventos surgem porque as massas de ar quentes tendem a se aproximar da terra e as frias tendem a ganhar altura.
E
As ondas surgem devido ao aquecimento da água durante o dia e ao resfriamento dela durante a noite.

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Gabarito: A (elaborado pelo Treinamento 101)

A chave é o calor específico: a água precisa de muito mais energia que a areia para mudar de temperatura.

1. De dia
O Sol aquece a terra mais depressa que o mar: a terra fica mais quente. Calor flui sempre do mais quente para o mais frio, então ele vai da terra para o mar (o ar quente sobe sobre a terra e segue, no alto, em direção ao mar).

2. À noite
A terra esfria depressa e o mar, que guardou calor, fica mais quente que a terra: o calor passa a ir do mar para a terra.

Isso é exatamente o que diz a alternativa A.

Resposta: A

Por que as outras atraem:
- C troca o sentido do vento: de dia o ar sobe sobre a terra quente e o ar frio do mar ocupa o lugar, então a brisa sopra do mar para a terra (brisa marítima); à noite, da terra para o mar (brisa terrestre). O vento vai no sentido contrário ao do calor na superfície.
- B erra o calor específico: a água esquenta e esfria devagar.
- D inverte a convecção: o ar quente sobe e o frio desce.
- E: as ondas do mar são causadas principalmente pelo vento, não pelo aquecimento da água.

Dica: ar quente sobe e cria baixa pressão; o vento de superfície corre para onde está mais quente.

ONC 2024 · 6º e 7º anos · Questão 2fácil

O mercúrio é um metal líquido à temperatura ambiente. Embora seja frequentemente lembrado como uma substância tóxica, foi largamente utilizado na forma de amálgama (uma liga com outros metais) em restaurações de dentes cariados. Hoje, as restaurações dentárias com amálgama são raras no Brasil. Costumam estar presentes apenas em restaurações antigas em dentes de pessoas adultas. O mercúrio pode ainda ser utilizado para outras aplicações. Exemplos incluem o uso em lentes de alguns telescópios e em medidores de temperatura (termômetros de mercúrio, hoje em sua maioria substituídos por termômetros digitais ou pelo uso de outros líquidos).

Fonte: pixabay.com

Sobre os termômetros contendo líquidos é correto afirmar que

A
seu funcionamento se deve à dilatação térmica do líquido, o que resulta em variação da densidade deste.
B
seu funcionamento se deve à ocorrência de reações químicas durante a variação da temperatura.
C
seu funcionamento se deve à variação do ponto de ebulição do líquido em função da temperatura.
D
seu funcionamento se deve à variação do ponto de fusão do líquido em função da temperatura.
E
seu funcionamento se deve à presença de dois estados da matéria durante o aumento da temperatura.

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Gabarito: A (elaborado pelo Treinamento 101)

O termômetro de líquido tem um bulbo com mercúrio (ou álcool colorido) ligado a um tubo bem fino. Quando a temperatura sobe, o líquido dilata: o volume aumenta e ele sobe no tubo. Como a massa é a mesma e o volume cresce, a densidade do líquido diminui. A escala ao lado do tubo transforma a altura da coluna em temperatura.

As outras explicações não valem:

O líquido não reage quimicamente: é o mesmo antes e depois.
Ele não ferve nem congela durante o uso. Na faixa de medida ele fica sempre líquido, num só estado, e os pontos de fusão e de ebulição não entram no funcionamento.

Resposta: A

Dica: esquentou, dilatou. Mesma massa em volume maior significa densidade menor.

Questão 3 · ONC 2023 · 1º ano do ensino médio · Questão 18média

O holandês Wim Hof é chamado de “o homem de gelo” por causa de sua capacidade de suportar temperaturas congelantes, conquistando diversos recordes que a validaram. Em um desses recordes, seu corpo ficou quase duas horas em contato direto com gelo. Certa vez, ele entrou em um tanque que foi preenchido com água até um nível que permitisse Hof ficar boiando sem que seus pés tocassem o fundo. Devido ao ambiente externo extremamente congelante, a temperatura da água se comportou conforme o gráfico abaixo. Depois de 88 minutos, o recipiente foi levado rapidamente para uma sauna para tirar Hof do gelo.

Fonte: Equipe ONC.

Analisando o contexto, determine a alternativa correta.

A
A partir do comportamento registrado no gráfico é possível concluir que o calor específico do gelo é igual ao da água.
B
De 0 a 4 min, o volume do corpo de Wim Hof que está imerso na água diminui um pouco e gradativamente.
C
Nessa situação de baixíssima temperatura, o metabolismo fica mais lento, logo o corpo queima menos gordura.
D
De 4 a 84 min, o fluxo térmico do corpo para fora diminui gradativamente, pois o gelo é mais condutor que a água.
E
Manter o tecido adiposo com uma espessura maior colabora com a capacidade de suportar temperaturas congelantes.

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Gabarito: E

O gráfico mostra: de 0 a 4 min a água esfria de 4 °C para 0 °C; de 4 a 84 min fica em 0 °C enquanto congela; de 84 a 88 min o gelo esfria até −8 °C.

A gordura isola. O tecido adiposo conduz mal o calor e funciona como isolante térmico, reduzindo a perda de calor do corpo para o meio gelado. Manter uma camada de gordura mais espessa ajuda a suportar o frio. É a alternativa E.

Por que as outras estão erradas:
- A: com o mesmo meio retirando calor, a água cai 4 °C em 4 min e o gelo cai 8 °C em 4 min; o gelo varia mais rápido, então tem calor específico menor (cerca de metade).
- B: de 4 °C para 0 °C a densidade da água diminui; para continuar boiando com o mesmo empuxo, o volume imerso aumenta.
- C: no frio intenso o corpo acelera o metabolismo para produzir calor (tremores, gordura marrom), queimando mais gordura.
- D: com a água a 0 °C a diferença de temperatura não muda, e um gelo mais condutor faria o fluxo aumentar, não diminuir; a justificativa contradiz a conclusão.

Resposta: E

Dica: patamar no gráfico temperatura × tempo = mudança de estado; inclinação maior = calor específico menor.

Questão 4 · ONC 2022 · 6º e 7º anos · Questão 19média

Uma das estratégias usadas para reduzir o consumo de energia elétrica é instalar um aquecedor solar de água para alimentar o chuveiro, dispensando o uso da eletricidade para esse fim. Esse tipo de aquecedor é formado por um coletor e um recipiente como mostra a imagem abaixo. Nesta imagem, também vemos os componentes do coletor: uma chapa de vidro transparente; uma serpentina (conjunto de tubos metálicos conectados entre si e conectados aos tubos externos B e C), uma chapa absorvedora (preta fosca), um isolamento térmico e uma caixa para conter tudo. Além de estar conectado ao coletor, o recipiente se conecta aos chuveiros e ao sistema de água que alimenta a casa.

Fonte: https://www.diariodoaco.com.br/noticia/0059100-cemig-instala-sistema-de-aquecimento-solar-em-instituicoes-novale-do-aco (adaptado)

Utilizando os seus conhecimentos sobre propagação do calor, analise a estrutura e o funcionamento do aquecedor solar de água e determine a alternativa correta.

A
O tubo D leva a água do recipiente aos chuveiros, visto que ele se une ao recipiente no local mais baixo, onde concentra-se a água quente.
B
O tubo A trás a água fria do sistema que alimenta a casa, visto que ele se une ao recipiente no local onde concentra-se a água fria que deve passar pelo coletor.
C
A chapa de vidro do coletor serve para promover o efeito estufa que ajuda a reter a energia térmica transportada pela luz, aquecendo mais a água que passa pelo coletor.
D
Os tubos da serpentina são feitos de metal porque os metais são excelentes isolantes, propriedade necessária para o aquecimento da água que passa pela serpentina.
E
No funcionamento desse equipamento, vemos a presença da convecção térmica e da condução térmica, mas não aparece o fenômeno da radiação térmica.

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Gabarito: C

No coletor, a luz do Sol atravessa o vidro e é absorvida pela chapa preta, que esquenta e passa a emitir radiação infravermelha. O vidro deixa passar a luz visível, mas barra boa parte do infravermelho: a energia fica presa dentro da caixa, como numa estufa. Assim a água na serpentina esquenta mais.

Resposta: C (a chapa de vidro promove o efeito estufa e retém a energia).

Por que as outras atraem:
- A: a água quente é menos densa e sobe; ela se concentra no alto do reservatório, não embaixo.
- B: a água fria fica embaixo; o tubo A entra pelo alto.
- D: metais são bons condutores de calor, por isso passam a energia da chapa para a água.
- E: há radiação (do Sol para a chapa), condução (chapa → tubos) e convecção (circulação da água).

Dica: aquecedor solar usa as três formas de propagação do calor: radiação para captar, condução para transferir e convecção para circular a água.

Questão 5 · ONC 2021 · 1º ano do ensino médio · Questão 7média

Uma maneira de economizar energia elétrica é utilizar aquecedores solares, como o que está sendo apresentado na imagem abaixo, usado para aquecer a água de uma piscina. Ao encher a piscina, a tubulação dentro do aquecedor (serpentina) fica totalmente preenchida com água. A serpentina está em contato térmico com uma placa condutora pintada de preto, conforme imagem.

Fonte: Equipe da ONC.

Com esse equipamento, a água da piscina aquece mais rapidamente e atinge uma temperatura maior do que sem esse equipamento. Entretanto, ele só funciona sob incidência da luz solar. A respeito desse sistema, determine a alternativa correta.

A
Água ganha movimento devido à convecção que sofre no interior da serpentina do aquecedor solar.
B
O calor do aquecedor é transmitido para a piscina pelas tubulações AB e CD por meio da condução térmica.
C
A água está em constante movimento no sentido D→C→B→A, sempre trocando a água da piscina pela do aquecedor.
D
Por ser maior, a superfície água-ar na piscina absorve mais energia solar que a placa do aquecedor.
E
A transmissão de calor do Sol para a Terra ocorre por radiação térmica composta apenas por luz visível.

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Gabarito: A (elaborado pelo Treinamento 101)

Na serpentina, a água esquenta, fica menos densa e sobe; a água fria da piscina, mais densa, desce e entra por baixo. Esse movimento causado pela diferença de densidade é a convecção (efeito termossifão): é ela que faz a água circular sem bomba.

B: o calor chega à piscina levado pela própria água que circula (convecção), não por condução pelo cano.
C: a água fria entra por baixo (A → B), aquece e volta por cima (C → D): o sentido é A→B→C→D, não D→C→B→A.
D: a placa preta absorve muito mais radiação por área do que a superfície da água, que reflete e deixa passar parte da luz.
E: a radiação solar inclui também infravermelho e ultravioleta.

Resposta: A

Dica: aquecedores solares têm o coletor abaixo do reservatório: a água quente sobe sozinha por convecção.

Questão 6 · ONC 2020 · 3º ano do ensino médio · Questão 3média

No interior de um calorímetro ideal existem 5,0 L de água destilada e uma mistura gasosa, todos a 17 °C. A mistura gasosa é formada por 44 g de oxigênio e por um punhado de hidrogênio em uma concentração que o torna inflamável. Existe um sistema de ignição que pode desencadear a combustão do hidrogênio cuja equação não balanceada é apresentada abaixo:

H₂(g) + O₂(g) ⟶ H₂O(ℓ) + calor

O calor liberado nessa reação exotérmica obedece a razão 294 kJ/mol, tomando a quantidade de matéria do combustível como referência. Acionado o sistema de ignição, a combustão cessa restando 36 g de oxigênio na mistura gasosa.

Qual o valor aproximado da temperatura de equilíbrio do interior do calorímetro, após a combustão?

Despreze a capacidade térmica dos gases, do vapor de água e do calorímetro, bem como o calor fornecido pelo sistema de ignição.

Dados: massa atômica do hidrogênio = 1,0 u

massa atômica do oxigênio = 16 u

calor específico da água = 4,2 J/(gºC)

densidade da água = 1,0 kg/L

A
19 °C
B
24 °C
C
28 °C
D
32 °C
E
36 °C

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Gabarito: B

1. Oxigênio consumido. 44 g − 36 g = 8 g de O₂ = 8 ÷ 32 = 0,25 mol.

2. Hidrogênio queimado. Equação balanceada: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O. Então 0,25 mol de O₂ queima 0,50 mol de H₂ (o combustível).

3. Calor liberado. Q = 0,50 mol × 294 kJ/mol = 147 kJ = 147.000 J.

4. Aquecimento da água. 5,0 L = 5.000 g (a água formada, 9 g, é desprezível):
ΔT = Q ÷ (m × c) = 147.000 ÷ (5.000 × 4,2) = 147.000 ÷ 21.000 = 7 °C.

5. Temperatura final. 17 + 7 = 24 °C.

Resposta: B (24 °C).

Por que as outras atraem: usar os 0,25 mol de O₂ como referência, em vez dos 0,50 mol de H₂, dá só metade do aquecimento.

Dica: o calor "por mol de combustível" exige descobrir quantos mols de combustível reagiram; o balanceamento é o primeiro passo.