FUVEST 2015 — questão 68 de Física
Enunciado em texto
O desenvolvimento de teorias científicas, geralmente, tem forte relação com contextos políticos, econômicos, sociais e culturais mais amplos. A evolução dos conceitos básicos da Termodinâmica ocorre, principalmente, no contexto
a) da Idade Média.
b) das grandes navegações.
c) da Revolução Industrial.
d) do período entre as duas grandes guerras mundiais.
e) da Segunda Guerra Mundial.
(Enunciado: Vestibular FUVEST 2015, 1ª fase, prova V — Fuvest/USP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à FUVEST.
Resolução comentada
O que a questão pede: em que contexto histórico nasceram as ideias básicas da Termodinâmica.
Passo 1 — a máquina a vapor. No século XVIII, na Inglaterra, as máquinas a vapor passaram a bombear a água das minas de carvão (a de Newcomen, de 1712) e depois, aperfeiçoadas por James Watt a partir de 1769, a mover fábricas, locomotivas e navios. Foram o motor da Revolução Industrial. Uma máquina a vapor é uma máquina térmica: recebe calor da queima do carvão e transforma parte dele em trabalho.
Passo 2 — a pergunta que a indústria fez à Física. Os engenheiros queriam saber: quanto trabalho dá para tirar de uma certa quantidade de calor? Isso é o rendimento:
em que é o calor recebido da fonte quente.
Passo 3 — Carnot. Em 1824, o engenheiro francês Sadi Carnot publicou Reflexões sobre a potência motriz do fogo. Ele mostrou que uma máquina térmica precisa de uma fonte quente e de uma fonte fria, que parte do calor tem de ir para a fonte fria, e que nenhuma máquina operando entre as mesmas temperaturas rende mais que a máquina ideal, a máquina de Carnot:
com as temperaturas em kelvin. Por exemplo, uma caldeira a 500 K soltando calor num ambiente a 300 K rende, no máximo, .
Passo 4 — as leis. Nas décadas seguintes, Joule mediu a equivalência entre calor e trabalho, base da primeira lei (), e Clausius e Kelvin formularam a segunda lei, por volta de 1850. Tudo isso no século XIX, em plena industrialização.
Por que não as outras: (A) na Idade Média não havia nem a ideia de energia nem máquinas térmicas; (B) as grandes navegações, nos séculos XV e XVI, impulsionaram a astronomia, a cartografia e os instrumentos de navegação; (D) e (E) o século XX, entre as guerras e na Segunda Guerra, é a época da física quântica, da relatividade e da física nuclear, quando a Termodinâmica já estava pronta havia décadas.
⚠️ A armadilha: associar “energia” com a bomba atômica e marcar a (E). A Segunda Guerra marcou a física nuclear; a Termodinâmica nasceu um século antes, das máquinas a vapor.
A ideia em uma frase: a Termodinâmica nasceu para entender e melhorar a máquina a vapor, o coração da Revolução Industrial.
Resposta: alternativa C (da Revolução Industrial).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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