BANCO DE QUESTÕES - FÍSICA - 9º ANO - ENSINO FUNDAMENTAL

Transcrição

1 PROFESSOR: EQUIPE DE FÍSICA BANCO DE QUESTÕES - FÍSICA - 9º ANO - ENSINO FUNDAMENTAL ============================================================================= 01- Um copo de água está à temperatura ambiente de 30 C. Joana coloca cubos de gelo dentro da água. A análise dessa situação permite afirmar que a temperatura da água irá diminuir por que: (A) o gelo irá transferir frio para a água. (B) a água irá transferir calor para o gelo. (C) o gelo irá transferir frio para o meio ambiente. (D) a água irá transferir calor para o meio ambiente. 02- Selecione a alternativa que supre as omissões das afirmações seguintes: I- O calor do Sol chega até nós por. II- Uma moeda bem polida fica quente do que uma moeda revestida de tinta preta, quando ambas são expostas ao sol. III- Numa barra metálica aquecida numa extremidade, a propagação do calor se dá para a outra extremidade por. (A) radiação - menos - convecção. (B) convecção - mais - radiação. (C) radiação - menos - condução. (D) convecção - mais - condução. (E) condução - mais radiação. 03- No inverno, usamos roupas de lã baseados no fato de a lã: (A) ser uma fonte de calor. (B) ser um bom absorvente de calor. (C) ser um bom condutor de calor. (D) impedir que o calor do corpo se propague para o meio exterior. (E) n.d.a. 04- Julgue as afirmações a seguir: I- A transferência de calor de um corpo para outro ocorre em virtude da diferença de temperatura entre eles; II- A convecção térmica é um processo de propagação de calor que ocorre apenas nos sólidos; III- O processo de propagação de calor por irradiação não precisa de um meio material para ocorrer. Estão corretas: (A) Apenas I. (C) I, II e III. (E) Apenas II e III. (B) Apenas I e II. (D) I e III apenas; Página 1 de 11-11/10/ :44

2 05- Sobre os processos de propagação de calor, analise as alternativas a seguir e marque a incorreta: (A) A convecção é observada em líquidos e gases. (B) A condução de calor pode ocorrer em meios materiais e no vácuo. (C) O processo de propagação de calor por irradiação pode ocorrer sem a existência de meio material; (D) O calor é uma forma de energia que pode se transferir de um corpo para outro em virtude da diferença de temperatura entre eles. (E) O processo de convecção térmica consiste na movimentação de partes do fluido dentro do próprio fluido em razão da diferença de densidade entre as partes do fluido. 06- Por que você pode manter seus dedos lateralmente próximos da chama de uma vela, mas não consegue fazer o mesmo com os dedos mantidos acima da mesma chama? R.: 07- Você deseja aquecer água contida num recipiente cilíndrico de grande altura, e dispõe para isso de um aquecedor elétrico de imersão. Em que posição deve colocá-lo dentro da água: embaixo, no meio ou no alto do recipiente? Justifique sua resposta. R.: 08- Pilotos de planadores e de asa-delta vivem correndo atrás das correntes ascendentes. O que são e como são formadas essas correntes? R.: Página 2 de 11-11/10/ :44

3 09- Uma garrafa de vidro e uma lata de alumínio, cada uma contendo 330 ml de refrigerante, são mantidas em um refrigerador pelo mesmo longo período de tempo. Ao retirá-las do refrigerador com as mãos desprotegidas, tem-se a sensação de que a lata está mais fria do que a garrafa. É correto afirmar que: (A) a lata está realmente mais fria, pois sua temperatura é menor que o da garrafa. (B) a lata está de fato menos fria do que a garrafa, pois o vidro possui condutividade menor que o alumínio. (C) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura e a sensação é devida ao fato de a condutividade térmica do alumínio ser maior que a do vidro. (D) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura e a sensação é devida ao fato de a condutividade térmica do vidro ser maior que a do alumínio. 10- O que é EQUILÍBRIO TÉRMICO? R.: 11- Um viajante, ao desembarcar no aeroporto de Londres, observou que o valor da temperatura do ambiente na escala Fahrenheit é o quíntuplo do valor da temperatura na escala Celsius. Calcule essa temperatura. 12- O verão de 1994 foi particularmente quente nos Estados Unidos da América. A diferença entre a máxima temperatura do verão e a mínima do inverno anterior foi de 60ºC. Qual o valor dessa diferença na escala Fahrenheit? 13- Uma panela com água é aquecida de 25 C para 80 C. Qual foi a variação de temperatura sofrida pela panela com água, nas escalas Kelvin e Fahrenheit. 14- Uma escala termométrica arbitrária X atribui o valor -20ºX para a temperatura de fusão do gelo e 120ºX para a temperatura de ebulição da água, sob pressão normal. Calcule a temperatura em que a escala X dá a mesma indicação que a Celsius. 15- Uma escala arbitrária adota os valores 5 e 365 para os pontos fixos fundamentais (ponto do gelo e ponto do vapor, respectivamente. Determine que indicação nessa escala corresponde a temperatura de 0º F. 16- Determine a quantidade de calor em Kcal necessária para um bloco de gelo com 2 kg de massa, inicialmente a -5 C, seja aquecido até a temperatura de 5 C. DADOS: Calor específico do gelo = 0,5 cal/g C / Calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g Página 3 de 11-11/10/ :44

4 17- Determine o calor específico em cal/g C de uma substância com massa de 1 kg que, ao receber 5000 cal de calor de uma fonte térmica, teve a sua temperatura elevada em 20 C. 18- Uma massa de 2000 g de água está exatamente a 100 C. Sabendo que o calor de vaporização da água é de 540 cal/g, determine a quantidade de calor, em kcal, necessária para vaporizar 30% da massa de água. 19- Ao receber 250 kcal de calor, uma amostra de determinada substância sofre completa vaporização. Sabendo que a amostra tem 1 kg de massa, determine seu calor latente de vaporização em cal/g. Dado: 1 kcal = 1000 cal; 1 kg = 1000 g 20- Sabendo que o gelo tem calor específico c = 0,5 cal/g ºC, a água tem calor específico c = 1 cal/g ºC, o calor latente de fusão da água L = 80 cal/g e que a temperatura de fusão da água vale 0 ºC, calcule a quantidade de calor para: a) aumentar a temperatura de 50 g de gelo de 20 ºC até 0 ºC: b) derreter 50 g de gelo: c) aumentar a temperatura da água de 0 ºC até 40 ºC: 21- Qual é o calor a ser retirado para transformar 100 g de água a 30 ºC em gelo a uma temperatura de 10 ºC? 22- Qual é a quantidade de calor necessária para transformar 50 g de gelo a -20 ºC em de água a 30 ºC? São dados: calor específico do gelo: 0,50 cal/g.ºc calor específico da água: 1,0 cal/g.ºc calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g Página 4 de 11-11/10/ :44

5 Gabarito 01- Um copo de água está à temperatura ambiente de 30 C. Joana coloca cubos de gelo dentro da água. A análise dessa situação permite afirmar que a temperatura da água irá diminuir por que: (A) o gelo irá transferir frio para a água. (B) a água irá transferir calor para o gelo. (C) o gelo irá transferir frio para o meio ambiente. (D) a água irá transferir calor para o meio ambiente. A transferência de calor entre corpos é dada sempre daquele que se encontra com maior temperatura para o de menor temperatura. Portanto, podemos dizer que ao colocarmos cubos de gelo em um copo com água em temperatura ambiente, o líquido que estará transferindo calor para o gelo. Logo, a alternativa correta é a letra B. 02- Selecione a alternativa que supre as omissões das afirmações seguintes: I- O calor do Sol chega até nós por. II- Uma moeda bem polida fica quente do que uma moeda revestida de tinta preta, quando ambas são expostas ao sol. III- Numa barra metálica aquecida numa extremidade, a propagação do calor se dá para a outra extremidade por. (A) radiação - menos - convecção. (B) convecção - mais - radiação. (C) radiação - menos - condução. (D) convecção - mais - condução. (E) condução - mais radiação I- O calor do Sol chega até nós por radiação, pois entre o Sol e a Terra não existe meio material. Assim, não é possível que o calor se propague de outra forma; II- Uma moeda bem polida fica menos quente do que uma moeda revestida de tinta preta, quando ambas são expostas ao sol. Isso porque uma moeda polida refletirá a energia que recebe, enquanto a moeda revestida de tinta preta absorverá o calor que recebe; III- Em uma barra metálica aquecida em uma extremidade, a propagação do calor ocorre para a outra extremidade por condução, uma vez que, em meios sólidos, o calor somente se propaga por meio da condução. 03- No inverno, usamos roupas de lã baseados no fato de a lã: (A) ser uma fonte de calor. (B) ser um bom absorvente de calor. (C) ser um bom condutor de calor. (D) impedir que o calor do corpo se propague para o meio exterior. (E) n.d.a As roupas de lã são utilizadas porque evitam a perda de calor do corpo para o meio externo. Isso ocorre porque a lã possui espaços vazios, que são os furinhos que podemos observar nas roupas feitas por esse material. Esses espaços são ocupados por ar, que funciona como um excelente isolante térmico. Página 5 de 11-11/10/ :44

6 04- Julgue as afirmações a seguir: I- A transferência de calor de um corpo para outro ocorre em virtude da diferença de temperatura entre eles; II- A convecção térmica é um processo de propagação de calor que ocorre apenas nos sólidos; III- O processo de propagação de calor por irradiação não precisa de um meio material para ocorrer. Estão corretas: (A) Apenas I (C) I, II e III (E) Apenas II e III. (B) Apenas I e II (D) I e III apenas; As afirmações I e III são corretas; A afirmativa II está incorreta porque a convecção térmica ocorre apenas em líquidos e gases, que são fluidos. Nos sólidos, a propagação de calor ocorre por condução. 05- Sobre os processos de propagação de calor, analise as alternativas a seguir e marque a incorreta: (A) a convecção é observada em líquidos e gases. (B) a condução de calor pode ocorrer em meios materiais e no vácuo. (C) o processo de propagação de calor por irradiação pode ocorrer sem a existência de meio material; (D) o calor é uma forma de energia que pode se transferir de um corpo para outro em virtude da diferença de temperatura entre eles. (E) O processo de convecção térmica consiste na movimentação de partes do fluido dentro do próprio fluido em razão da diferença de densidade entre as partes do fluido. A condução é um processo de propagação de calor que pode ocorrer somente em meios sólidos. 06- Por que você pode manter seus dedos lateralmente próximos da chama de uma vela, mas não consegue fazer o mesmo com os dedos mantidos acima da mesma chama? Quando a vela queima ela gera calor. O calor que a vela gera é transmitido por duas formas: Irradiação, em todas as direções, para cima, para baixo, para os lados e convecção, ao irradiar o calor para todos os lados, o ar que está do lado e abaixo da vela é aquecido e sobe, pois ficou mais leve. Esse ar que sobe leva todo o calor de irradiação e mais o calor absorvido que causou a convecção. Por isso que a vela é mais quente acima da chama. 07- Você deseja aquecer água contida num recipiente cilíndrico de grande altura, e dispõe para isso de um aquecedor elétrico de imersão. Em que posição deve colocá-lo dentro da água: embaixo, no meio ou no alto do recipiente? Justifique sua resposta. No meio, pois o calor será produzido no centro e espalhado para todos os lados em mesmo tempo, se colocar em baixo a água se aquecerá de mesma forma, porém em maior tempo e o mesmo acontece se colocar em cima, se aquece porém em maior tempo. 08- Pilotos de planadores e de asa-delta vivem correndo atrás das correntes ascendentes. O que são e como são formadas essas correntes? O solo absorve luz solar e se aquece. O ar nas proximidades do solo absorve calor emanado pelo solo e sofre expansão, provocando diminuição em sua densidade. Na presença de um campo gravitacional nasce uma força empurrando esse ar para cima (empuxo). Assim temos a formação de uma corrente de convecção com ar quente subindo. Além De planadores e asas delta, vários pássaros utilizam essas correntes ascendentes de ar quente. Página 6 de 11-11/10/ :44

7 09- Uma garrafa de vidro e uma lata de alumínio, cada uma contendo 330 ml de refrigerante, são mantidas em um refrigerador pelo mesmo longo período de tempo. Ao retirá-las do refrigerador com as mãos desprotegidas, tem-se a sensação de que a lata está mais fria do que a garrafa. É correto afirmar que: (A) a lata está realmente mais fria, pois sua temperatura é menor que o da garrafa. (B) a lata está de fato menos fria do que a garrafa, pois o vidro possui condutividade menor que o alumínio. (C) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura e a sensação é devida ao fato de a condutividade térmica do alumínio ser maior que a do vidro. (D) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura e a sensação é devida ao fato de a condutividade térmica do vidro ser maior que a do alumínio. A condutividade térmica do alumínio é maior que do vidro, por isso ele tende a ficar mais gelado quando em contato com as mãos, devido a intensa troca de calor, retirando calor da mão. 10- O que é EQUILÍBRIO TÉRMICO? É o estado em que se igualam as temperaturas de dois corpos, as quais, em suas condições iniciais apresentavam diferentes temperaturas. Uma vez que as temperaturas são equiparadas se suspende o fluxo de calor, chegando ambos os corpos a este equilíbrio térmico. 11- Um viajante, ao desembarcar no aeroporto de Londres, observou que o valor da temperatura do ambiente na escala Fahrenheit é o quíntuplo do valor da temperatura na escala Celsius. Calcule essa temperatura. Chamando essa temperatura na escala Celsius de x, temos: C = x F = 5x A fórmula de conversão entre as duas escalas é: C/5 = (F 32)/9 Substituindo, temos: x/5 = (5x 32)/9 Multiplicando cruzado, temos: 9x = 25x 160. Isolando x, temos: -16x = -160 x = -160/-16 x = 10 Logo C = 10 C e F = 50 F 12- O verão de 1994 foi particularmente quente nos Estados Unidos da América. A diferença entre a máxima temperatura do verão e a mínima do inverno anterior foi de 60ºC. Qual o valor dessa diferença na escala Fahrenheit? Para fazer a conversão da escala Celsius para a escala Fahrenheit, usa-se a seguinte fórmula: TC = TF 5 9 Substituindo 60 C da equação acima, temos 60 = TF = TF 9 TF = 12.9 TF = 108 F Página 7 de 11-11/10/ :44

8 13- Uma panela com água é aquecida de 25 C para 80 C. Qual foi a variação de temperatura sofrida pela panela com água, nas escalas Kelvin e Fahrenheit. Primeiro precisamos saber qual foi a variação na escala Celsius. Esse valor é obtido através da diferença entre o valor final e o valor inicial: C = C 2 - C 1 C = C = 55 C Quando a temperatura varia 1 na escala Celsius, ela sofre a mesma variação na escala Kelvin. Portanto, se a variação foi de 55 na escala Celsius, também foi de 55 em na escala Kelvin. Na escala Fahrenheit, essa mesma variação é dada por: C = F 5 9 Substituindo C por 55, temos: 55 = F = F 9 F = 9.11 F = 99 F 14- Uma escala termométrica arbitrária X atribui o valor -20ºX para a temperatura de fusão do gelo e 120ºX para a temperatura de ebulição da água, sob pressão normal. Calcule a temperatura em que a escala X dá a mesma indicação que a Celsius. Vamos encontrar a equação de conversão. Tx-(-20)/120-(-20) = Tc - 0/100-0 (Tx + 20)/140 = Tc/100 Tx + 20 = 140Tc/100 Tx + 20 = 14Tc/10 10 Tx = 14 Tc Como queremos que Tx = Tc, podemos substituir. 10Tc = 14 Tc -4 Tc = -200 Tc Tc = 50 graus Celsius = 50 graus X 15- Uma escala arbitrária adota os valores 5 e 365 para os pontos fixos fundamentais (ponto do gelo e ponto do vapor, respectivamente. Determine que indicação nessa escala corresponde a temperatura de 0º F. X- 5/365-5 = F-32/ x - 5/360 = F - 32/180 (F=0º) x - 5/36 = 0-32/18 (Simplifica o zero) 36 * (-32) = 18 (x-5) = 18x = 18x = 18x x = -1062/18 x= -59 Página 8 de 11-11/10/ :44

9 16- Determine a quantidade de calor em Kcal necessária para um bloco de gelo com 2 kg de massa, inicialmente a -5 C, seja aquecido até a temperatura de 5 C. DADOS: Calor específico do gelo = 0,5 cal/g C / Calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g Faz-se necessário elevar a temperatura do gelo até a temperatura do ponto de fusão. Para isso, temos: Massa de gelo: 2 kg = 2000 g Variação de temperatura: T = T T0 T = 0 - (-5) = 5 C O calor necessário para elevar a temperatura do bloco de gelo de -5 C para 0 C é do tipo sensível, logo: Q 1 = m. c. T Q 1 = ,5. 5 Q 1 = 5000 cal Q 1 = 5 Kcal No momento em que o gelo chega à temperatura de 0 C, é iniciada a fusão. Agora o calor é do tipo latente: Q 2 = m. LF Q 2 = Q 2 = Q 2 = 160 Kcal Por fim, a água no estado líquido deve ter a sua temperatura elevada até 5 C. Para isso, o calor será novamente do tipo sensível. Calor específico da água: 1 cal/g C Variação de temperatura: T = 5 0 = 5 C Q 3 = m. c. T Q 3 = Q 3 = Q 3 = 10 Kcal O calor total necessário para aquecer o bloco de gelo até a temperatura de 5 C é dado pela soma Q TOTAL = Q 1 + Q 2 + Q 3 Q TOTAL = = 175 Kcal 17- Determine o calor específico em cal/g C de uma substância com massa de 1 kg que, ao receber 5000 cal de calor de uma fonte térmica, teve a sua temperatura elevada em 20 C. Q = m. c. T 5000 = c = c c = c = 5 20 c = 1 4 c = 0,25 cal/g C 18- Uma massa de 2000 g de água está exatamente a 100 C. Sabendo que o calor de vaporização da água é de 540 cal/g, determine a quantidade de calor, em kcal, necessária para vaporizar 30% da massa de água. A massa de água a ser considerada é de 600 g, que corresponde a 30% do total de água. Assim, a quantidade de calor necessária na vaporização será: Q = m.l > Q = = cal Q = 324 kcal Página 9 de 11-11/10/ :44

10 19- Ao receber 250 kcal de calor, uma amostra de determinada substância sofre completa vaporização. Sabendo que a amostra tem 1 kg de massa, determine seu calor latente de vaporização em cal/g. Dado: 1 kcal = 1000 cal; 1 kg = 1000 g O calor latente de vaporização pode ser definido por meio da equação do calor latente: Q = m.l > = 1000.L L = 250 cal/g 20- Sabendo que o gelo tem calor específico c = 0,5 cal/g ºC, a água tem calor específico c = 1 cal/g ºC, o calor latente de fusão da água L = 80 cal/g e que a temperatura de fusão da água vale 0 ºC, calcule a quantidade de calor para: a) aumentar a temperatura de 50 g de gelo de 20 ºC até 0 ºC: Q 1 = m c θ Q 1 = 50. 0,5. [0 - (-20)] Q 1 = 50. 0,5. 20 Q 1 = 500 cal b) derreter 50 g de gelo: Quantidade de calor latente de fusão: Q 2 = m L Q 2 = Q 2 = cal c) aumentar a temperatura da água de 0 ºC até 40 ºC: Q 3 = m c θ Q 3 = (40-0) Q 3 = Q 3 = 2000 cal 21- Qual é o calor a ser retirado para transformar 100 g de água a 30 ºC em gelo a uma temperatura de 10 ºC? Q1 = m c θ Q 1 = (0-30) Q 1 = 100. (-30) Q 1 = cal Quantidade de calor latente de solidificação: Q 2 = m L Q 2 = 100. (-80) Q 2 = cal Q 3 = m c θ Q 3 = ,5. [-10-0] Q 3 = ,5. (-10) Q 3 = -500 cal Quantidade de calor total: Q = Q 1 + Q 2 + Q 3 = = cal Página 10 de 11-11/10/ :44

11 22- Qual é a quantidade de calor necessária para transformar 50 g de gelo a -20 ºC em de água a 30 ºC? São dados: calor específico do gelo: 0,50 cal/g.ºc calor específico da água: 1,0 cal/g.ºc calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g Q 1 = m c θ Q 1 = 50. 0,5. [0 - (-20)] Q 1 = 50. 0,5. 20 Q 1 = 500 cal Quantidade de calor latente de fusão: Q 2 = m L Q 2 = Q 2 = cal Q 3 = m c θ Q 3 = (30-0) Q 3 = Q 3 = cal Quantidade de calor total: Q = Q 1 + Q 2 + Q 3 = cal Página 11 de 11-11/10/ :44 MCS/1809/BANCO DE QUESTOES/FISICA/2018/FISICA - 9o Ano - 3a Etapa 2018.doc