Física E Superintensivo

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1 uperintensivo Exercícios ) C ) B C F 3. ubstituindo C 4 o C, temos: 5 9 F 4,8 o F. Podemos verificar que o ponto de fusão do gelo ( o C) é equivalente a 4 o na escala W. Para encontrar o ponto de ebulição, vamos achar a relação entre W e C. 8. Correta. A condução térmica acontece pela interação dos átomos, ou moléculas, sem o deslocamento destas. a convecção, a energia é transferida através do deslocamento das moléculas. A radiação ocorre principalmente no vácuo por meio de ondas eletromagnéticas. 6. Correta. As paredes adiabáticas na garrafa térmica, ou vaso de Dewar, têm a função de evitar a troca de calor do meio interno com o meio externo. 3. Incorreta. A fonte de aquecimento deve estar na parte inferior do fluido devido à baixa densidade, como consequência, tende ao movimento de subida por convecção. 5) C 3) D Então: W+ 4 C. Logo, W implificando: W + 4 W + 4, 3 3 então W o W. Escala centígrada é toda escala em que a diferença entre o ponto de fusão e o ponto de vaporização vale o. Logo, as principais escalas centígradas são Celsius e Kelvin. Portanto, no caso dos telejornais, estão se referindo à escala Celsius. 4) 8. Incorreta. O calor se propaga por radiação na ausência de matéria, mas a frequência do calor está na faixa do infravermelho.. Incorreta. O alimento, no forno micro-ondas, absorve a micro-onda, entrando em ressonância com esta. Logo, o aquecimento do alimento acontece através da ressonância, e não da micro-onda. 4. Correta. Observando a lei de Fourier, temos: φ K. A., em que A é a área do sólido, e é a e espessura do sólido e K é o coeficiente de condutividade térmica do material. 6) B 7) A a) Incorreta. O calor sempre se move de um corpo com temperatura maior para outro com temperatura menor. Além disso, durante o fenômeno de radiação, o calor é transmitido de um local para outro sem necessitar de matéria para a sua transferência. b) Incorreta. O calor sempre se move de um corpo com temperatura maior para outro com temperatura menor. esse caso, o corpo com maior temperatura é o processador. c) Correta. O calor deve ser compreendido como uma quantidade de energia transferida de um corpo com temperatura maior para outro com temperatura menor. Dessa forma, o calor é transmitido do processador para as placas difusoras, através do fenômeno de condução. d) Incorreta. a Física, dizer que um corpo está mais frio que outro significa dizer que um corpo possui menor quantidade de calor que outro. Dessa forma, o termo "frio" não está diretamente relacionado a uma quantidade de energia que se desloca de um corpo para outro. e) Incorreta. Idem resposta da alternativa d. I. erdadeira. Para captarem o ar entre suas penas, pois o ar é isolante térmico. II. erdadeira. ão aproveitadas por planadores e pássaros III. erdadeira. Para que seja mínima a transferência por radiação, as superfícies das paredes são revestidas de prata, o que as torna altamente espelhadas. Assim as radiações são refletidas internamente sem que haja transmissão para o exterior. Como o vidro é muito frágil, o vaso é acondicionado em um recipiente de metal ou plástico. A rolha para fechamento da garrafa é geralmente oca e feita de borracha ou plástico, que oferecem bom isolamento térmico.

2 8) D 9) B ) D As radiações solares diretas (radiações de luz visíveis) não são filtradas pelas lonas plásticas transparentes, atravessando-as com facilidade. Isso acontece quando a luz solar nos aquece dentro de casa, mesmo quando as janelas estão fechadas ou quando estamos dentro do carro sob o sol. Essa luz solar carrega em si grande quantidade de energia, capaz de ser transmitida para o interior da estufa. Esse processo de condução de calor é conhecido como irradiação. A facilidade que a radiação direta tem em atravessar a superfície das lonas transparentes não se repete para a parcela de energia refletida. A lona tem uma grande capacidade de "prender" esse calor (radiações infravermelhas). Por isso o interior fica mais quente que o exterior. O efeito estufa e as "ilhas de calor" causam o aumento da temperatura local, impondo a necessidade de maior refrigeração, tanto em indústrias cujas máquinas devem operar em certas faixas de temperatura quanto em residências, a fim de garantir conforto térmico aos seus habitantes. Logo, haverá aumento do consumo de energia elétrica. ) 7 C A Q t C A 4 C A 4 cal/ C C B Q t C B 4 C B cal/ C. Correta.. Correta. 4. Incorreta. Para se determinar qual dos objetos é constituído por substância de maior calor específico, é necessário conhecer suas massas. Porém, o enunciado não forneceu a massa dos corpos. 8. Correta. 6. Correta. C A m A. c A 4. c A c A, cal/g C ) C I. erdadeiro. II. Falso. O ponto de ebulição da água é proporcional à pressão atmosférica local. III. erdadeiro. 3) 39 4) C 5) C 6) D. erdadeiro.. erdadeiro. 4. erdadeiro. 8. Falso. Ponto triplo. 6. Falso. 3. erdadeiro. Q A + Q B m. c G. Δ + m. L f + m. c. Δ + m. c. Δ., ( ) ( 5) ,5 C A partir da relação de dilatação volumétrica temos: Δ. 3α. Δ, αx 3. α 5, y ). Falsa. A água não se dilata antes, dilata-se ao mesmo tempo que a panela.. erdadeira. 4. Falsa. O coeficiente de dilatação da água determina o transbordamento.

3 8) A 9) A 8. Falsa. A panela se dilata menos, pois possui menor coeficiente de dilatação térmica. 6. Falsa. A água transborda porque seu coeficiente de dilatação é maior que o da panela. 4 L p,9 atm 57 o C 9 K p. n. R.,9. 4 n.,8. 9 n 5 mols mol 6,. 3 5 mols x x 3,. 4 moléculas ) A ) 74 Onde o produto da pressão pelo volume for maior, a temperatura será maior. Onde o produto obtiver o mesmo valor, teremos temperaturas iguais. Assim: c B > A I. Correta. porque o produto p. é diretamente proporcional a temperatura (lei geral dos gases ideais). Como no início o produto era P o. 3 o, e no final P o. o, a temperatura diminuiu. II. Incorreta. porque o volume da amostra de gás diminui, nesse caso o trabalho foi realizado sobre o gás (trabalho negativo). III. Incorreta. pois numa transformação adiabática ao diminuir a temperatura (alternativa I) o volume necessariamente aumenta (o que não acontece na transformação). Além disso, a transformação adiabática é uma curva e não uma reta entre duas isotermas. Podemos afirmar que no primeiro aquecimento a transformação é isobárica e ocorre à pressão atmosférica. o segundo, como o pistão é fixado, temos uma transformação isovolumétrica, então, calculando a pressão final, temos: Após a transformação isobárica p ) A, logo., então, 3 36 p, logo p, então: p,5 atm P A A 8 P B B 4 P C C 4. Falsa. O sistema realiza trabalho.. erdadeira. 4. Falsa. O sistema realiza trabalho. 8. erdadeira. 6. Falsa. Há variação do volume; logo, há realização de trabalho. 3. Falsa. ; W 64. erdadeira. Área W (b + B). h (3 + 7). J Área W (b + B). h ( + 3). 4 J Área 3 W 3 b. h. J W total 5 J 3

4 3) E R máx. 3 6 R máx.,5 R 8% R máx R,8.,5 R,4 8) 8 R 4% 4) D 5) E 6) D p /m Q kj J (cede) W p. W. ( 4) W 3. J Q W + U 3 + U U 7 J I. Correto. II. Correto. III. Correto. I. Correto. emos, neste exercício, uma transformação cíclica, portanto ΔU, e o trabalho é determinado pela área interna da figura. Atenção: a pressão está em atm, mas no formulário temos: atm. 5 /m W A W b. h W 5.. W. 5 J 7) D Resolução R 8% R máx. R máx. R máx. ( ) ( ) 9) C. Incorreta. A combustão e algumas fissões são processos naturais, porém, são irreversíveis.. Correta. O trabalho é a forma de energia útil de uma máquina térmica, logo, quanto menor a energia dissipada, maior o trabalho útil da máquina. 4. Incorreta. As máquinas do ciclo de Carnot, mesmo considerada uma máquina térmica ideal, em seu rendimento é inferior a %. 8. Incorreta. A expressão morte do calor do universo, refere-se à falta de fontes de calor no universo. Existem algumas fontes de calor além de carvão, petróleo e gás, como por exemplo o sol. 6. Correta. O calor transita naturalmente dos corpos de maior temperatura para os de menor temperatura. 3. Incorreta. A geladeira, considerada uma máquina frigorífica, recebe uma energia total (fonte fria), realiza um trabalho e rejeita uma quantidade de energia (fonte quente). Portanto, não viola a ª lei da termodinâmica. 64. Correta. O enunciado informa que as três máquinas absorvem a mesma quantidade de calor ( kj) e o rendimento ideal é 5% (o que corresponde a um trabalho máximo de kj). As máquinas M e M não podem ser construídas porque teriam um rendimento superior a 5%. A única máquina com rendimento inferior a 5% é a M 3. 3) 44 3) A 3) A. Falso. ransformação isotérmica.. Falso. ransformação isotérmica U Q W 4. erdadeiro. 8. erdadeiro. U Q W 6. Falso. O motor de combustão interna opera entre duas fontes, portanto é uma máquina térmica. 3. erdadeiro. 64. Falso. ão existe máquina com rendimento de %. 4

5 33) 9. Correta.. Correta. 4. Incorreta. 38) E Perceba que no início o campo magnético atuante é o terrestre. Assim, as bússolas apresentariam a seguinte configuração. 8. Incorreta. Ao colocarmos a corrente elétrica e o seu respectivo campo de atuação, a configuração poderia ser tal que: 6. Correta. 34) B 35) A 36) E 37) B erdadeira. Quanto mais próximo dos polos, mais intenso é o campo magnético. Falsa. Depende do tipo de material. Falsa. É impossível isolar um polo magnético. 39) B Perceba que das cinco bússolas a que mais sofre desvio angular (deflexão) é a 5, pois: Em cada quadrante perceba os campos gerados por e. egundo Oersted: oda carga elétrica em movimento gera ao seu redor um campo magnético. O módulo do campo resultante só poderá ser nulo nos quadrantes em que o vetor indução magnética tem sentido oposto. Logo, nos quadrantes III e I. 5

6 4) B 4) orte: U, e Y. ul:, X e Z. B µ 7 o. i 4π πr π. 4. B µ 7 o. i 4π πr π.. B resultante em A B B B resultante em A 3. 5 esla 4) 5 43) E Como o elétron está em movimento circular uniforme, o módulo de sua velocidade deve ser constante, assim como sua aceleração, que, nesse caso, é a resultante centrípeta. 44) B 45) D 46) E F M q. v. B. sen θ endo a carga lançada paralelamente ao campo magnético, temos θ, sen. Portanto, F M. B µ. i 4 7 π.. 8 R.,4π B µ. i R 4 π ,4π Como os campos são perpendiculares, o vetor resultante é: B R B + B (4. 7 ) + (3. 7 ) B R Ao penetrar perpendicularmente num campo magnético uniforme, uma carga elétrica descreve uma trajetória circular de raio: R m. v como: v q. B v v R R, m. v m. v m. v eremos: R R R q. B q. B q. B m. v m v q. B. q. B m v. m. v q. B q. B q q. m m 6

7 47) 44. Incorreta. O período () do movimento é dado por. π. m, e a frequência (f) é igual a f B. q.. Incorreta. Quando a carga se move na direção do campo, não atua força magnética sobre ela. 4. Correta. Aplicar, por exemplo, a regra do tapa da mão direita. 8. Correta. O passo da hélice é dado por: o π d v cosθ d cos / 6 6 π 3 d m 6. Incorreta. o tempo de um período, a partícula se desloca um passo da hélice cilíndrica. 3. Correta. O raio da trajetória é dado por: R m. v q. B, ou seja, o raio da trajetória é inversamente proporcional ao módulo de B. Assim, se B aumenta, R diminui na mesma proporção. 48) A E,5 k/m vertical para cima B,4 49) A E v 5 B 4, v 375 m/s Já a direção e o sentido do campo magnético são dados pela regra da mão direita: emos um fio conduzindo uma corrente elétrica, o qual está perpendicular a um campo magnético (9 ). A força magnética será máxima, e para ficar em equilíbrio terá que ter o mesmo módulo do peso, mas sentido oposto, ou deverá apontar para cima. Assim, a corrente deverá ser para a direita, aplicando a regra da mão direita. F M P B. i. L m. g,5. i.,5. i,3 A 5) A 5) C Como q <, a F elétrica e o E são vetores opostos, para que a trajetória não seja alterada, a F magnética será oposta à F. Logo, tem-se que: elétrica F µ. i. i. L πd 7 4. π.... F π. 5. F 6. 3, e a força é de repulsão entre os fios se as correntes possuem sentidos opostos. 5) a) 4, b), A R 4Ω espiras F ELÉ. F MAG. q. E B. q. v A,3 m x, m x,6 m 7

8 a) AB ε AB. A.cos t t ε,4. espiras ε 4 o 8., 6., 56) B L I m 53) E b) R. i 4 4. i i A 54) C 55) C Para que haja força eletromotriz é necessário haver variação no campo magnético que circula por dentro da bobina. Isso ocorre em todas as situações. I. Correta. II. Incorreta. A corrente induzida depende da variação do fluxo magnético. III. Incorreta. er item II. I. Correta. Q P t P m. c. t.., P. (4 J) P 4 W 57) D ε v.. B 3,8. 5 v v 4 m/s v v o + X (4) +.. X 96 X X 9,8 m O processo descrito na questão é responsável pelo funcionamento do trem MAGLE está baseado no fenômeno da indução eletromagnética. A lei que contempla esta situação física é a Lei de Faraday-Lenz. 58) 8 ε ε,8 ε B. v. L,8,8. v. v m/s P R ,8 Observação: em () o campo estará aumentando a corrente induzida cria um campo em sentido contrário; Em () o campo estará diminuindo a corrente induzida cria um campo no mesmo sentido. 8

9 6) C. Falsa. a entrada a força magnética é. a saída a força magnética é. Logo, a espira levará menos tempo para frear pois é constantemente freada.. Falsa. 4. erdadeira. odo fio percorrido por corrente elétrica esquenta (efeito Joule). 8. erdadeira. 6. erdadeira. eja a observação acima. 59) 4. erdadeira.. Falsa. A indução eletromagnética é ocasionada por valores de correntes variáveis que induzem o aparecimento de correntes induzidas no secundário. 4. Falsa. Um transformador não funciona ligando o primário a uma fonte de tensão contínua. (bateria) 8. erdadeira Falsa. anto a tensão quanto a corrente sofrem transformações. 3. erdadeira. Ø B. A. cos θ O transformador não funciona com tensão contínua, ou seja, a tensão de saída é nula. ) Uma tensão contínua aplicada no primário de um transformador faz circular por este enrolamento uma corrente constante. ) A corrente primária sendo constante, produzirá um fluxo magnético constante no núcleo do transformador. 3) e o fluxo magnético que age no enrolamento secundário do transformador é constante, então, de acordo com a lei de Faraday, não haverá tensão elétrica induzida neste enrolamento. 9