Física. Setor B. Índice-controle de Estudo. Prof.: Aula 9 (pág. 102) AD TM TC. Aula 10 (pág. 102) AD TM TC. Aula 11 (pág.

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1 Física Setor B Prof.: Índice-controle de Estudo Aula 9 (pág. 102) AD TM TC Aula 10 (pág. 102) AD TM TC Aula 11 (pág. 104) AD TM TC Aula 12 (pág. 106) AD TM TC Aula 13 (pág. 107) AD TM TC Aula 14 (pág. 108) AD TM TC Aula 15 (pág. 110) AD TM TC Aula 16 (pág. 112) AD TM TC Revisanglo Semi Caderno 2 Código:

2 Aulas 9e 10 Lentes esféricas 1. Assinale verdadeiro (V) ou falso (F) em cada uma das afirmações a seguir. a) ( V ) Caso um objeto e a sua imagem fornecida por uma lente apresentarem mesma natureza (objeto real e imagem real), a imagem é invertida em relação ao objeto. b) ( V )Para uma lente delgada, se o objeto e a imagem apresentarem naturezas diferentes (objeto real e imagem virtual), a imagem será direita em relação ao objeto. c) ( F )Entre o objeto e a imagem fornecida por uma lente delgada, o elemento que se encontra mais próximo da lente apresenta maior tamanho. d) ( V ) As pessoas que têm miopia usam lentes divergentes em seus óculos ou em suas lentes de contato. e) ( V )A miopia se refere à dificuldade de focalização das imagens de objetos distantes do globo ocular. f) ( V ) Ao colocar uma lente divergente diante do seu olho, a pessoa míope deixa de ver o objeto e passa a enxergar a imagem do objeto. g) ( F ) Um filatelista que deseje obter detalhes de um selo deve posicioná-lo exatamente no foco de uma lupa. 2. Em cada uma das figuras, construa a imagem do objeto AB, sabendo que a distância focal de cada lente tem valor absoluto 10 cm. a) luz A B F F B A A imagem A B é real, invertida e maior que o objeto. b) A F B A B F A imagem A B é virtual, direita e maior que o objeto. 102 sistema anglo de ensino

3 c) A B F A B F A imagem A B é virtual, direita e menor que o objeto. Para construir as imagens bastam dois raios incidentes partindo do ponto A para obter o ponto imagem A, como indicam as figuras. 3. Um anteparo A, uma lente delgada convergente L de distância focal 20 cm e uma vela acesa são utilizados numa atividade de laboratório. O esquema representa as posições da lente, do anteparo e dos pontos 1, 2, 3, 4 e L Anteparo 10 cm Para que a imagem da chama seja projetada no anteparo A, em que ponto a vela deve ser colocada? De acordo com a equação e utilizando os dados do enunciado e da figura, vem: f p p 20 p 60 Então: p 30 cm, o que corresponde à posição do ponto 4, que é onde a vela deve ser colocada. A ensino médio 3ª- série 103

4 4. Um objeto real é colocado perpendicularmente ao eixo principal de uma lente convergente de distância focal 30 cm. A imagem obtida é direita e duas vezes maior que o objeto. Calcule, em centímetros, a distância entre o objeto e a imagem. De acordo com a equação do aumento linear, temos: p 2 p Portanto p = 2p Então, como = f p p Vem: p (2p) Então: p 15 cm Portanto, a distância entre o objeto e a imagem, será: d p p Logo: d cm 5. Calcule a distância focal de uma lente de 4,0 dioptrias. 1 4 f Logo: 1 f 25 cm 4 Consulte Roteiro Unidade 17 Caderno de Exercícios Unidade 17 AULA 9 1. Leia os itens de 31 a Faça os exercícios 98 e 99. AULA 10 Faça os exercícios de 102 a 104. AULA 9 Faça os exercícios 100 e 101. AULA 10 Faça os exercícios de 105 a 107. Aula 11 Escalas termométricas 1. Assinale verdadeiro (V) ou falso (F) em cada uma das afirmações a seguir. a) ( V )De um modo geral, os termômetros são construídos a partir de uma substância que apresenta uma grandeza física associada a ela que se altera com a mudança de seu estado térmico. b) ( V )A substância escolhida para a construção de um termômetro é chamada substância termométrica, e pode ser um gás, o mercúrio, a água etc. c) ( V ) Uma vez construído um termômetro, é necessário estabelecer uma escala de temperatura, calibrando-o a partir de algumas substâncias em estados térmicos usados como padrão. 104 sistema anglo de ensino

5 d) ( V ) Na calibração de um termômetro, os estados térmicos escolhidos como referência são arbitrários e recebem o nome de pontos fixos. e) ( V ) As escalas termométricas usuais são: Celsius, Fahrenheit e Kelvin. f) ( V ) Equação de conversão é uma relação matemática que permite converter a medida de temperatura numa escala para a temperatura medida em outra escala. 2. (USS-RJ) A menor temperatura até hoje registrada na superfície da Terra ocorreu em 21/7/1983 na estação russa Vostok, na Antártida, e seu valor foi de 89 C. Essa temperatura na escala Kelvin vale: a) 173 K b) 211 K c) 362 K d) 271 K e) 184 K K C 273 K K 4. O gráfico a seguir representa a relação entre a escala termométrica Celsius e uma escala X. Determine, na escala X, os pontos de fusão do gelo e de ebulição da água. Do gráfico, tem-se que a constante de proporcionalidade k, entre as escalas X e Celsius é: k ºX (190 85) (50 15) ºC Então: k 3 Portanto, a equação termométrica é: 3. Calcule a temperatura, em graus Celsius, cuja indicação na escala Fahrenheit é cinco vezes maior que na escala Celsius. Como C ( F 32), e F 5 C, vem: C 10 C 5 9 X 0 3 C Tomando-se os valores fornecidos pelo gráfico, onde para 85 X corresponde 15 C, e substituindo-os na equação termométrica, vem: Então: 0 40 X, que corresponde, na escala X, ao ponto de fusão do gelo. O ponto de ebulição da água ocorre, na escala X: X Logo: X 340 X ensino médio 3ª- série 105

6 Consulte Roteiro Unidade 18 Caderno de Exercícios Unidade 18 Faça os exercícios de 3 a Leia o item Faça os exercícios 1 e 2. Aula 12 Dilatação térmica 1. O diagrama mostra a relação entre o comprimento de uma barra metálica e a sua temperatura. 2. Um mecânico deseja colocar um eixo no furo de uma engrenagem e verifica que o eixo tem diâmetro um pouco maior que o orifício de encaixe na engrenagem. Explique o que deverá ser feito para colocar o eixo atravessando a engrenagem. Há, sob o ponto de vista da dilatação térmica, as possibilidades: 1) resfriar o eixo a uma temperatura tal, para que seja possível o seu encaixe no orifício da engrenagem. 2) aquecer a engrenagem até que o diâmetro do seu orifício permita o encaixe do eixo. L (cm) 100,2 100, (ºC) 3. Qual a relação entre o coeficiente de dilatação linear ( ), o coeficiente de dilatação superficial ( ) e o coeficiente de dilatação volumétrica ( ) de um sólido? Utilizando o gráfico, determine o coeficiente de dilatação linear que constitui a barra. Do gráfico, temos: L 0 100,0 cm; L 100,2 cm L 0,2 cm 50 C Como L, substituindo os valores numéricos, vem: L C sistema anglo de ensino

7 Consulte Roteiro Unidade 18 Caderno de Exercícios Unidade 18 Faça os exercícios de 16 a Leia o item Faça os exercícios 14 e 15. Aula 13 Transmissão de calor 2. Alguns modelos de geladeiras domésticas possuem prateleiras internas gradeadas, e não inteiriças. Explique a razão para que elas sejam assim. As prateleiras desses modelos de geladeiras domésticas são gradeadas para facilitar as correntes de ar no seu interior. 1. Assinale verdadeiro (V) ou falso (F) em cada uma das afirmações a seguir. a) ( V ) Para que ocorra transferência de calor entre dois sistemas, é necessário haver uma diferença de temperatura entre eles. b) ( V ) No processo de condução, a transferência de energia é feita de partícula para partícula, por sucessivos choques, sem que haja transporte de matéria de uma região para outra. c) ( F ) Os isolantes térmicos são usados sempre que se pretende permitir que ocorram excessivas trocas de calor em um corpo. d) ( V )O processo de transmissão de calor por convecção é característico dos fluidos (líquidos e gases). Entretanto, nos fluidos também pode ocorrer a transferência de calor por condução. e) ( V )A energia térmica proveniente do Sol é transferida para a Terra por meio de ondas eletromagnéticas. Esse processo de transmissão de calor é denominado irradiação. 3. Garrafas térmicas são recipientes que contêm uma ampola de vidro, praticamente do seu tamanho, de paredes duplas e espelhadas, entre as quais há vácuo. Explique a razão do espelhamento das paredes e do vácuo entre as paredes. O vácuo entre as paredes tem por finalidade evitar as trocas de calor por condução e por convecção. As paredes de vidro do vaso são espelhadas (prateadas), para impedir as trocas de calor por irradiação, uma vez que os metais são refletores de ondas eletromagnéticas. ensino médio 3ª- série 107

8 Consulte Roteiro Unidade 18 Caderno de Exercícios Unidade 18 Faça os exercícios de 9 a Leia o item Faça os exercícios de 6 a 8. Aula 14 Calorimetria sem mudança de estado 1. Assinale certo (C) ou errado (E) em cada uma das afirmações a seguir. a) ( C )Para um dado corpo, o aumento de temperatura é diretamente proporcional à quantidade de calor recebida por ele. Por isso, quanto maior a quantidade de calor recebida, maior a variação de temperatura. b) ( C ) Corpos diferentes, ainda que recebam as mesmas quantidades de calor, podem sofrer variações de temperaturas diferentes. c) ( C )A capacidade térmica de um corpo expressa a quantidade de calor que se deve fornecer, ou retirar, do corpo para que ocorra uma variação unitária de temperatura. d) ( C ) Uma caloria é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um grama de água pura de 14,5 C para 15,5 C, sob pressão normal. e) ( C ) Calor específico é característica térmica de uma substância e depende de seu estado físico (sólido, líquido ou gasoso). 2. (UNESP) Massas iguais de cinco líquidos distintos, cujos calores específicos estão dados na tabela, encontram-se separadamente, à mesma temperatura, dentro de cinco recipientes bem isolados termicamente, sendo a tabela de calores específicos a indicada a seguir. Líquido Calor específico em J/g C Água 4,19 Petróleo 2,09 Glicerina 2,43 Leite 3,93 Mercúrio 0,14 Assinale, nas opções oferecidas, qual a que cita corretamente o líquido que se aquecerá mais quando todos receberem a mesma quantidade de calor sensível. a) A água. b) O petróleo. c) A glicerina. d) O leite. e) O mercúrio. De acordo com a equação fundamental da calorimetria, temos que a variação de temperatura do corpo pode ser Q calculada pela expressão:. Como, no caso citado, mc todos os corpos têm mesma massa e recebem a mesma quantidade de calor, se aquecerá mais o corpo que possuir menor calor específico. Portanto, de acordo com a tabela dada, será o mercúrio. 108 sistema anglo de ensino

9 3. Aqueceram-se m gramas de um líquido X e a mesma quantidade de outro líquido Y, a partir de 0 C. As energias necessárias para o aquecimento variaram de acordo com o gráfico: Q (cal) 800 Y Q X (ºC) a) Determine a razão entre as capacidades térmicas dos líquidos X e Y. b) Calcule o valor de Q, indicado no gráfico. a) A capacidade térmica de cada líquido pode ser obtida por meio da declividade da reta mostrada no gráfico. Portanto: 400 C X 20 cal/ C e C Y 25 cal/ C 32 Portanto, a razão entre as capacidades térmicas dos líquidos X e Y é: C X 20 0,8 C Y 25 b) Utilizando a equação fundamental da calorimetria, vem: Q C X cal Consulte Roteiro Unidade 18 Caderno de Exercícios Unidade Leia o item Faça os exercícios de 20 a 23. Faça os exercícios de 24 a 26. ensino médio 3ª- série 109

10 Aula 15 Calorimetria com mudança de estado 1. (UFLA-MG) Dizemos que o calor latente de fusão da água é de 80 cal/g e sua temperatura de fusão é de 0 C. Com isso queremos dizer que: a) se fornecermos menos de 80 cal a 1 g de gelo a 0 C, todo gelo continuará sólido. b) 1 g de água a 0 C tem de estar necessariamente sólido, na forma de gelo. c) se fornecermos 80 cal a 1 g de gelo a 0 C, sua temperatura aumentará de 1 C. d) são necessárias 80 calorias para fundir por completo 1 g de gelo a 0 C. e) 1 g de gelo a 0 C possui no seu interior 80 cal. O calor de fusão indica a quantidade de calor que provoca a fusão de 1 g da substância quando ela se encontra no estado sólido e na sua temperatura de fusão. Portanto, a alternativa correta é d. 2. O gráfico representa uma substância, inicialmente no estado sólido, sendo aquecida e mostra a relação entre a temperatura com a quantidade de calor recebida. A massa do corpo é 100 g. (ºC) Q (cal) Com base no gráfico, determine, para essa substância: a) o calor específico e a capacidade térmica no estado sólido. b) o calor latente de fusão. c) o calor específico e a capacidade térmica no estado líquido. d) o calor latente de vaporização. e) o calor específico e a capacidade térmica no estado de vapor. 110 sistema anglo de ensino

11 a) Calor específico no estado sólido: 1000 c S 0,5 cal/g C (100 20) Capacidade térmica no estado sólido: C S c S m 0, cal/ C b) Calor latente de fusão: ( ) L F cal/g c) Calor específico no estado líquido: ( ) c L 0,2 cal/g C [100 (80 20)] Capacidade térmica no estado líquido: C L c L m 0, cal/ C d) Calor latente de vaporização: ( ) L V 88 cal/g 100 e) Calor específico no estado de vapor: ( ) c V 0,1 cal/g C [100 (100 80)] Capacidade térmica no estado de vapor: C V c V m 0, cal/g Consulte Roteiro Unidade 18 Caderno de Exercícios Unidade Leia o item Faça os exercícios 27 e 28. Faça os exercícios de 30 a 33. ensino médio 3ª- série 111

12 Aula 16 Sistemas termicamente isolados 1. Em um calorímetro de capacidade térmica desprezível, misturam-se 100 g de latão a 400 C com 100 g de água a 50 C. Sendo o calor específico do latão 0,092 cal/g C, calcule a temperatura de equilíbrio térmico. Aplicando o princípio da igualdade das trocas de calor, temos: Q latão Q água 0 Portanto: 100 0,092 ( 400) ( 50) 0 Logo: 79,5 C 2. Calcule a temperatura final de 10 kg de água a 100 C com 2,5 kg de gelo a 0 C encerrados em um recipiente de capacidade térmica desprezível, sabendo que o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g. Para fusão completa do gelo, são necessárias: cal Como 10 kg de água a 100 C têm condições de fornecer uma quantidade de calor capaz de fundir totalmente o bloco de gelo e ainda elevar a temperatura, tem-se que, no final, a temperatura de equilíbrio do sistema será acima de 0 C. Utilizando o princípio da igualdade das trocas de calor, temos: ( 100) ( 0) Portanto: 64 C Consulte Roteiro Unidade 18 Caderno de Exercícios Unidade Leia os itens 6 e Faça os exercícios de 33 a 35. Faça os exercícios de 36 a sistema anglo de ensino