ESCOLA SECUNDÁRIA DE SANTA MARIA DA FEIRA FÍSICA E QUÍMICA A Ficha de trabalho 13 Revisões de Física 10ºAno

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1 ESCOLA SECUNDÁRIA DE SANTA MARIA DA FEIRA FÍSICA E QUÍMICA A 11º ANO Ficha de trabalho 13 Revisões de Física 10ºAno 1. Colocaram-se termómetros em quatro recipientes com água, como ilustra a figura seguinte. Escolha a opção correcta. A Os sistemas A e C têm a mesma energia interna. B A energia interna do sistema A é igual à do C e a do B igual à do D. C O sistema com maior energia interna é o D. D A energia interna do sistema B é maior do que a do sistema C. 2. Das afirmações seguintes indique as verdadeiras. A As fontes de energia renováveis têm como única vantagem o facto de não serem poluentes B Um corpo a cair possui energia mecânica. C O calor é a única energia transferida pela lâmpada que ilumina uma sala. D Sempre que um sistema interactua com outro provocando movimento, há transferência de energia que é medida através da radiação. E Entre dois corpos à mesma temperatura é possível transferir energia como trabalho. 3. Uma cafeteira eléctrica consome 6,0 x 10 5 J de energia eléctrica para aumentar a temperatura de uma certa quantidade de água. A repartição de energia, nesse processo, é a seguinte: 40 % é utilizada para aumentar a temperatura da água, 30 % para aumentar a temperatura da cafeteira e 30% para aumentar a temperatura do ar circundante. A cafeteira eléctrica contêm 400 g de água à temperatura de 18 ºC. c água = 4,18 x 10 3 J Kg -1 ºC Seleccione a expressão que permite calcular a quantidade de energia que é transferida para a água. A 0,4 x 6,0 x 10 5 J B ( 0,3+0,3) x 6,0 x 10 5 J C ( 1-0,4) x 6,0 x 10 5 J D 0,3 x 6,0 x 10 5 J 3.2 Qual o rendimento do processo? 3.3 Calcule a energia dissipada no processo. 3.4 Determine a que temperatura ficou a água. 1

2 4. A potência da radiação solar absorvida pela Terra é dada pela expressão: P = 0, 70 S! RT2 em que 0,70 é a fracção da radiação solar que contribui para o aumento da energia interna do planeta, S = 1,36 x 109 w km-2 é a constante solar e RT = 6,4 x 106 m é o raio médio da Terra. 4.1 Defina albedo de um planeta. 4.2 Com base nos dados, indique qual é o albedo da Terra. 4.3.Seleccione a alternativa que permite calcular, no Sistema Internacional, a potência da radiação solar absorvida pela Terra. 5. A importância do papel do Sol na evolução, ao da vida terrestre é desde há muito reconhecida. Na figura está esquematizado um balanço, o energético da Terra. Classifique como verdadeira (V) ou falsa (F), cada uma das afirmações seguintes: A A radiação solar que atinge a superfície da Terra situa-se apenas na zona visível do espectro electromagnético. B A percentagem da radiação solar incidente que é reflectida é maior do que a que é absorvida pela atmosfera e pelas nuvens. C Aproximadamente metade da radiação solar incidente é absorvida pela superfície terrestre. D A intensidade máxima da radiação emitida pelo Sol ocorre na zona do infravermelho do espectro electromagnético. E A intensidade máxima da radiação emitida pela Terra ocorre na zona do visível do espectro electromagnético. F A percentagem da radiação solar absorvida pela a atmosfera é superior a reflectida por ela. G Da radiação solar que atinge o planeta. 30% é reflectida para o espaço. H Uma parte da radiação solar incidente é absorvida pela atmosfera, sendo a restante radiação totalmente absorvida pela superfície terrestre. 2

3 6. Seleccione a opção que contém os termos que devem substituir as letras (a) e (b), respectivamente. 6.1 A radiação térmica é a radiação (a) por um corpo que depende da sua. (b) A emitida temperatura B absorvida temperatura C reflectida forma D transmitida velocidade 6.2 O comprimento de onda para o qual a intensidade da radiação é máxima é (a) proporcional (b). A directamente à temperatura B inversamente à temperatura C directamente ao quadrado da temperatura D inversamente ao quadrado da temperatura 7. Um crescente número de pessoas procura as saunas por razões de saúde, de lazer e bemestar. 7.1 Numa sauna, a temperatura constante, uma pessoa sentada num banco de madeira encosta-se a um prego de ferro mal cravado na parede. Essa pessoa tem a sensação de que o prego está mais quente do que a madeira, e esta está mais quente do que o ar. Seleccione a alternativa que traduz a situação descrita. A A temperatura do ar é superior à temperatura da madeira. B O ferro é melhor condutor térmico do que a madeira. C A temperatura do prego de ferro é superior à temperatura da madeira. D O ar é melhor condutor térmico do que a madeira. 7.2 Identifique o principal processo de transferência de energia, que permite o aquecimento rápido de todo o ar da sauna, quando se liga o aquecedor apropriado. 7.3 Quando se planeou a construção da sauna, um dos objectivos era que a temperatura da sauna diminuísse o mais lentamente possível depois de se desligar o aquecedor. Seleccione a alternativa que contém os termos que devem substituir as letras (a) e (b), respectivamente, de modo a tomar verdadeira a afirmação seguinte. Esse objectivo pode ser alcançado (a) a espessura das paredes e escolhendo um material, para a construção das paredes, com condutividade térmica. A diminuindo baixa B aumentando alta C diminuindo alta D aumentando baixa 7.4 As toalhas utilizadas na sauna são colocadas num cesto, que é arrastado horizontalmente 2,0 m por acção de uma força F r, de intensidade 45 N, como mostra o esquema da figura. Admita que entre o cesto e o solo existe uma força de atrito F a, de intensidade 10 N e o valor do peso do cesto é de 50N Represente todas as forças aplicadas no cesto Determine a intensidade da força que o chão exerce no cesto Calcule o trabalho da força aplicada no cesto. 3

4 8. Dos gráficos a seguir representados indique aquele que pode traduzir como varia a quantidade de energia por unidade de tempo como calor, P c, através de uma barra condutora em função do seu comprimento, l. 9. Das seguintes afirmações indique a(s) incorrecta(s). A A variação de energia interna de um sistema pode ser detectada macroscopicamente pela variação de temperatura. B A energia interna de um sistema é igual à quantidade de calor. C O trabalho, o calor e a radiação são processos de transferência de energia entre sistemas. D Durante a fusão de uma substância a sua temperatura permanece constante. E O aumento de temperatura de um sistema traduz o aumento de energia cinética média das partículas que o constituem. 10. O gráfico representado na figura traduz a energia fornecida por uma resistência eléctrica, colocada no interior de uma garrafa térmica que contém gelo e água líquida a 0º C, em função da temperatura Interprete o gráfico energia-temperatura que traduz o que se passa no interior da garrafa térmica durante o período em que há transferência de energia Indique, justificando, qual o valor de energia transferida durante a fusão do gelo Calcule a massa do gelo colocada no interior da garrafa térmica Determine a massa de água colocada na garrafa térmica. _ H fusão = 3,15 x 10 5 Jkg -1 c água = 4,185 KJ kg -1 ºC Numa instalação solar de aquecimento de água para consumo doméstico, os colectores solares ocupam uma área total de 4,0 m 2. Em condições atmosféricas adequadas, a radiação solar absorvida por estes colectores e, em media, 800 W / m 2. Considere um dep6sito, devidamente isolado, que contem 150 kg de água. Verifica-se que, ao fim de 12 horas, durante as quais não se retirou água para consumo, a temperatura da água do dep6sito aumentou 30 ºC. Calcule o rendimento associado a este sistema solar térmico. C água = 4,185 KJ kg -1 ºC Considera as situações A e B e indica qual dos veículos possui maior valor energia cinética. A. Um carro com a massa de 500 kg desloca-se à velocidade de 15 m.s -1. B. Uma motorizada com a massa de 250 kg move-se à velocidade de 30 m.s Uma partícula cuja massa é de 20 g move-se numa trajectória rectilínea. a) Determina o trabalho realizado pela resultante das forças que actuam na partícula, provocando a variação da velocidade de 10 m.s -1 para 20 m.s -1. b) Qual é a variação da energia cinética da partícula? 4

5 14. Um corpo rígido e indeformável de massa igual a 15 kg é elevado até uma altura de 20 m, por intermédio de uma força constante vertical e de intensidade igual ao peso do corpo, num local onde podemos desprezar a resistência do ar. a) Representa, vectorialmente, as forças exercidas no centro de massa do corpo, correspondente à posição final. b) Calcula o trabalho realizado pelo peso do corpo. c) Qual é a energia transferida para o corpo durante a sua elevação? d) Determina o trabalho realizado pela resultante das forças que actuam sobre o centro de massa desse corpo. 15. Um corpo com o peso de 30 N,é arrastado, desde o solo até à carroçaria de um veículo de carga, ao longo de um plano inclinado sem atrito, de comprimento 1 m, atingindo uma altura de 0,5 m (desprezar a resistência do ar). a) Qual é a variação da energia potencial gravítica do corpo? b) Indica o valor do trabalho realizado pelo peso do corpo durante o deslocamento ao longo do plano inclinado. 16. Uma partícula com massa de 200 mg é abandonada a 2 m do solo. Determina o valor da velocidade da partícula quando, durante a queda livre, está a 1 m do solo (Desprezar os atritos). 17. Um corpo de massa igual a 30 kg move-se, partindo do repouso, numa rampa com atrito, cuja altura é de 2 metros Qual é a energia mecânica dissipada, sabendo que o corpo chega ao solo com velocidade de 3 m.s Das seguintes afirmações, seleccione a verdadeira. (A) Um corpo negro absorve toda a radiação incidente e não a emite. (B) A potência irradiada por um corpo só depende da área do corpo e da temperatura a que este se encontra. (C) A potência irradiada por um corpo está relacionada com a natureza do corpo. (D) O poder emissor de um corpo depende da temperatura a que se encontra, da área exposta e da natureza do corpo. (E) Na determinação da potência irradiada, a temperatura deve ser expressa em ºC. 5

6 19. Quando se fornece energia a uma substância, mantendo-se a pressão constante, nem sempre há aumento de temperatura. Observe o gráfico da figura, que representa como varia a temperatura de uma amostra de água de massa, m, em kg, com a energia, E, que lhe é transferida, à pressão de 1 atm. cágua líquida = 4200 J kg 1 K 1 Hfusão = 3,34 _ 10 5 J kg 1 cgelo = 2100 J kg 1 K 1 Hvaporização = 2,26 _ 10 6 J kg Seleccione a alternativa correcta. (A) A energia recebida pela água na fase sólida (A_B) pode ser calculada pela expressão E = 3,34 _ 10 5.m._ 1 J. (B) A energia recebida pela água durante a ebulição (D_E) pode ser calculada pela expressão E = 2,26 _ m.100 J. (C) A energia recebida pela água na fase líquida (C_D) pode ser calculada pela expressão E = 4200.m. 100 J. (D) A energia recebida pela água durante a fusão (B_C) pode ser calculada pela expressão E = m. 100 J. 20. Considere as leis da Termodinâmica. Podemos afirmar que: (A) A 1ª Lei da Termodinâmica diz respeito ao equilíbrio térmico entre dois sistemas postos em contacto a diferente temperatura. (B) A Lei Zero diz respeito à conservação da energia num sistema isolado. (C) A 2ª Lei da Termodinâmica diz-nos que a variação da energia interna de um sistema não isolado é traduzida pela relação ΔU = W + Q + R. (D) A 2ª Lei da Termodinâmica diz-nos que a energia total do Universo é constante e a sua entropia total está a aumentar continuamente. (E) A 1ª Lei da Termodinâmica diz-nos que num sistema isolado a energia interna do sistema não é constante. 21. Um balão fechado contendo ar à temperatura ambiente foi introduzido em água quente. O aumento da energia interna do ar foi 200J. Considere desprezáveis as trocas de energia por radiação. Seleccione o conjunto de valores que corresponde à transformação ocorrida: (A) W = 200J ; Q = 0J ; R = 0J ; Ei = 200J (B) W = 0J ; Q = 200J ; R = 0J ; Ei = 200J (C) W = 0J ; Q = -200J ; R = 0J ; Ei = 0J (D) W = 200J ; Q = -200J ; R = 0J ; Ei = 0J (E) W = -200J ; Q = 200J ; R= 0J ; E = 200J 6

7 22. Duas massas iguais de água e óleo são aquecidas no mesmo intervalo de tempo e com a mesma fonte de energia. A capacidade térmica mássica do óleo é 1,96 x 10 3 J kg -1 ºC -1 e a capacidade térmica da água é 4,1855 x 10 3 J kg -1 ºC -1. Podemos afirmar que: (A) Nesse intervalo de tempo, a água sofre maior elevação de temperatura. (B) Nesse intervalo de tempo ambos sofrem igual elevação de temperatura. (C) Se a elevação de temperatura da água for de 10 ºC, a elevação de temperatura do óleo será de, aproximadamente, 21 ºC. (D) Se a elevação de temperatura da água for de 10 ºC, a elevação de temperatura do óleo será de, aproximadamente, 39,9 ºC. (E) Se a água e o óleo experimentassem igual elevação de temperatura, a massa de óleo teria de ser obrigatoriamente menor que a massa de água. 23. Um corpo negro, à temperatura de 300 K, radia 1x10 5 J durante 100s. Determine: a) A potência radiada. b) A intensidade total da radiação emitida neste intervalo de tempo. c) A área do corpo. 24. Considere o gráfico da figura, que representa a intensidade luminosa irradiada por três corpos em função do comprimento de onda. Ordene os corpos por ordem crescente de temperatura e justifique a sua resposta com base nos valores da intensidade luminosa e comprimento de onda (_). 25. No telhado de uma habitação de turismo rural no Douro está instalado um painel fotovoltaico com 40 m 2 de área, que recebe 100 W por unidade de área e funciona com um rendimento de 30%. No Inverno, o tempo de exposição ao sol é de 6,5 h. Qual o máximo de energia que se pode consumir ao fim de um dia, em kw h? 26. Um vaso de ferro de 200 g contém 200 g de água à temperatura de 20,0 ºC. Um pequeno bloco metálico, inicialmente à temperatura de 100,0 ºC, é introduzido dentro do vaso. Todo o sistema (vaso, água e metal) pode ser considerado isolado. A temperatura de equilíbrio é de 25,0 ºC. (Dados: c água = 4,1855 x 10 3 J kg -1 ºC -1 ; c Fe = 4,40 x 10 2 J kg -1 ºC -1 ) Determine qual é a capacidade térmica do bloco metálico. 27. Um tigre faz deslizar um caixote na horizontal, aplicando uma força constante de 10 N, que faz com a horizontal um ângulo de 30º. Considere desprezáveis as forças de atrito. A) Trace o diagrama de todas as forças aplicadas no caixote, fazendo a respectiva legenda. B) Calcule o trabalho realizado por cada uma das forças para um percurso de 2 m. C) Indique a quantidade de energia que foi transferida no percurso anterior, bem como a forma como se manifesta. 7