Lista de exercícios de recuperação em Física

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1 Ciências da Natureza e suas Tecnologias Física Petrônio L. Freitas Lista de exercícios de recuperação final Recup.Final 35 pontos 22,8 pontos º ano A, B e C Lista de exercícios de recuperação em Física ASSUNTOS: temperatura e escalas termométricas, calor, formas de transferência de calor, capacidade térmica e calor específico, mudanças de estado físico, comportamento dos gases e termodinâmica, ondas, som e ondas sonoras. INSTRUÇÕES (Leia com atenção!) Não se esqueça de preencher, a caneta, o cabeçalho desta lista de exercícios com seu nome completo e turma. Resolva todos os exercícios desta lista nos espaços destinados às respostas. Não serão aceitas folhas complementares a esta lista de exercícios de recuperação. São 20 exercícios. Esta lista de exercícios deve ser entregue, completamente resolvida, no dia da prova de recuperação, antes do início dela. Ao fazer os exercícios desta lista, tenha em mente que a recuperação tem por objetivo fazer com que você estude de novo e aprenda os conteúdos que você não tinha entendido bem durante a etapa. Por isso, faça um esforço para prestar atenção nas explicações do professor e faça todos os exercícios desta lista com a intenção de aprender. Nas questões numéricas, faça seus cálculos de maneira clara e organizada, expressando seus cálculos na forma de equações e expressões matemáticas (e não como continhas de canto de página). Acostume-se a indicar a fórmula utilizada antes de substituir nela os valores e a indicar todos os passos de seu raciocínio. Ao dar a resposta, não se esqueça de colocar a(s) unidade(s) correta(s). Não é necessário justificar as questões fechadas, a não ser que seja pedido explicitamente, mas você precisa estar certo de que entendeu o que foi pedido e de que sabe por que a resposta deve ser aquela que você marcou e não outra. Às vezes, uma pequena observação feita a lápis ao lado de uma questão de múltipla escolha ajuda muito na hora de estudar para a prova. Acostume-se a fazer todos os cálculos sem calculadora. Você não poderá usá-la na hora da prova, então, treine a fazer contas com lápis e papel desde já. Procure decorar as fórmulas usadas por você nesta lista de exercícios, saber o significado de cada termo delas e, sobretudo, aprender a utilizá-las corretamente. Lembre-se: saber de cor uma fórmula não é suficiente para resolver um problema de Física. Você deve, antes de mais nada, saber interpretar o problema de Física e saber os conceitos envolvidos na questão. Bom estudo!

2 Questão 1 Sob o ponto de vista macroscópico, a temperatura é uma medida de quão quente ou quão frio um certo material está. Microscopicamente a temperatura corresponde a um certo fenômeno. Qual é ele? Explique. Questão 2 Complete a frase corretamente. A escala mais utilizada no Brasil é a escala. Ela está baseada em duas temperaturas de referência, que são: C, que corresponde ao fenômeno de e C, que corresponde ao fenômeno de. Questão 3 Qual o significado físico da temperatura de 0 K (zero Kelvin)? Questão 4 O professor Petrônio inventou uma escala para testar o conhecimento dos seus estudantes a respeito de conversão de temperatura entre escalas diferentes. A relação da escala inventada por ele com as demais escalas conhecidas está representada na figura abaixo. Converta a temperatura de 25 I (na escala inventada), para as escalas: a) Fahrenheit.

3 b) Celsius. c) Kelvin. Questão 5 Explique o que é o calor. Questão 6 Há basicamente três maneiras diferentes de o calor se transferir de um objeto para o outro. a) Explique o processo de transferência de calor por condução. b) Explique o processo de transferência de calor por convecção. c) Explique o processo de transferência de calor por irradiação.

4 Questão 7 Explique o que significa cada um dos termos abaixo e escreva as fórmulas usadas para calculá-los. a) Capacidade térmica. b) Calor específico. Questão 8 Um objeto de 150g, feito de um certo material, ao receber 70cal de calor sofre um aumento de 20 C em sua temperatura. a) Calcule a capacidade térmica desse objeto. b) Calcule o calor específico do material do qual esse objeto é feito. Questão 9 a) O que significa dizer que a capacidade térmica de um objeto vale 60 cal/ C? b) Então, quantas calorias deveriam ser fornecidas a esse objeto para que a temperatura dele aumentasse 12 C? c) Qual seria a variação de temperatura do objeto se ele perdesse 900 cal de calor?

5 Questão 10 Sabe-se que o ferro tem calor específico de 0,11 cal/g C. a) Explique o que isso significa? b) Calcule quantas calorias se deve fornecer ao um objeto de ferro, de 25 gramas, para que sua temperatura aumente 6 C? c) Se um objeto de ferro de 30g perder 165 cal de calor, qual será a variação da temperatura dele? Indique seus cálculos. Questão 11 Considere um cubo de gelo que, ao ser retirado do congelador, tem uma temperatura de -3,0 C. Considere ainda que ele é colocado em contato com o ambiente que está numa temperatura de 20 C. Sobre essa situação, são feitas algumas afirmativas, listadas abaixo. Marque com um V as verdadeiras e com um F as falsas. ( ) O cubo de gelo não começa a derreter imediatamente após ser retirado do congelador porque ainda não atingiu sua temperatura de fusão. ( ) O gelo só começa a derreter quando sua temperatura atinge a temperatura ambiente. ( ) O gelo começa a derreter quando sua temperatura atinge 0 C. ( ) Entre o instante em que o cubo de gelo é retirado do congelador e o instante em que ele começa a derreter, o cubo de gelo recebe calor do ambiente. ( ) Entre o instante em que o cubo de gelo é retirado do congelador e o instante em que ele começa a derreter, a temperatura do cubo de gelo diminui. ( ) Enquanto o cubo de gelo está derretendo, a temperatura dele não se modifica. ( ) Enquanto o cubo de gelo está derretendo, ele não recebe nem perde calor. ( ) A água que pinga do gelo quando ele está derretendo está a 0 C.

6 Questão 12 Explique o que é: a) temperatura de fusão. b) temperatura de ebulição. c) calor latente de fusão. d) calor latente de vaporização. Questão 13 (Exercício baseado em questão da FATEC-SP) O gráfico a seguir é uma curva de aquecimento de 5,0 g de uma substância, à pressão de 1 atm. Faça o que se pede: a) Indique, no gráfico, os trechos que correspondem à FUSÃO e à EBULIÇÃO da substância. b) Indique, no gráfico, os trechos que correspondem à substância nos estados SÓLIDO, LÍQUIDO e GASOSO.

7 c) Qual a temperatura de fusão dessa substância? d) Qual a temperatura de ebulição dessa substância? e) Quantas calorias foram necessárias para fundir toda a substância? Então, qual o valor do calor latente de fusão dela? f) Quantas calorias foram necessárias para vaporizar toda a substância? Então, qual o valor do calor latente de vaporização dela? g) Quantas calorias foram necessárias para aquecer toda a substância no estado sólido? Então, qual o valor do calor específico dessa substância no estado sólido? h) Quantas calorias foram necessárias para aquecer a substância no estado líquido? Então, qual o valor do calor específico dessa substância no estado líquido? Questão 14 Alguns avanços tecnológicos se tornam tão comuns que quase não nos damos conta deles. Uma invenção muito útil e já bem conhecida de todos é a panela de pressão, inventada pelo físico francês Denis Papin, em 1679, para, segundo sua própria definição, amolecer ossos e cozinhar carne em pouco tempo. A marmita de Papin, como ficou conhecida naquela época, surgiu da necessidade que os alpinistas tinham de cozinhar alimentos em grandes altitudes. Explique por que a panela de pressão cozinha os alimentos em menos tempo do que uma panela comum.

8 Questão 15 Um gás está confinado em um recipiente provido de um êmbolo móvel (veja a figura). As afirmativas abaixo se referem a possíveis transformações que podem ser feitas nesse gás e considerações sobre seu novo estado. Assinale com um V as afirmativas verdadeiras e com um F as afirmativas falsas. ( ) Se o êmbolo for empurrado para baixo, reduzindo-se o volume ocupado pelo gás, a pressão desse gás aumentará. ( ) Se o gás for aquecido e o êmbolo puder se mover livremente, o volume ocupado por ele aumentará. ( ) Se o gás for aquecido e o êmbolo for mantido em posição fixa, a pressão do gás permanecerá constante. ( ) Se no recipiente for injetado mais gás com a mesma temperatura do gás inicial, mas o êmbolo for impedido de se mover, a pressão do gás aumentará. ( ) Se no recipiente for injetado mais gás com a mesma temperatura do gás inicial, o volume ocupado pelo gás aumentará se o êmbolo puder mover-se livremente. Questão 16 ESCREVA no retângulo abaixo a equação da equação da 1 a lei da termodinâmica e, nas três linhas abaixo, INDIQUE o que significa cada termo da equação. U: Q: T: Questão 17 Uma certa quantidade de gás está confinada em um recipiente provido de êmbolo móvel (recipiente 1). Uma mesma quantidade do mesmo tipo de gás está presa em um outro recipiente (recipiente 2), cujo volume não varia. Em ambos os recipientes, o volume inicial, a pressão inicial e a temperatura inicial dos gases é a mesma. Fornecendo aos gases nos dois recipientes quantidades iguais de energia na forma de calor, observa-se que o gás do recipiente 1 sofre uma transformação isobárica, enquanto o gás do recipiente 2 sofre uma transformação isovolumétrica. Os gases dos dois recipientes sofrerão o mesmo aumento de temperatura? Justifique, baseando sua resposta na 1 ª lei da termodinâmica.

9 Questão 18 Explique o que é: a) a frequência de uma onda. b) o período de uma onda. c) o comprimento de onda de uma onda. d) a amplitude de uma onda. e) a velocidade de propagação de uma onda. f) uma onda transversal. g) uma onda longitudinal.

10 h) uma onda mecânica. i) uma onda eletromagnética. Questão 19 Uma pessoa oscila a extremidade de uma corda com frequência de 4,0 Hz, produzindo nela uma onda como a que está representada na figura abaixo. Sobre ela, responda as questões a seguir. a) Marque na figura acima um comprimento de onda dessa onda. Em seguida, escreva no espaço abaixo o valor desse comprimento de onda. O comprimento de onda vale = b) Calcule o período dessa onda. Indique seus cálculos ou explique seu raciocínio de maneira clara e organizada. c) Calcule a velocidade de propagação dessa onda na corda. Indique seus cálculos ou explique seu raciocínio de maneira clara e organizada.

11 Questão 20 Sobre o som e as ondas sonoras, responda as questões a seguir: a) O que é a intensidade de um som, com qual elemento da onda sonora ela se relaciona e qual é essa relação? b) O que é a altura de um som, com qual elemento da onda sonora ela se relaciona e qual é essa relação? c) O que é o timbre de um som, com qual elemento da onda sonora ele se relaciona e qual é essa relação?