Curso de Férias 2010 Professor Vasco Vasconcelos

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1 Curso de Férias 2010 Professor Vasco Vasconcelos 01. (Enem cancelado 2009) A água apresenta propriedades físico-químicas que a coloca em posição de destaque como substância essencial à vida. Dentre essas, destacam-se as propriedades térmicas biologicamente muito importantes, por exemplo, o elevado valor de calor latente de vaporização. Esse calor latente refere-se à quantidade de calor que deve ser adicionada a um líquido em seu ponto de ebulição, por unidade de massa, para convertê-lo em vapor na mesma temperatura, que no caso da água é igual a 540 calorias por grama. A propriedade físico-química mencionada no texto confere à água a capacidade de a) servir como doador de elétrons no processo de fotossíntese. b) funcionar como regulador térmico para os organismos vivos. c) agir como solvente universal nos tecidos animais e vegetais. d) transportar os íons de ferro e magnésio nos tecidos vegetais. e) funcionar como mantenedora do metabolismo nos organismos vivos. Solução: A importância da água como substância essencial à vida explicita de forma contundente suas características físico-químicas para garantir as reações fisiológicas de manutenção das funções vitais dos seres vivos. No caso em tela, a capacidade térmica da água de necessitar de uma grande quantidade de energia para variar a temperatura, bem como sua dificuldade de atingir a ebulição, relaciona-se ao mecanismo fisiológico chamado de homeostase, o qual garantirá a termorregulação para os organismos vivos. Resposta correta: b 02. (Enem cancelado 2009) Além de ser capaz de gerar eletricidade, a energia solar é usada para muitas outras finalidades. A figura a seguir mostra o uso da energia solar para dessalinizar a água. Nela, um tanque contendo água salgada é coberto por um plástico transparente e tem a sua parte central abaixada pelo peso de uma pedra, sob a qual se coloca um recipiente (copo). A água evaporada se condensa no plástico e escorre até o ponto mais baixo, caindo dentro do copo. Nesse processo, a energia solar cedida à água salgada a) fica retida na água doce que cai no copo, tornando-a, assim, altamente energizada. b) fica armazenada na forma de energia potencial gravitacional contida na água doce. c) é usada para provocar a reação química que transforma a água salgada em água doce. d) é cedida ao ambiente externo através do plástico, onde ocorre a condensação do vapor. e) é reemitida como calor para fora do tanque, no processo de evaporação da água salgada. Solução: A energia solar é usada no processo de dessalinização da água da seguinte maneira: o calor cedido à água faz com que suas moléculas vibrem e comecem a evaporar. Porém, ao encontrar o plástico, as moléculas ficarão retidas nele e irão se condensar, de forma a liberar a energia armazenada em forma de calor para o ambiente, nesse processo de condensação do vapor. O processo é finalizado com o escoamento da água até um reservatório. Resposta correta: D 03. (Enem cancelado 2009) De maneira geral, se a temperatura de um líquido comum aumenta, ele sofre dilatação. O mesmo não ocorre com a água, se ela estiver a uma temperatura próxima a de seu ponto de congelamento. O gráfico mostra como o volume específico (inverso da densidade) da água varia em função da temperatura, com uma aproximação na região entre 0ºC e 10ºC, ou seja, nas proximidades do ponto de congelamento da água.

2 A partir do gráfico, é correto concluir que o volume ocupado por certa massa de água a) diminui em menos de 3% ao se resfriar de 100ºC a 0ºC. b) aumenta em mais de 0,4% ao se resfriar de 4ºC a 0ºC. c) diminui em menos de 0,04% ao se aquecer de 0ºC a 4ºC. d) aumenta em mais de 4% ao se aquecer de 4ºC a 9ºC. e) aumenta em menos de 3% ao se aquecer de 0ºC a 100ºC. Solução: De acordo com o gráfico b, entre 0 C e 4 C, a água sofre uma anomalia devido às suas ligações intermoleculares (tipo pontes de H ). A maior parte dos líquidos diminui de volume ao diminuir a temperatura; em relação à água, o volume aumenta (abaixo de 4 C). Portanto, se interpretarmos o gráfico, o volume, a 4 C, estima-se em 1,00002cm 3, e, a 0 C, estima-se em 1,00015cm 3. v = 0,00013cm 3, aumenta ou diminui em menos de 0,04% dependendo da ocorrência de aquecimento ou resfriamento. Resposta correta: c 04. (Enem cancelado 2009) A Constelação Vulpécula (Raposa) encontra-se a 63 anos-luz da Terra, fora do sistema solar. Ali, o planeta gigante HD b, 15% maior que Júpiter, concentra vapor de água na atmosfera. A temperatura do vapor atinge 900 graus Celsius. A água sempre está lá, de alguma forma, mas às vezes é possível que seja escondida por outros tipos de nuvens, afirmaram os astrônomos do Spitzer Science Center (SSC), com sede em Pasadena, Califórnia, responsável pela descoberta. A água foi detectada pelo espectrógrafo infravermelho, um aparelho do telescópio espacial Spitzer.

3 Correio Braziliense, 11 dez (adaptado). De acordo com o texto, o planeta concentra vapor de água em sua atmosfera a 900 graus Celsius. Sobre a vaporização infere-se que a) se há vapor de água no planeta, é certo que existe água no estado líquido também. b) a temperatura de ebulição da água independe da pressão, em um local elevado ou ao nível do mar, ela ferve sempre a 100 graus Celsius. c) o calor de vaporização da água é o calor necessário para fazer 1 kg de água líquida se transformar em 1 kg de vapor de água a 100 graus Celsius. d) um líquido pode ser superaquecido acima de sua temperatura de ebulição normal, mas de forma nenhuma nesse líquido haverá formação de bolhas. e) a água em uma panela pode atingir a temperatura de ebulição em alguns minutos, e é necessário muito menos tempo para fazer a água vaporizar completamente. Solução: Questão mal bolada,vemos que o texto praticamente nos desvia do raciocínio exigido no item certo.a presença da água em outros planetas depende de dois fatores importantes: a temperatura e a pressão. É o conjunto desses fatores que determina se é possível ter a presença de água e em qual estado ela se encontra. Para cada combinação de temperatura e pressão, podemos ter uma mudança de fase, de tal forma que apenas um desses dados não nos informa em qual estado a água está. Considerando o fenômeno de vaporização da água, sabemos que o calor de vaporização se trata do calor necessário para transformar 1kg de água líquida em 1kg de vapor de água a 100 C, por definição. Resposta correta: C 05. (Enem cancelado 2009) Em grandes metrópoles, devido a mudanças na superfície terrestre asfalto e concreto em excesso, por exemplo formam-se ilhas de calor. A resposta da atmosfera a esse fenômeno é a precipitação convectiva. Isso explica a violência das chuvas em São Paulo, onde as ilhas de calor chegam a ter 2 a 3 graus centígrados de diferença em relação ao seu entorno. Revista Terra da Gente. Ano 5, nº 60, Abril 2009 (adaptado). As características físicas, tanto do material como da estrutura projetada de uma edificação, são a base para compreensão de resposta daquela tecnologia construtiva em termos de conforto ambiental. Nas mesmas condições ambientais (temperatura, umidade e pressão), uma quadra terá melhor conforto térmico se a) pavimentada com material de baixo calor específico, pois quanto menor o calor específico de determinado material, menor será a variação térmica sofrida pelo mesmo ao receber determinada quantidade de calor. b) pavimentada com material de baixa capacidade térmica, pois quanto menor a capacidade térmica de determinada estrutura, menor será a variação térmica sofrida por ela ao receber determinada quantidade de calor. c) pavimentada com material de alta capacidade térmica, pois quanto maior a capacidade térmica de determinada estrutura, menor será a variação térmica sofrida por ela ao receber determinada quantidade de calor d) possuir um sistema de vaporização, pois ambientes mais úmidos permitem uma mudança de temperatura lenta, já que o vapor d água possui a capacidade de armazenar calor sem grandes alterações térmicas, devido ao baixo calor específico da água (em relação à madeira, por exemplo). e) possuir um sistema de sucção do vapor d água, pois ambientes mais secos permitem uma mudança de temperatura lenta, já que o vapor d água possui a capacidade de armazenar calor sem grandes alterações térmicas, devido ao baixo calor específico da água (em relação à madeira, por exemplo). Solução: O calor específico está relacionado com a energia absorvida por um grama da substância para variar 1 C; portanto, material de baixo calor específico absorve mais rapidamente energia, aquecendo também mais rapidamente. A capacidade térmica relaciona-se com a razão entre o calor e a variação de temperatura, por isso, material de alta capacidade térmica possui baixa variação de temperatura (com o mesmo calor incidente). Resposta correta: C 06.(Unesp 2010) Um termoscópio é um dispositivo experimental, como o mostrado na figura, capaz de indicar a temperatura a partir da variação da altura da coluna de um líquido que existe dentro dele. Um aluno verificou que, quando a temperatura na qual o termoscópio estava submetido era de 10 o C, ele indicava uma altura de 5 mm. Percebeu ainda que, quando a altura havia aumentado para 25 mm, a temperatura era de 15 o C.

4 Quando a temperatura for de 20 o C, a altura da coluna de líquido, em mm, será de a) 25. b) 30. c) 35. d) 40. e) 45. Solução: Como a temperatura varia linearmente com a altura da coluna líquida, podemos escrever: T h = = = 5(h 5) = 200 h = 45 mm. Resposta correta: e T h 25 5 h 5 20 h (Ufmg 2010) Considere estas informações: a temperaturas muito baixas, a água está sempre na fase sólida; aumentando-se a pressão, a temperatura de fusão da água diminui. Assinale a alternativa em que o diagrama de fases pressão versus temperatura para a água está de acordo com essas informações. a) b) c) d) Solução: De imediato eliminamos as opções a) e b), pois a baixas temperaturas a água está na fase gasosa. A opção c) apresenta aumento de temperatura de fusão com o aumento de pressão. Abaixo mostramos a coerência da opção d) com o enunciado: p A > p B T A < T B

5 Resposta correta: d 08.(Ufms 2010) A figura da esquerda mostra um êmbolo no interior de um cilindro que está contido no interior de uma câmara. O cilindro está imerso em água com gelo, e a câmara isola termicamente todo o sistema das vizinhanças. O ar contido no interior do cilindro está em equilíbrio térmico com todo o sistema a 0 o C e sua pressão é igual à pressão atmosférica externa. O cilindro pode trocar calor apenas com a água, o ar e o gelo. Em seguida, é colocado um tijolo bruscamente sobre o êmbolo, comprimindo rapidamente o ar no interior do cilindro. Após um certo tempo, todo o sistema água e gelo volta novamente ao equilíbrio térmico de 0 o C, mas a pressão do ar, no interior do cilindro, fica maior que a pressão atmosférica. Com fundamentos na termodinâmica e considerando que o ar é um gás ideal e que não há vazamentos, é correto afirmar: 01) O produto da pressão do ar pelo volume que ele ocupa é igual nas duas situações de equilíbrio. 02) Na situação representada pela figura da direita, existe menos massa de gelo que na situação representada pela figura da esquerda. 04) A partir da situação representada pela figura da esquerda, até a situação representada pela figura da direita, a transformação sofrida pelo ar pode ser compreendida por dois processos termodinâmicos, o primeiro adiabático e o segundo isobárico. 08) A partir da situação representada pela figura da esquerda até a situação representada pela figura da direita, a temperatura do ar permaneceu sempre constante. 16) Não haverá troca de calor entre o cilindro e a água, mesmo depois de jogar o tijolo e esperar atingir o novo equilíbrio. Resposta: = Solução: (01) Correta.Da equação geral dos gases perfeitos: = T T. Como T 1 = T 2 p 1 V 1 = p 2 V 2. p V p V 1 2 (02) Correta. Ao ser comprimido bruscamente(transformação adiabática), o ar sofre aquecimento, perdendo calor para o meio externo (água e gelo), provocando fusão de certa massa de gelo. (04) Correta. Como já afirmado na proposição anterior, a compressão é brusca, o gás aquece rapidamente, sendo toda a energia transferida na compressão transformada em energia interna do ar, pois, nesse intervalo de tempo tão pequeno a quantidade de calor que atravessa as paredes do cilindro é praticamente nula, o que caracteriza uma transformação é adiabática. A seguir, o gás começa a perder calor para o sistema água-gelo, sob pressão constante, que é a pressão exercida pela força de compressão que o tijolo provoca no êmbolo, que tem a mesma intensidade de seu peso, constante. Então, a pressão é constante, caracterizando uma transformação isobárica. (08) Errada. Já justificado nas proposições anteriores. (16) Errada. Já justificado nas proposições anteriores.

6 Resposta correta: (Ufg 2010) Um automóvel possui uma mistura aquosa em seu sistema de arrefecimento. Essa mistura é bombeada fazendo circular o calor do motor até o radiador, onde o calor é dissipado para o meio ambiente. Um motorista liga o motor desse automóvel e parte para sua viagem. Decorridos 10 minutos, ele observa, no indicador de temperatura do painel, que a mistura chega ao radiador com 90 o C e permanece em torno desse valor durante a viagem. Isso ocorre porque a) o radiador dissipa mais calor do que o motor produz. b) o radiador dissipa mais calor quanto maior a temperatura da mistura aquosa. c) o motor libera menos calor quando aquecido acima dessa temperatura. d) o motor para de produzir calor acima dessa temperatura. e) o radiador dissipa menos calor acima dessa temperatura. Solução: O fluxo de calor entre dois ambientes a diferentes temperaturas é diretamente proporcional à diferença de temperatura entre eles. Assim, quanto maior for a diferença de temperatura entre o radiador e o meio ambiente, maior o fluxo de dissipação de calor. Resposta correta: b 10.(Mackenzie 2010) Um termômetro graduado na escala Celsius (ºC) é colocado juntamente com dois outros, graduados nas escalas arbitrárias A (ºA) e B (ºB), em uma vasilha contendo gelo (água no estado sólido) em ponto de fusão, ao nível do mar. Em seguida, ainda ao nível do mar, os mesmos termômetros são colocados em uma outra vasilha, contendo água em ebulição, até atingirem o equilíbrio térmico. As medidas das temperaturas, em cada uma das experiências, estão indicadas nas figuras 1 e 2, respectivamente. Para uma outra situação, na qual o termômetro graduado na escala A indica 17º A, o termômetro graduado na escala B e o graduado na escala Celsius indicarão, respectivamente, a) 0ºB e 7ºC b) 0ºB e 10ºC c) 10ºB e 17ºC d) 10ºB e 27ºC e) 17ºB e 10ºC Solução: Montando as equações que relacionam essas escalas: TC 0 T B ( 10) TC TB + 10 = = = = = ( 10) TB + 10 = 1 TB + 10 = 10 TB = 0 B. 10 TC = 1 TC = 10 C. 10 Resposta correta: b 11. (Mackenzie 2010) Paulo comprou um aquecedor elétrico, de especificações W 220 V, provido de um reservatório de volume 100 litros. Seu rendimento é 80 %. Estando completamente cheio com água e ligado corretamente, o tempo necessário para se aquecer essa água de 20 ºC é Dados: massa específica da água = 1 g/cm 3 ; calor específico da água = 1 cal/(g.ºc) e 1 cal = 4,2 J a) 15 minutos b) 28 minutos c) 35 minutos

7 d) 45 minutos e) 90 minutos Solução: Dados: V = 100 L m = 100 kg; c = 1 cal/g. C = 4,2 J/g. C = 4200 J/k g. C e T =20 C. Quantidade de calor necessária no aquecimento: Q = m c T = 100(4200)(20) = J. Potência útil: P U = 0,8(5000) = 4000 W = J/s. 5 Q Q PU = t = = = 2100 s = 35 min. 3 t P 4 10 Resposta correta:c U 12. (PUC-SP) Calor é uma forma de energia que se transfere de um corpo para outro em virtude de uma diferença de temperatura entre eles. Há três processos de propagação de calor: condução, convecção e radiação. Em relação à transferência de calor, afirma-se que: I. Em dias frios, os pássaros costumam eriçar suas penas para acumular ar entre elas. Nesse caso, o ar acumulado constitui-se em um bom isolante térmico diminuindo as trocas de calor, por condução, com o ambiente. II. Correntes de convecção na atmosfera costumam ser aproveitadas por aviões planadores e asas delta para ganharem altura. Tais correntes são originadas por diferenças de temperaturas entre duas regiões quaisquer da Terra. III. As paredes internas das garrafas térmicas são espelhadas com o objetivo de diminuir as trocas de calor por radiação. Está correto o que se afirma em a) I, II e III. b) apenas I e II. c) apenas I e III. d) apenas II e III. e) apenas III. Solução: I-verdadeira, o calor tenta ser conduzido pelo ar, que é um meio material, mas o ar é um isolante térmico. II-verdadeira, definição direta de convecção térmica. III-verdadeira, definição direta. Resposta correta: a 13.(UEL) Embalagens tipo "longa vida" (abertas, com a parte interna voltada para cima, embaixo das telhas) podem ser utilizadas como material isolante em telhados de amianto, que no verão atingem temperaturas de 70 C. S obre essa utilização do material, é correto afirmar: a) O calor emitido pelas telhas de amianto é absorvido integralmente pelo "forro longa vida". b) O calor específico do "forro longa vida" é muito pequeno, e por isso sua temperatura é constante, independentemente da quantidade de calor que recebe da telha de amianto. c) A superfície de alumínio do "forro longa vida" reflete o calor emitido pelas telhas de amianto. d) A camada de papelão da embalagem tipo "longa vida" isola o calor emitido pelas telhas de amianto, pois sua capacidade térmica absorve a temperatura. e) A superfície de alumínio do "forro longa vida" é um isolante térmico do calor emitido pelas telhas de amianto, pois está revestida por uma camada de plástico. Solução: a presente questão fica resolvida somente com a leitura do texto. A função da parte aluminizada é refletir o calor irradiado pelas telhas de amianto.resposta correta: c 14. (Unifesp) Quando se mede a temperatura do corpo humano com um termômetro clínico de mercúrio em vidro, procura-se colocar o bulbo do termômetro em contato direto com regiões mais próximas do interior do corpo e manter o termômetro assim durante algum tempo, antes de fazer a leitura. Esses dois procedimentos são necessários porque: a) o equilíbrio térmico só é possível quando há contato direto entre dois corpos e porque demanda sempre algum tempo para que a troca de calor entre o corpo humano e o termômetro se efetive. b) é preciso reduzir a interferência da pele, órgão que regula a temperatura interna do corpo, e porque demanda sempre algum tempo para que a troca de calor entre o corpo humano e o termômetro se efetive. c) o equilíbrio térmico só é possível quando há contato direto entre dois corpos e porque é preciso evitar a interferência do calor específico médio do corpo humano. d) é preciso reduzir a interferência da pele, órgão que regula a temperatura interna do corpo, e porque o calor específico médio do corpo humano é muito menor que o do mercúrio e do vidro. e) o equilíbrio térmico só é possível quando há contato direto entre dois corpos e porque é preciso reduzir a interferência da pele, órgão que regula a temperatura interna do corpo.

8 Solução: A pele, através da transpiração regula a temperatura interna do corpo humano. Assim, para obtermos o valor dessa temperatura devemos introduzir o termômetro em uma das aberturas do corpo, como, por exemplo, a boca. O termômetro deve ficar algum tempo em contato com o corpo para que a transferência de calor possa proporcionar o equilíbrio térmico entre o mercúrio (do termômetro) e o interior desse corpo humano. Resposta correta: b 15. (FGV) Em um refrigerador, que estava ligado e em perfeito funcionamento, Paulo colocou, em pontos equivalentes, e em termos de refrigeração, uma garrafa com água mineral gaseificada e um frasco contendo iogurte batido e adoçado. Após três dias, Paulo tomou um gole do iogurte e, em seguida, da água. Indique a alternativa correta. a) O citado iogurte deve provocar sensação de mais frio quando estiver adoçado com produtos altamente energéticos, como açúcar ou mel. b) O citado iogurte deve provocar sensação de menos frio, em conseqüência do seu teor de gordura, sendo esta sensação acentuada pelo aumento deste teor, tendo em vista o efeito inibidor da gordura à percepção do frio. c) O citado iogurte não deve provocar sensação de menos frio quando estiver adoçado com produtos de baixo teor energético, como adoçantes dietéticos. d) Independentemente do teor de gordura ou do adoçante empregado, a água deve provocar uma sensação de menos frio, por possuir calor específico mais elevado que o do citado iogurte. e) Independentemente do teor de gordura ou do adoçante empregado, a água deve provocar uma sensação de mais frio, por possuir calor específico mais elevado do que o citado iogurte. Solução: A água, por ter maior calor específico sensível que o do iogurte, ao ser colocada na boca, para que possa atingir o equilíbrio térmico com a boca, rouba maior quantidade de calor da boca, dando uma sensação de frio na boca. Resposta correta e.