1ª LISTA DE RECUPERAÇÃO

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1 1ª LISTA DE RECUPERAÇÃO Componente Curricular: FÍSICA Professor: CÉSAR Série e Turma: 2ª A Data: 2º TRIMESTRE/ ª SÉRIE QUESTÃO 01. Os lagartos, como todos os répteis, têm seu corpo aquecido ou resfriado de acordo com a temperatura do ambiente em que estão. Entre os vertebrados, essa característica é também encontrada nos anfíbios, ao contrário das aves e mamíferos, cuja temperatura interna do corpo independe da temperatura do ambiente. Partindo dessa característica dos lagartos, os pesquisadores fizeram, inicialmente, um experimento para descobrir a que temperatura ambiente certa espécie de lagarto iguanas tende a manter a temperatura do corpo. Colocaram esses lagartos numa caixa com uma das extremidades mantida a 50 C e a outra à temperatura ambiente. Os lagartos moveram-se de um microclima a outro até que sua temperatura interna estabilizou-se em torno de 30 C, que os pesquisadores passaram a considerar como temperatura normal para esses lagartos. Tendo descoberto a temperatura normal dos iguanas, os pesquisadores procuraram verificar se esses animais, à semelhança de muitos outros, desenvolvem febre em resposta a uma infecção. Injetaram nos lagartos determinadas bactérias e observaram que eles permaneceram maior tempo na porção mais aquecida da caixa, até conseguirem uma elevação de 1 a 2 C acima dos 38 C. Os pesquisadores reforçaram suas conclusões, mantendo lagartos doentes em uma série de incubadores, cada qual a uma determinada temperatura. De novo constataram que os lagartos mantidos à temperatura febril sobreviveram, enquanto muitos dos que foram mantidos à temperatura normal (30 C) ou um pouco abaixo morreram. Com temperaturas mais baixas, todos os lagartos morreram. Antonio de Souza Teixeira Junior Fundação Brasileira para o Desenvolvimento do Ensino de Ciências-FUNBEC A respeito do tema abordado, julgue os itens. 1. (C) (E) A temperatura, genericamente falando, mede o grau de agitação das moléculas de um corpo. De certa forma, ela está relacionada com a energia média de cada molécula de um dado corpo. 2. (C) (E) Medir a temperatura de um mamífero ou de uma ave com um termômetro clínico somente é possível porque os corpos buscam espontaneamente o equilíbrio térmico. 3. (C) (E) Quando se diz que um alfinete está a 50 C e a água de uma piscina a 25 C, quer-se dizer que, em média, de agitação cada molécula do alfinete possui mais energia do que cada molécula de água da piscina 4. (C) (E) Na primeira experiência feita com os iguanas, a temperatura da extremidade quente da caixa seria de 82 F. 5. (C) (E) Na segunda experiência feita com os lagartos, após terem injetado determinadas bactérias nos iguanas, eles procurariam uma elevação de temperatura de 1,8 a 3,6 F. QUESTÃO 02. Pelo fato de utilizarem calor externo para se aquecer, os répteis são chamados de ectotérmicos (do grego ektós, de fora, e thermo, calor), termo mais apropriado que animais de sangue frio. Sobre este tema e, em particular, sobre o conceito físico de calor, julgue os itens subsequentes. 1. (C) (E) Todo calor de um corpo é medido pela sua temperatura, isto é, calor e temperatura são a mesma grandeza física. 2. (C) (E) Pode-se concluir do Texto I que, se quisermos medir com um termômetro clínico a temperatura das aves ou dos mamíferos (animais endotérmicos), devemos estabelecer contato entre eles e o termômetro, mas com os iguanas e demais répteis (animais ectotérmicos), isso pode ser não necessário. 3. (C) (E) A expressão Estou com calor nos dá uma ideia de que o calor possa ser armazenado, mas sabemos que tal fato não ocorre. Quando uma pessoa diz que está sentido calor é, na verdade, porque ela tem uma energia térmica maior do que o ambiente. 1ª LISTA DE RECUPERAÇÃO DE FÍSICA / 2ª SÉRIE 2º TRIMESTRE Página 1

2 4. (C) (E) Ao desejar beber um líquido gelado, geralmente as pessoas escolhem um copo de alumínio, tal escolha se explica pelo fato de que, com este recipiente, a bebida ficará gelada por mais tempo. 5. (C) (E) Considere um iguana, com temperatura corporal estável em 30 C, colocado num microclima a temperatura de 50 C. Não havendo possibilidade de o iguana sair para lugares mais frios, é observado que o calor, produzido pela diferença de temperatura, flui do microclima para o iguana por tempo indeterminado, provocando a morte do réptil. QUESTÃO 03. Um estudante, ao saber que em uma lâmpada incandescente boa parte do consumo de energia elétrica dá-se sob a forma indesejável de geração de calor, resolveu avaliar qual porcentagem da energia elétrica consumida pela lâmpada transforma-se efetivamente em energia luminosa. Para isso, fixou uma lâmpada de 220V e 60W em um furo feito na tampa de uma pequena caixa de isopor com janelas de vidro nas laterais, conforme mostra o esquema abaixo. Encheu a caixa com um litro de água, quantidade suficiente para mergulhar completamente o bulbo de vidro da lâmpada, e pôs a tampa na caixa. Utilizou um termômetro clínico, com escala de 35 C a 42 C, para medir a temperatura da água. Ligou a lâmpada durante 100 s e observou que a temperatura da água estabilizou-se em 35,5 C. Ao registrar os dados do experimento, ressaltou que não foi possível medir a temperatura inicial da água, já que esta estava abaixo da menor medida da escala do termômetro. Com base nessa situação, julgue os itens que se seguem. 1. (C) (E) Se o estudante tivesse convertido a escala de seu termômetro clínico na escala Fahrenheit, ele poderia ter medido a temperatura inicial da água. 2. (C) (E) As paredes internas da caixa deveriam ser pintadas de preto para evitar que a luz visível se transforme em calor. 3. (C) (E) Todo corpo que é um bom refletor de calor é também um bom emissor. 4. (C) (E) Nesse experimento, o vidro mais adequado para as janelas deve possuir máxima transparência para a luz visível, mínima condução térmica e máxima capacidade de reflexão para a luz infravermelha. 5. (C) (E) Na transferência de energia térmica da lâmpada para água ocorreu pelo os três processos de transferência de calor, sendo, por condução, convecção e irradiação. QUESTÃO 04. O efeito estufa é um fenômeno natural, característico de planetas onde existe atmosfera. No efeito estufa, a radiação solar atravessa a atmosfera, parte é absorvida pela Terra e parte é refletida. Uma parcela da radiação absorvida é reemitida na forma de raios infravermelho (ondas de calor), que têm pequeno comprimento de onda e dos quais uma pequena parte é absorvida, principalmente pelo gás carbônico, vapor d água e metano, nas altas camadas atmosféricas, criando um manto quente na superfície da Terra. Sobre o tema abordado no texto acima e os aspectos físicos que permitem ser abordados, julgue os itens que se seguem. 1. (C) (E) Na cidade de São Paulo, em dias de muito frio é possível observar o fenômeno conhecido como inversão térmica, que provoca um aumento considerável nos índices de poluição do ar (tem-se a impressão de que os gases poluentes não conseguem subir para se dispersar). Nos dias quentes 1ª LISTA DE RECUPERAÇÃO DE FÍSICA / 2ª SÉRIE 2º TRIMESTRE Página 2

3 ocorre o oposto, os gases poluentes sobem e são dispersos pelas correntes de ar. Esse processo de movimentação de massas gasosas, a temperaturas diferentes, ocorre devido à convecção térmica. 2. (C) (E) Em geral, os gases poluentes emitidos pelas grandes indústrias são mais quentes que os gases existentes nas proximidades delas, permitindo uma renovação do ar por radiação térmica. 3. (C) (E) Na região litorânea, durante o dia sopra a brisa marítima, à noite sopra a brisa terrestre. Essa inversão ocorre porque o ar aquecido em contato com a terra sobe e produz uma região de baixa pressão, aspirando o ar que está sobre o mar, criando assim correntes de convecção e, à noite, ao perder calor, a terra se resfria mais do que o mar, invertendo o processo. 4. (C) (E) Na figura a seguir, você observa uma placa de alumínio que foi utilizada para separar o interior de um forno, cuja temperatura mantinha-se estável a 220 C, e o meio ambiente (20 C). Suponha que o fluxo ocorra através da face de área maior. Após atingido o regime estacionário, a intensidade do fluxo de calor através dessa chapa metálica é superior a 50000cal/s. Dado: coeficiente de condutibilidade térmica do alumínio = 0,50cal/s cm C 5. (C) (E) A figura a seguir ilustra a forma como o calor escapa de uma casa. Um aquecimento da casa deve ser feito a partir da região superior da casa e um resfriamento (com ar condicionado, por exemplo) a partir da região inferior do ambiente. QUESTÃO 05. E agora, Alice, gostaria de dar uma volta pela Geladeira das Maravilhas? Beba dessa garrafa rotulada Beba-me para fazê-la ficar pequena e siga o coelho branco dentro da geladeira. 1ª LISTA DE RECUPERAÇÃO DE FÍSICA / 2ª SÉRIE 2º TRIMESTRE Página 3

4 Alice: Brrr. Está gelado, aqui! Coelho Branco: Exatamente. Aterrissamos no compartimento do congelador, que em geral fica em cima porque qualquer vazamento de ar frio irá descer e ajudar a esfriar as partes mais baixas. A: Qual a temperatura aqui? CB: Um compartimento de congelador deve estar sempre a -18 C ou ainda mais frio. Isso é 18 graus abaixo da temperatura de congelamento da água. A: Como você pode saber se meu freezer em casa está suficientemente frio? CB: Compre um termômetro de geladeira-freezer, que é especialmente projetado para ser preciso sob baixas temperaturas. Ponha-o aninhado entre embalagens de alimentos congelados no freezer, feche a porta e espere de seis a oito horas. Se o termômetro não ficar alguns poucos graus em torno de -18, ajuste o botão de controle da temperatura e olhe outra vez depois de seis ou oito horas. Agora vamos descer para a parte principal da geladeira, onde está um pouco mais quente. (...) WOLKER, Robert L. O que Einstein disse ao seu cozinheiro: A ciência na cozinha (inclui receitas). Editora: Jorge Zahar. Rio de Janeiro, Página 273. Com adaptações. A respeito do tema abordado no fragmento de texto acima e os conceitos relacionados a ele, julgue os itens. 1. (C) (E) Uma garrafa de vidro e uma lata de alumínio, cada uma contendo 330mL de refrigerante, são mantidas em um refrigerador pelo mesmo longo período de tempo. Ao retirá-las do refrigerador com as mãos desprotegidas, tem-se a sensação de que a lata está mais fria que a garrafa. É correto afirmar que a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, e a sensação é devida ao fato de a condutividade térmica do alumínio ser maior que a do vidro. 2. (C) (E) K representa a menor temperatura possível de ser atingida por qualquer substância. 3. (C) (E) A quantidade de calor de uma substância equivale à sua temperatura. 4. (C) (E) A temperatura de -18 C é superior a temperatura de 1 F. 5. (C) (E) A sensação de frio sentido por Alice resulta da perda de calor de seu corpo para o interior da Geladeira das Maravilhas que está a uma temperatura maior. QUESTÃO 06. Um pesquisador, necessitando efetuar uma medida de temperatura, utilizou um termômetro cujas escalas termométricas inicialmente impressas ao lado da coluna de mercúrio estavam ilegíveis. Para atingir seu objetivo, colocou o termômetro inicialmente em uma vasilha com gelo fundente, sob pressão normal, e verificou que no equilíbrio térmico a coluna de mercúrio atingiu 8,0cm. Ao colocar o termômetro em contato com água fervente, também sob pressão normal, o equilíbrio térmico se deu com a coluna de mercúrio, que atingiu 20,0cm de altura. Se nesse termômetro utilizarmos as escalas Celsius e Fahrenheit e a temperatura a ser medida for expressa pelo mesmo valor nas duas escalas, determine a altura da coluna de mercúrio, medida em milímetros. 1ª LISTA DE RECUPERAÇÃO DE FÍSICA / 2ª SÉRIE 2º TRIMESTRE Página 4

5 QUESTÃO 07. No laboratório de Física do CorJesu, um grupo de alunos utilizando um termômetro graduado em Celsius e outro em Fahrenheit, mediram a temperatura de um corpo em situações vaiadas. Com o resultado das medições, construíram o gráfico ao lado. Utilizando os dados do gráfico, calcule o valor da temperatura do corpo, em graus Celsius, correspondente ao ponto A. QUESTÃO 08. Uma geladeira industrial possui entre as paredes do seu corpo um isolante constituído por uma camada de fibra de vidro com área total de 1,40m 2 e espessura de 4,0cm. Ao ligar esta geladeira, após um certo tempo, a superfície interna da fibra de vidro alcança uma temperatura de -18ºC e sua superfície externa encontra-se a uma temperatura de 35ºC. Considerando-se que a condutividade térmica da fibra de vidro é igual a 0,040W/m C, determine a quantidade de calor, em kcal, que atravessa as paredes da geladeira em 30 minutos de funcionamento. Considere que nesta situação, é válida a Lei de Fourier da condução térmica e que 1cal = 4,2J. QUESTÃO 09. Ao entrar numa cozinha em funcionamento você se depara com algumas fontes de calor e um ambiente aquecido. Sobre os processos térmicos que podem ser estudos em uma cozinha, responda as questões que se seguem. a) Explique, em termos da propagação de calor, Por que, em um refrigerador, o congelador é colocado na parte superior e não na inferior? b) A figura anterior representa um corte transversal numa garrafa térmica hermeticamente fechada. Ela é constituída por duas paredes. A parede interna é espalhada em suas duas faces e entre ela e a parede externa existe uma região com vácuo. Como se explica o fato que a temperatura de um fluido no interior da garrafa mantém-se quase que inalterada durante um longo período de tempo? QUESTÃO 10. Considere que a porta da Geladeira das Maravilhas possa ser modelada por uma placa metálica de pequena espessura e de área exposta com 18000cm² que separa seu ambiente interno, a -18 C, do ambiente externo, a 27 C. Sabe-se que o metal da porta apresenta o poder de refletividade igual a 0,60 e que apenas 15% do calor é transmitido por condução para os pontos internos da geladeira. Nestas condições, considerando válidas as Leis de Kirchhoff e de Stephan-Boltzmann para o metal constituinte da porta da Geladeira das Maravilhas, determine: a) o poder de absorvidade, o poder de transmissividade e o poder de emissividade do referido metal. b) A quantidade de energia líquida absorvida, na forma de calor em joule, no intervalo de 30 minutos. Dado: constante de Boltzmann = 5, W/m²K 4 1ª LISTA DE RECUPERAÇÃO DE FÍSICA / 2ª SÉRIE 2º TRIMESTRE Página 5