1. (Unicamp 2016) O Parque Güell em Barcelona é um dos mais impressionantes parques públicos do mundo e representa uma das obras mais marcantes do arquiteto Antoni Gaudí. Em sua obra, Gaudí utilizou um número imenso de azulejos coloridos. a) Considere que, no Parque Güell, existe um número N 2 10 de azulejos cujas faces estão perfeitamente perpendiculares à direção da radiação solar quando o sol está a pino na cidade de Barcelona. Nessa situação, a intensidade da radiação solar no local é 2 I 1200 W m. Estime a área de um azulejo tipicamente presente em casas e, a partir da área total dos N azulejos, calcule a energia solar que incide sobre esses azulejos durante um tempo t 60 s. b) Uma das esculturas mais emblemáticas do parque Güell tem a forma de um réptil multicolorido conhecido como El Drac, que se converteu em um dos símbolos da cidade de Barcelona. Considere que a escultura absorva, em um dia ensolarado, uma quantidade de calor Q 3500 kj. Considerando que a massa da escultura é m 500 kg e seu calor específico é c 700 J (kg K), calcule a variação de temperatura sofrida pela escultura, desprezando as perdas de calor para o ambiente. 6 2. (UERJ 2016) Um trem com massa de 100 toneladas e velocidade de 72 km h, é freado até parar. O trabalho realizado pelo trem, até atingir o repouso, produz energia suficiente para evaporar completamente uma massa x de água. Sendo a temperatura inicial da água igual a 20 C, calcule, em kg, o valor de x. 3. (UERJ 2016) Fenda na Ponte Rio-Niterói é uma junta de dilatação, diz CCR De acordo com a CCR, no trecho sobre a Baía de Guanabara, as fendas existem a cada 400 metros, com cerca de 13 cm de abertura. oglobo.com, 10/04/2014. Admita que o material dos blocos que constituem a Ponte Rio-Niterói seja o concreto, cujo 5 1 coeficiente de dilatação linear é igual a 1 10 C. Determine a variação necessária de temperatura para que as duas bordas de uma das fendas citadas na reportagem se unam. 4. (Puccamp 2016) Um dispositivo mecânico usado para medir o equivalente mecânico do calor recebe 250 J de energia mecânica e agita, por meio de pás, 100 g de água que acabam por sofrer elevação de 0,50 C de sua temperatura. Adote 1cal 4,2 J e cágua 1,0 cal g C. O rendimento do dispositivo nesse processo de aquecimento é de a) 16%. b) 19%. c) 67%. d) 81%. e) 84%. Página 1 de 15
5. (UERJ 2016) Admita duas amostras de substâncias distintas com a mesma capacidade térmica, ou seja, que sofrem a mesma variação de temperatura ao receberem a mesma quantidade de calor. A diferença entre suas massas é igual a 100 g, e a razão entre seus calores específicos é igual a 6. 5 A massa da amostra mais leve, em gramas, corresponde a: a) 250 b) 300 c) 500 d) 600 6. (UFJF 2016) Um estudante de física, durante seu intervalo de aula, preparou um café. Durante o processo, ele utilizou uma vasilha com 1 litro de água cuja temperatura inicial era de 21,0 C. Ele lembrou ter ouvido, em suas aulas de Laboratório de Física II, que a água em Juiz de Fora entra em ebulição a 98,3 C. Sabendo que os processos ocorreram à pressão constante, o estudante chega às seguintes conclusões: I. Levando-se em conta que o calor especifico da água é aproximadamente 1,0 cal g C, a energia gasta para aquecer a água até a ebulição foi de 77.300,0 cal; II. Após a água entrar em ebulição, a temperatura da água aumentou até 118,3 C; III. Durante o processo de aquecimento, o volume de água não se alterou; IV. A quantidade de calor fornecida para água, após ela entrar em ebulição, é gasta na transformação de fase líquido/gás. Marque a alternativa CORRETA. a) I e IV estão corretas. b) IV e II estão incorretas. c) II e III estão corretas. d) III e IV estão corretas. e) Todas as afirmativas estão corretas. 7. (UNIFESP 2016) Considere um copo de vidro de 100 g contendo 200 g de água líquida, ambos inicialmente em equilíbrio térmico a 20 C. O copo e a água líquida foram aquecidos até o equilíbrio térmico a 50 C, em um ambiente fechado por paredes adiabáticas, com vapor de água inicialmente a 120 C. A tabela apresenta valores de calores específicos e latentes das substâncias envolvidas nesse processo. calor específico da água líquida 1cal / (g C) calor específico do vapor de água 0,5 cal / (g C) calor específico do vidro 0,2 cal / (g C) calor latente de liquefação do vapor de água 540 cal / g Considerando os dados da tabela, que todo o calor perdido pelo vapor tenha sido absorvido pelo copo com água líquida e que o processo tenha ocorrido ao nível do mar, calcule: a) a quantidade de calor, em cal, necessária para elevar a temperatura do copo com água líquida de 20 C para 50 C. b) a massa de vapor de água, em gramas, necessária para elevar a temperatura do copo com água líquida até atingir o equilíbrio térmico a 50 C. Página 2 de 15
8. (UERJ 2016) Em um experimento que recebeu seu nome, James Joule determinou o equivalente mecânico do calor: 1cal 4,2 J. Para isso, ele utilizou um dispositivo em que um conjunto de paletas giram imersas em água no interior de um recipiente. Considere um dispositivo igual a esse, no qual a energia cinética das paletas em movimento, totalmente convertida em calor, provoque uma variação de 2C em 100 g de água. Essa quantidade de calor corresponde à variação da energia cinética de um corpo de massa igual a 10 kg ao cair em queda livre de uma determinada altura. Essa altura, em metros, corresponde a: a) 2,1 b) 4,2 c) 8,4 d) 16,8 9. (CFTMG 2016) Analise as afirmações a seguir e assinale (V) para as verdadeiras ou (F) para as falsas. ( ) Ao segurar um corrimão de madeira e outro de metal, ambos à mesma temperatura, temse a sensação de que a madeira está mais quente porque ela conduz melhor o calor. ( ) Uma geladeira funcionando dentro de uma cozinha, sempre causará o aquecimento do ambiente. ( ) Considere dois materiais diferentes, de mesma massa e à mesma temperatura. Para que eles sejam aquecidos até atingirem uma mesma temperatura final, a quantidade de calor necessária será a mesma. ( ) Considere dois materiais iguais, de volumes diferentes e à mesma temperatura. Para que eles sejam aquecidos até atingirem uma mesma temperatura final, a quantidade de calor necessária será a mesma. A sequência correta encontrada é a) F, F, V, V. b) V, V, F, F. c) F, V, F, F. d) V, F, F, V. 10. (IME 2016) Um copo está sobre uma mesa com a boca voltada para cima. Um explosivo no estado sólido preenche completamente o copo, estando todo o sistema a 300 K. O copo e o explosivo são aquecidos. Nesse processo, o explosivo passa ao estado líquido, transbordando para fora do copo. Sabendo que a temperatura final do sistema é 400 K, determine: a) a temperatura de fusão do explosivo; b) o calor total fornecido ao explosivo. Dados: - volume transbordado do explosivo líquido: 6 3 10 m ; 4 1 - coeficiente de dilatação volumétrica do explosivo no estado líquido: 10 K ; - coeficiente de dilatação volumétrica do material do copo: 3 3 - volume inicial do interior do copo: 10 m ; - massa do explosivo: 1,6 kg; 5 1 4 10 K ; 3 1 1 - calor específico do explosivo no estado sólido: 10 J kg K ; 3 1 1 - calor específico do explosivo no estado líquido: 10 Jkg K ; e 5 1 - calor latente de fusão do explosivo: 10 J kg. Consideração: - o coeficiente de dilatação volumétrica do explosivo no estado sólido é muito menor que o Página 3 de 15
coeficiente de dilatação volumétrica do material do copo. 11. (IFSP 2016) Observando um refrigerador, a geladeira comum de sua casa, um aluno escreveu as seguintes afirmações: I. A energia na forma de calor que sai dos alimentos chega ao congelador pelo processo de convecção na maior proporção e muito pouco por radiação. II. O congelador está situado na parte superior para receber o ar aquecido pelo calor dos alimentos. III. As camadas que formam as paredes da geladeira são intercaladas por material isolante para evitar a entrada de calor por condução. IV. Os espaços internos são divididos por grades vazadas que facilitam o movimento por convecção das massas do ar quente e frio. As afirmativas corretas são: a) I, II, III e IV. b) I, II e III, apenas. c) II e IV, apenas. d) II, III e IV, apenas. e) III e IV, apenas. 12. (Unicamp 2016) Um isolamento térmico eficiente é um constante desafio a ser superado para que o homem possa viver em condições extremas de temperatura. Para isso, o entendimento completo dos mecanismos de troca de calor é imprescindível. Em cada uma das situações descritas a seguir, você deve reconhecer o processo de troca de calor envolvido. I. As prateleiras de uma geladeira doméstica são grades vazadas, para facilitar fluxo de energia térmica até o congelador por II. O único processo de troca de calor que pode ocorrer no vácuo é por. III. Em uma garrafa térmica, é mantido vácuo entre as paredes duplas de vidro para evitar que o calor saia ou entre por. Na ordem, os processos de troca de calor utilizados para preencher as lacunas corretamente são: a) condução, convecção e radiação. b) condução, radiação e convecção. c) convecção, condução e radiação. d) convecção, radiação e condução. 13. (Unesp 2016) Página 4 de 15
O topo da montanha é gelado porque o ar quente da base da montanha, regiões baixas, vai esfriando à medida que sobe. Ao subir, o ar quente fica sujeito a pressões menores, o que o leva a se expandir rapidamente e, em seguida, a se resfriar, tornando a atmosfera no topo da montanha mais fria que a base. Além disso, o principal aquecedor da atmosfera é a própria superfície da Terra. Ao absorver energia radiante emitida pelo Sol, ela esquenta e emite ondas eletromagnéticas aquecendo o ar ao seu redor. E os raios solares que atingem as regiões altas das montanhas incidem em superfícies que absorvem quantidades menores de radiação, por serem inclinadas em comparação com as superfícies horizontais das regiões baixas. Em grandes altitudes, a quantidade de energia absorvida não é suficiente para aquecer o ar ao seu redor. (http://super.abril.com.br. Adaptado.) Segundo o texto e conhecimentos de física, o topo da montanha é mais frio que a base devido a) à expansão adiabática sofrida pelo ar quando sobe e ao fato de o ar ser um bom condutor de calor, nãoretendo energia térmica e esfriando. b) à expansão adiabática sofrida pelo ar quando sobe e à pouca irradiação recebida da superfície montanhosa próxima a ele. c) à redução da pressão atmosférica com a altitude e ao fato de as superfícies inclinadas das montanhas impedirem a circulação do ar ao seu redor, esfriando-o. d) à transformação isocórica pela qual passa o ar que sobe e à pouca irradiação recebida da superfície montanhosa próxima a ele. e) à expansão isotérmica sofrida pelo ar quando sobe e à ausência do fenômeno da convecção que aqueceria o ar. 14. (Faculdade Albert Einstein 2016) Por decisão da Assembleia Geral da Unesco, realizada em dezembro de 2013, a luz e as tecnologias nela baseadas serão celebradas ao longo de 2015, que passará a ser referido simplesmente como Ano Internacional da Luz. O trabalho de Albert Einstein sobre o efeito fotoelétrico (1905) foi fundamental para a ciência e a tecnologia desenvolvidas a partir de 1950, incluindo a fotônica, tida como a tecnologia do século 21. Com o intuito de homenagear o célebre cientista, um eletricista elabora um inusitado aquecedor conforme mostra a figura abaixo. Esse aquecedor será submetido a uma tensão elétrica de 120V, entre seus terminais A e B, e será utilizado, totalmente imerso, para aquecer a água que enche completamente um aquário de dimensões 30 cm50 cm 80 cm. Desprezando qualquer tipo de perda, supondo constante a potência do aquecedor e considerando que a distribuição de calor para a água se dê de maneira uniforme, determine após quantas horas de funcionamento, aproximadamente, ele será capaz de provocar uma variação de temperatura de 36 F na água desse aquário. Adote: Página 5 de 15
Pressão atmosférica 1atm 3 Densidade da água 1g / cm 1 1 Calor específico da água 1cal g C 1cal 4,2 J a) 1,88 b) 2,00 c) 2,33 d) 4,00 = resistor de 1 15. (Fmp 2016) Um ferro elétrico utilizado para passar roupas está ligado a uma fonte de 110 V, e a corrente que o atravessa é de 8 A. O calor específico da água vale 1cal (g C), e 1 caloria equivale a 4,18 J. A quantidade de calor gerada em 5 minutos de funcionamento desse ferro seria capaz de elevar a temperatura de 3 quilos de água a 20 C de um valor T. O valor aproximado, em graus Celsius, desse aumento de temperatura, T, é a) 168 b) 88 c) 0,3 d) 63 e) 21 TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Se necessário, use aceleração da gravidade: g 10 m / s densidade da água: d 1,0 kg / L calor específico da água: c 1cal 4 J 2 1cal / g C 9 2 2 constante eletrostática: k 9,0 10 N m / C constante universal dos gases perfeitos: R 8 J / mol K 16. (Epcar (Afa) 2016) Consultando uma tabela da dilatação térmica dos sólidos verifica-se 6 1 que o coeficiente de dilatação linear do ferro é 13 10 C. Portanto, pode-se concluir que a) num dia de verão em que a temperatura variar 20 C o comprimento de uma barra de ferro de 10,0 m sofrerá uma variação de 2,6 cm 6 1 b) o coeficiente de dilatação superficial do ferro é 169 10 C c) para cada 1C de variação de temperatura, o comprimento de uma barra de 1,0 m desse 6 material varia 13 10 m 18 1 d) o coeficiente de dilatação volumétrica do ferro é 39 10 C Página 6 de 15
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Considere as especificações técnicas de um chuveiro elétrico e responda à(s) questão(ões). Chuveiro elétrico Especificações Técnicas Tensão: 220 V Vazão: 3 L / min Potência (W) Seletor de temperatura 2.700 Verão 5.400 Inverno 17. (Fatec 2016) Se toda a energia elétrica no chuveiro for transformada integralmente em energia térmica, quando o chuveiro for usado na posição inverno, o aumento da temperatura da água na vazão especificada, em graus Celsius, será de Lembre-se de que: - calor específico da água: 4.200 J / kg C - densidade da água: 1kg / L - 1W 1J / s a) 25,7. b) 19,4. c) 12,9. d) 7,7. e) 6,5. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: O texto a seguir refere-se à(s) questão(ões) propostas abaixo. No dia 20 de dezembro de 2013, a 68ª Sessão da Assembleia Geral das Nações Unidas proclamou o ano de 2015 como o Ano Internacional da Luz e das Tecnologias baseadas em Luz (International Year of Light and Light-based Technologies IYL 2015). Ao proclamar um Ano Internacional com foco na ciência óptica e em suas aplicações, as Nações Unidas reconhecem a importância da conscientização mundial sobre como as tecnologias baseadas na luz promovem o desenvolvimento sustentável e fornecem soluções para os desafios mundiais nas áreas de energia, educação, agricultura, comunicação e saúde. A luz exerce um papel essencial no nosso cotidiano e é uma disciplina científica transversal obrigatória para o século XXI. Ela vem revolucionando a medicina, abrindo a comunicação internacional por meio da internet e continua a ser primordial para vincular aspectos culturais, econômicos e políticos da sociedade mundial. Página 7 de 15
(http://www.unesco.org/new/pt/brasilia/about-this-office/prizes-and-celebrations/2015- international-year-of-light/ Acesso em 10 de set. 2015) 18. (CFTRJ- 2016) Luz do sol, Que a folha traga e traduz, Em verde novo Em folha, em graça, em vida, em força, em luz... (Caetano Veloso, Luz do Sol) Esse trecho da canção de Caetano Veloso nos faz lembrar que a luz do Sol provê de energia o nosso planeta. Certamente não haveria vida na Terra sem ela! O processo de transferência de energia térmica que explica a transmissão do Sol a Terra, por meio da luz é chamado de a) convecção. b) irradiação. c) contato. d) raios cósmicos. Página 8 de 15
Gabarito: Resposta da questão 1: 6 2 a) Dados: N 210 ; I 1 200 W m ; t 60 s. Considerando um azulejo quadrado de 15 cm de lado, a área é: 2 4 2 A 15 15 225cm 225 10 m. P I P INA 1 NA 4 9 1 E INA1 t 1200 225 10 60 E 3,24 10 J. E Pt 3 b) Dados: Q 3500 kj 3500 10 J; m 500 kg; c 700 J (kg K). Aplicando a equação do calor sensível: 3 Q 3500 10 Q mc ΔT ΔT ΔT 10K 10C. mc 500 700 Resposta da questão 2: Primeiramente faz-se necessário calcular a energia dissipada durante o período de frenagem. Pelo o princípio da conservação de energia, a energia dissipada E d tem que ser igual ao valor da energia cinética inicial E c. Assim, pode-se escrever: 2 m v Ed Ec 2 2 3 72 100 10 3,6 Ed 2 5 Ed 200 10 J Para que seja possível evaporar completamente uma massa x de água, a quantidade de calor a ser fornecido é dada por: Q Q Q m c Δθ m L t 1 2 t Q m c Δθ L Assim, igualando a equação do calor a ser fornecido à água com o valor da energia dissipada, pode-se encontrar a quantidade de massa de água existente. Note que o valor da energia previamente calculado deve estar em calorias (cal). Assim, pode-se escrever: 200 10 5 0,24 cal m c Δθ L 6 4,8 10 m 180 540 m 7,74 kg Resposta da questão 3: Em uma dilatação linear a variação de comprimento é dada por: ΔL L α Δθ o ΔL Δθ Lo α Utilizando os dados fornecidos no enunciado, pode-se escrever: Página 9 de 15
Δθ 0,13 5 400 110 Δθ 32,5 C Resposta da questão 4: [E] Para calcular o rendimento deste dispositivo, é preciso descobrir quanto de energia é necessário para elevar a quantidade de água dada em 0,5 C. Assim, Q m c ΔT Q 100 10,5 Q 50 cal ou Q 50 4,2 Q 210 J Assim, 210 η 250 η 84 % Resposta da questão 5: [C] Do enunciado, temos que: CA CB cb 6 ca 5 ma mb 100 Sabendo que a Capacidade térmica e o calor específico estão relacionados pela seguinte equação, C m c Podemos então dizer que: C C A B ma ca mb cb ca m B cb ma 5 m B 6 mb 100 5 mb 500 6 mb mb 500 g Sabendo que, ma mb 100 ma 600 g Como é pedido a amostra mais leve, logo a resposta é 500 g. Resposta da questão 6: [A] Página 10 de 15
[I] Correta. Δθ Q mc 1000 1 98,3 21 Q 77.300cal. [II] Incorreta. A temperatura da água aumentou até 98,3 C. [III] Incorreta. Ao ser aquecida o volume da água aumenta. [IV] Correta. Após atingir a temperatura de ebulição, todo calor recebido é usado na mudança de fase. Resposta da questão 7: a) A quantidade de calor necessária para elevar a temperatura do copo com água é igual a soma dos calores necessários para elevar a temperatura dos dois (copo e água separadamente). Assim, QT Qc QH O m c ΔT c m c ΔTH O 2 2 QT 100 0,2 30 200 1 30 QT 600 6000 QT 6600 cal b) O calor fornecido pelo vapor d água ao copo com água é: Qv Q120C 100C QL Q100C 50C Qv m cv 20 ml m c 50 v v Q m0,5 20 m 540 m1 50 Q 600m Para o equilíbrio térmico, a soma algébrica das quantidades de calor trocadas deve ser igual a zero. Assim, Q 0 Q Q 0 T v 6600 600m 0 m 11g A massa de vapor necessária é de 11 gramas. Resposta da questão 8: [C] De acordo com o enunciado, temos que o calor fornecido à água é igual a variação de energia cinética de um corpo de 10 kg ao cair em queda livre. Utilizando os dados fornecidos no enunciado, para calcular o calor fornecido à água. Q m c ΔT Q 100 1 2 Q 200 cal Como a energia potencial é dada em joules e sabendo que 1cal 4,2 J. Q 200 4,2 Q 840 J Por fim, temos que: Q E pi 840 m gh 840 h 10 10 h 8,4 m Página 11 de 15
Resposta da questão 9: [C] [F] O metal parece mais frio porque têm maior condutividade térmica, roubando mais rapidamente calor das mãos. [V] Considerando que a cozinha seja bem isolada termicamente, para que não se perca o calor gerado pela dissipação de energia elétrica no motor. [F] Q C Δθ Q mc Δθ. Depende da capacidade térmica (C). Se as massas (m) são iguais, o material de maior calor específico (c) tem maior capacidade térmica (C m c), necessitando de maior quantidade de calor (Q). [F] Q C Δθ Q mc Δθ. Depende da capacidade térmica (C). Se os materiais são iguais, os calores específicos são iguais. O corpo de maior volume possui maior massa (m), tendo maior capacidade térmica (C m c), necessitando de maior quantidade de calor (Q). Resposta da questão 10: a) Sabendo que a variação do volume do copo é dada por: ΔVc Vo γc ΔT Na qual os valores do volume inicial, coeficiente de dilatação do copo e variação de temperatura são conhecidos. Supondo que o volume do explosivo no estado sólido permanece inalterado, a variação total do volume do explosivo na fase líquida é igual a variação do volume do copo mais o volume transbordado. Assim sendo: ΔVc ΔV γexp Vo ΔT' Vo γc ΔT ΔV γexp Vo ΔT' F 3 5 2 6 7 10 4 10 10 10 10 400 T 6 5 10 400 TF 7 10 TF 350 K b) O calor total fornecido ao explosivo é igual à soma do calor sensível para aquecimento do explosivo no estado sólido, o calor latente do explosivo (de sólido para líquido) e o calor sensível de aquecimento do explosivo líquido. Q Q Q Q ssol L sliq 5 Q 3,2 10 J Q m c T 300 m L m c 400 T expsol F exp expliq F 3 5 3 Q 1,6 10 50 1,6 10 1,6 10 50 Resposta da questão 11: [A] [I] Correta. Por convecção, o ar frio que sai do congelador desce roubando calor dos alimentos, subindo novamente para o congelador [II] Correta. O congelador está situado na parte superior para receber o ar aquecido pelo calor dos alimentos, que sobe, por convecção. [III] Correta. As camadas que formam as paredes da geladeira são intercaladas por material isolante térmico para evitar a entrada de calor por condução. [IV] Correta. Os espaços internos são divididos por grades vazadas que facilitam o movimento por convecção das massas do ar quente e frio. Nas geladeiras modernas não há mais as Página 12 de 15
grades vazadas, pois o ar frio do congelador é lançado diretamente em cada um dos compartimentos. Resposta da questão 12: [D] [I] Convecção. Nas antigas geladeiras, as prateleiras são grades vazadas para que o ar frio (mais denso), desça, enquanto o ar quente (menos denso) suba. Nas modernas geladeiras, existe o dispositivo que injeta ar frio em cada compartimento, não mais necessitando de grades vazadas. [II] Radiação. Esse processo se dá através da propagação de ondas eletromagnéticas, não havendo movimento de massa, ocorrendo, portanto, também no vácuo. [III] Condução. Na verdade, condução e convecção que são os processos que movimentam massa. Resposta da questão 13: [B] De acordo com o texto, o ar, ao subir, fica sujeito a menores pressões, expandindo sem troca de calor (expansão adiabática). Nessa expansão, esse ar sofre resfriamento. Além disso, as encostas íngremes das montanhas recebem os raios solares de forma muito inclinada absorvendo pouco radiação, não aquecendo o ar atmosférico ao redor. São esses os fatores preponderantes para a formação de gelo no topo de altas montanhas. Resposta da questão 14: [C] Para calcular a potência do aquecedor, é preciso descobrir qual a resistência do mesmo. É preciso notar que diversos resistores não estão funcionando de fato, restando somente os resistores conforme figura abaixo. Como podemos ver, todos os resistores (12 no total) estão ligados em série, e cada um deles tem o valor de 1 Ω. Assim, Req 12 Ω Desta forma, a potência fornecida pelo aquecedor é de: 2 2 U 120 P P 1200 W Req 12 Agora é preciso descobrir quanto de energia é necessária para aquecer a quantidade de água dada no enunciado, de forma a se ter uma variação de temperatura de 36 F. Para tal, utiliza-se a equação do calor sensível: Q mc ΔT Onde, m é a massa de água, c é o calor específico da água e Δ T a variação de temperatura em Celsius. Assim, a massa é dada por: m V d t H2O m 30 50 80 1 m 120000 g Página 13 de 15
E a variação de temperatura em Celsius é: ΔTc ΔT f 5 9 5 36 ΔTc 9 ΔT 20 C c Logo, Q 120000 1 20 6 Q 2,4 10 cal ou 6 Q 2,4 10 4,2 Q 10080000 J Logo, a energia necessária é de 10080000 Joules para aquecer a água de forma a variar a temperatura conforme pedido no enunciado. Assim, utilizando o valor de potência calculado, podemos precisar o tempo necessário para aquecer a água conforme pedido no enunciado. E P t 10080000 1200 t t 8400 s ou t 2,33 horas Resposta da questão 15: [E] A energia do ferro elétrico, em joules, é dada por: E P Δt onde: P é a potência em watts Δ t é o intervalo de tempo em segundos. Mas a potência relaciona-se com a tensão (volts) e a corrente (ampéres) dadas, com a seguinte expressão: P U i Temos então a energia elétrica do ferro: 60 s E Ui Δt E 110 V 8 A 5 min E 264000J 1min Essa mesma energia é utilizada para aquecer 3 kg de água, com isso, temos que aplicar o calor sensível. Q mc ΔT Onde: m é a massa da água em gramas; c é o calor específico da água em cal (g C), (transformar calorias em joules) Δ T é a diferença de temperatura em graus Celsius Logo, Δ Q 264000 J T T T 21 C m c Δ cal 4,18J Δ 3000 g1 g C 1 cal Página 14 de 15
Resposta da questão 16: [C] Aplicando a expressão da dilatação linear ΔL L0 α ΔT e testando as alternativas: 6 1 [A] (Falsa). ΔL 10 m13 10 C 20C ΔL 0,0026 m 0,26 cm 6 1 6 1 [B] (Falsa). β 2α β 213 10 C 26 10 C. [C] (Verdadeira). Este valor corresponde exatamente ao coeficiente de dilatação linear do 6 1 material, ou seja, 13 10 C. [D] (Falsa). 6 1 6 1 γ 3α γ 313 10 C γ 39 10 C. Resposta da questão 17: [A] Para a vazão dada, temos: 3 L / min 3kg / min Fica subentendido que o tempo será 1min 60s. A energia elétrica está relacionada com a potência de acordo com a equação: E P t E a energia térmica vem da expressão do calor sensível: Q mc ΔT Igualando as duas equações: Q E P t mc ΔT Isolando a variação de temperatura e substituindo os valores: P t ΔT m c 5400 J / s 60 s ΔT ΔT 25,7 C 3 kg4.200 J / kgc Resposta da questão 18: [B] A transferência de energia térmica do Sol para a Terra se dá por irradiação de ondas eletromagnéticas com espectro amplo, sendo o calor situado basicamente na faixa do infravermelho desse espectro. As outras duas formas de transmissão do calor são: contato e convecção que necessitam do meio material para ocorrer. Página 15 de 15