2 ano

Movimento ondulatório

Movimento harmônico simples

Quando um corpo executa um movimento como este na figura acima, indo e voltando sobre uma mesma trajetória, dizemos que ele está vibrando ou oscilando.

Características do movimento oscilatório

• Amplitude (A): é a distância entre a posição de equilíbrio e a posição extrema ocupada por um corpo que oscila.
• Período (T): é o tempo que o corpo gasta para efetuar uma oscilação completa.
• Frequência (f): é o número de vibrações completas que o corpo efetua por unidade de tempo.

Exemplo

Se um pêndulo vai do ponto A até o ponto B e retorna ao ponto A 5 vezes em 1 segundo a frequência deste movimento é:

f=5 vibrações/s ou 5 ciclos/s

A unidade1vibração/s ou 1 ciclo/s é denominada 1 hertz.

OBS: se um corpo oscila com uma frequência f, o seu período de vibração, T, é dado por

Sistema massa-mola

Podemos calcular o período de oscilação de um sistema massa-mola através da equação

OBS:

1. Quanto maior for a massa do corpo, maior será o seu período de oscilação, ou seja, um corpo de maior massa oscila com menor frequência.
2. Quanto maior for a constante elástica da mola (mola mais dura), menor será o período de oscilação, ou seja, maior será a frequência com que o corpo oscila.
3. A amplitude, A, não aparece na expressão para o período. Logo, o período não depende da amplitude.

Pêndulo simples

O período de oscilação de um pêndulo simples é calculado por:

OBS:

1. Quanto maior for o comprimento do pêndulo, maior será o seu período.
2. Quanto maior for o valor da aceleração da gravidade no local onde onde o pêndulo oscila, menor será o seu período.
3. O período de oscilação do pêndulo não depende nem de sua massa, nem da amplitude de oscilação.

Exemplo

Em uma experiência com um pêndulo simples, verificou-se que o corpo suspenso, saindo de B, deslocava-se até A e retornava a B, 20 vezes em 10 segundos.

a) Qual o período deste pêndulo?

b) Qual a frequência de oscilação do pêndulo?

c) Se a experiência fosse realizada com um pêndulo de comprimento 4 vezes maior, qual seria o seu período?

Solução:

Ondas

Onda, ou pulso de onda, é qualquer perturbação que se propaga através de um meio e, durante a propagação, transmite energia aos pontos do meio.

Um exemplo de onda é tido quando atira-se uma pedra em um lago de águas calmas. O impacto causará uma perturbação na água, fazendo com que ondas circulares se propagem pela superfície da água.

OBS: as ondas transportam energia e quantidade de movimento, mas não transportam matéria. Durante a passagem de uma onda os pontos do meio apenas vibram em torno de uma posição de equilíbrio.

                                   

Características de uma onda

As ondas podem ser caracterizadas por:

Comprimento de onda

Frequência

Amplitude

Período

Velocidade de propagação

Amplitude (A) corresponde ao máximo afastamento que as partículas podem apresentar em relação à posição de equilíbrio

Crista é o ponto mais alto de uma onda.

Vale corresponde ao ponto mais baixo de uma onda.

λ é comprimento de onda. Pode ser medido pela distância entre uma crista e a sua vizinha, ou pela distância entre dois vales.

Frequência (f) de uma onda representa o número de oscilações executadas pela fonte que produz a onda, em cada segundo.

Período (T) representa o intervalo de tempo correspondente a uma oscilação completa da fonte que produz a onda.

Velocidade de propagação da onda

Para calcular a velocidade de propagação de uma onda, pode utilizar-se a expressão seguinte:

V=λ/T ou V=λ.f

Os tipos de ondas

Ondas mecânicas

Ondas eletromagnéticas

No que diz respeito às ondas mecânicas, dizemos que elas podem ser:

Ondas longitudinais - são aquelas em que a vibração ocorre na mesma direção do movimento; um exemplo são as ondas sonoras. 

Ondas transversais - são aquelas em que a vibração é perpendicular à direção de propagação da onda; exemplos incluem ondas numa corda e ondas eletromagnéticas.

Exercícios

1. A Terra demora 1 ano para completar uma volta ao redor do Sol. Este é chamado um movimento periódico e 1 ano é o período do movimento. Qual é a frequência do movimento da Terra em torno do Sol? Considere 1 ano = 365 dias.

2. Qual o período e a frequência de um pêndulo simples, que tem comprimento de 0,25m? Considere g=10m/s².

3. Assinale a alternativa INCORRETA.

a)      O período de oscilação de um pêndulo simples depende da massa.

b)      O período de oscilação do sistema massa-mola depende da massa.

c)      No movimento oscilatório (massa-mola e pêndulo simples), o período não depende da amplitude.

d)     O período de oscilação do pêndulo simples depende do comprimento do pêndulo.

e)      NDA

4. Quanto maior o comprimento de um pêndulo, maior será:

a)      a frequência;

b)      o período;

c)      a amplitude;

d)     o número de oscilações;

e)      NDA

5. Um pêndulo simples de comprimento 20m oscila com uma frequência de 50Hz. Qual o valor do período.

a)      0,01s

b)      0,02s

c)      0,03s

d)     0,04s

e)      NDA

6. Em um local cuja gravidade é g=10m/s²  um pêndulo é posto à oscilar. Sabendo que o seu comprimento L=2m, qual o valor do período de oscilação? (DADO: π = 3,14).

a)      2,0s

b)      2,5s

c)      2,6s

d)     2,8s

e)      3,0s

7. Uma partícula executa um movimento harmônico simples de amplitude 10cm e frequência 2,0Hz. Qual o valor do período?

a)      0,5s

b)      1,0s

c)      1,5s

d)     2,0s

e)      NDA

8. Para dobrar a frequência de oscilação de um pêndulo simples é suficiente:

a)      Transportá-lo para um planeta de aceleração da gravidade duas vezes maior;

b)      Transportá-lo para um planeta de aceleração da gravidade duas vezes maior;

c)      Dobrar o comprimento do fio;

d)     Reduzir à quarta parte o comprimento do fio;

e)      Dobrar a massa pendular.

9. Um pêndulo simples executa oscilações de pequena amplitude de modo que a esfera pendular realiza um M.H.S. Assinale a opção correta:

a)      O período de oscilação independe do comprimento do pêndulo;

b)      O período de oscilação é proporcional ao comprimento do pêndulo;

c)      O período de oscilação é independente do valor da aceleração da gravidade;

d)     O período de oscilação é inversamente proporcional a massa;

e)      NDA.

9. Na Lua o valor da aceleração da gravidade é g=1,6m/s² e na Terra g=9,8m/s². Uma experiência com um pêndulo de comprimento L foi realizada na Terra encontrando como resultado para o seu período de oscilação T=2,0s.

I)       O comprimento do pêndulo é aproximadamente L=1,0m.

II)    Se esta mesma experiência, com o mesmo pêndulo fosse realizada na Lua seu período de oscilação seria 0,5s.

III) Na Terra a frequência de oscilação é menor.

Assinale a alternativa correta:

a)      Apenas a alternativa I está correta.

b)      Apenas a alternativa II está correta.

c)      Apenas a alternativa III está correta.

d)     As alternativas I e II estão corretas.

e)      As alternativas I e III estão corretas.

10. (UESB) O gráfico mostra a variação da elongação x de uma onda com a distância d percorrida por ela.

O comprimento de onda, em cm, e a amplitude, em cm, são, respectivamente, iguais a:

a)      2 e 2

b)      3 e 4

c)      3 e 2

d)     4 e 2

e)      4 e 4

11. Uma onda, com frequência igual a 50Hz, propaga-se em uma corda com velocidade de 100 m/s. Determine seu comprimento de onda.

12. (Mackenzie-SP) Um menino na beira de um lago observou uma rolha que flutuava na superfície da água, completando uma oscilação vertical a cada 2 s, devido à ocorrência de ondas. Esse menino estimou como sendo de 3 m a distância entre duas cristas consecutivas. Com essas observações, o menino concluiu que a velocidade de propagação dessas onda era de:

a)      0,5 m/s

b)      1 m/s

c)      1,5 m/s

d)     3,0 m/s

e)      6,0 m/s

Termodinâmica

Temperatura e suas medidas

A sensação térmica constitui um critério impreciso para a medida da temperatura.

O termômetro é um sistema auxiliar que possibilita avaliar a temperatura de modo indireto.

Substância termométrica: substância que apresenta uma propriedade cuja medida varia com a temperatura.

No termômetro de mercúrio a substância termométrica é o mercúrio; a altura da coluna de mercúrio é a grandeza termométrica desse termômetro.

Função termométrica de um termômetro é a fórmula que relaciona os valores da grandeza termométrica com os valores da temperatura.

Pontos fixos: cujas temperaturas invariáveis no decorrer do tempo, medidas em sistemas que podem ser reproduzidos facilmente quando necessário.

Ponto de gelo: temperatura de fusão do gelo sob pressão normal (1 atm).

Ponto de vapor: temperatura de ebulição da água sob pressão normal (1 atm).

As escalas Celsius e Fahrenheit

Na escala Celsius, adotam-se os valores 0 ºC e 100 ºC para o ponto de gelo e para o ponto de vapor, respectivamente.

Na escala Fahrenheit, adotam-se os valores 32 ºF e 212 ºF para o ponto de gelo e para o ponto de vapor, respectivamente.

Conversão entre a temperatura Celsius (θ_C) e a temperatura Fahrenheit (θ_F)

Relação entre a variação de temperatura na escala Celsius (Δθ_C) e na escala Fahrenheit (Δθ_F)

A escala absoluta Kelvin

A escala absoluta Kelvin adota a origem no zero absoluto, estado térmico em que cessaria a agitação térmica. Sua unidade (kelvin: K) tem extensão igual à do grau Celsius (ºC).

Relação entre a temperatura Kelvin (T) e a Celsius (θ_C)

Dilatação térmica dos sólidos

A dilatação térmica é o aumento da distância entre as partículas de um sistema causado pelo aumento da temperatura. Do ponto de vista macroscópico, esse fenômeno é percebido como aumento das dimensões do sistema. 

Dilatação linear

Verifica-se experimentalmente que ΔL é proporcional a L₀ e a Δθ:

ΔL = α.L₀.Δθ

em que α é o coeficiente de dilatação linear.

Sendo ΔL = L - L₀, vem:

L = L₀.(1 + α.Δθ)

Dilatação superficial

Analogamente temos:

ΔA = β.A₀.Δθ  e  A = A₀.(1 + β.Δθ)

em que β é o coeficiente de dilatação superficial.

Relação:

β = 2α

]

Dilatação volumétrica

Analogamente temos:

ΔV = γ.V₀.Δθ  e  V = V₀.(1 + γ.Δθ)

em que γ é o coeficiente de dilatação volumétrica.

Relação:

γ = 3α

Calor

Ao misturarmos massas de água quente e água fria em um recipiente obtemos água morna. A temperatura final é consequência da interação energética entre as massas de água. 

Um corpo de temperatura elevada colocado em contato com um corpo de temperatura mais baixa cede calor até que seja atingida a temperatura de equilíbrio térmico.

Calor é energia térmica em trânsito entre corpos a diferentes temperaturas.


Calor sensivel
É o calor que cedido a um corpo ou retirado deste produz mudança de temperatura.

Calor latente
É o calor que cedido a um corpo ou retirado deste produz mudança de estado.



Quantidade de calor (Q)

É a grandeza por meio da qual avalia-se a energia térmica em trânsito (calor) entre sistemas a diferentes temperaturas.

Unidade no SI: joule (J)
Unidade usual: caloria (cal)
Relação: 1 cal = 4,1868 J

Equação fundamental da calorimetria

Um corpo de massa m recebe uma quantidade de calor sensível Q e sofre uma variação de temperatura Δθ = θ₂ - θ₁. Verifica-se, por meio de experiências, que Q é diretamente proporcional a m e à variação de temperatura Δθ:

Q = m.c.Δθ

c é um coeficiente de proporcionalidade que caracteriza a substância que constitui o corpo e é denominado calor específico sensível.

O calor específico (c) de uma substância mede numericamente a quantidade de calor que faz variar em 1 ºC a temperatura da massa de 1 g da substância.

Unidade usual: cal/g.ºC 

xΔθ = θ₂ – θ₁

Aumento de temperatura 

θ₂ > θ₁ => Δθ > 0 => Q > 0: calor recebido

Diminuição de temperatura

θ₂ < θ₁ => Δθ < 0 => Q < 0: calor cedido

Capacidade térmica (C) de um corpo

Mede numericamente a quantidade de calor que faz variar de 1 ºC a temperatura do corpo.

C = Q/Δθ ou C = m.c

Unidade usual: cal/ºC

O equivalente em água de um corpo é a massa de água cuja capacidade térmica é igual à do corpo.
O calorímetro é um recipiente onde costumam ser colocados os corpos em experiências de trocas de calor.
Os calorímetros devem ser isolados termicamente do ambiente e apresentar baixa capacidade térmica.

Princípio geral das trocas de calor

Se dois ou mais corpos trocam calor entre sí, a soma algébrica das quantidades de calor trocadas pelos corpos, até o estabelecimento do equilíbrio térmico, é nula.

Q_A + Q_B + Q_C +... = 0

Mudanças de fase



Mudanças de fase ou estados de agregação  

x

Tipos de vaporização

Evaporação: processo espontâneo e lento que ocorre na superfície do líquido.

Ebulição: processo no qual há formação tumultuosa de bolhas, ocorrendo em toda massa líquida. A ebulição se verifica a uma determinada temperatura (temperatura de ebulição) que depende da pressão exercida sobre a superfície do líquido. Por exemplo, a água entra em ebulição a 100 ºC sob pressão normal (1 atmosfera).

Lei da mudança de fase

Sob pressão constante, durante a mudança de fase a temperatura permanece constante.

Calor latente (L)

Numericamente é a quantidade de calor que a substância troca (ganha ou perde), por unidade de massa, durante a mudança de estado, mantendo-se constante a temperatura.

Unidade: cal/g

Quantidade de calor trocada durante a mudança de estado por uma massa m de uma substância.

Q = m.L

Curva de aquecimento da água

A: aquecimento do gelo

B: fusão do gelo a 0 ºC

C: aquecimento da água líquida

D: vaporização da água líquida a 100 ºC

E: aquecimento do vapor L_f

Calor latente de fusão do gelo (L_f) e de vaporização da água (L_v)

Imaginemos uma certa quantidade de gelo a -20 ºC, ao nível do mar, sendo aquecido por uma fonte de calor de potência constante. A temperatura do gelo sobe até atingir 0 ºC. Nessa condição começa o processo de fusão e o calor recebido é usado apenas para quebrar a cadeia cristalina, não havendo aumento de temperatura. Enquanto ocorre a fusão o gelo precisa de 80 calorias para cada grama, para ser transformado em água. Dizemos então que o calor latente de fusão do gelo L_f é igual a 80 cal/g.

Caso a massa de gelo, a 0 ºC, fosse igual a 100 g, para transformá-la em água seriam necessárias 8000 cal. 

Q = m.L_f => Q = 100.80 => Q = 8000 cal

Uma vez transformada em água e continuando a receber calor, a massa que inicialmente era gelo terá a agitação térmica das moléculas aumentada até atingir a temperatura de ebulição (100 ºC) quando ocorre a vaporização. Para cada grama de água que passa para a fase gasosa (vapor) são necessárias 540 calorias. Dizemos então que o calor latente de vaporização da água, L_v é igual a 540 cal/g.

Para vaporizar 100 g de água a 100 ºC são necessárias 54000 cal.

Q = m.L_v => Q = 100.540 => Q = 54000 cal

Propagação do calor

Fluxo de calor

A propagação do calor pode ocorrer por três processos diferentes: condução, convecção e irradiação. Para os três modos de propagação definimos a grandeza denominada fluxo de calor: 

Em que Q é a quantidade de calor transmitida e Δt o intervalo de tempo correspondente.

Unidades de fluxo de calor: cal/s, cal/min, W (watt)

Condução térmica

Transmissão em que a energia térmica se propaga por meio da agitação molecular.

Lei de Fourier:

Em que K é o coeficiente de condutibilidade térmica do material.

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Os bons condutores, como os metais, têm valor elevado para a constante K; já os isolantes térmicos (madeira, isopor, lã, etc.) têm valor baixo para a constante K.

Convecção térmica

Transmissão de energia térmica, que ocorre nos fluidos, devido à movimentação do próprio material aquecido, cuja densidade varia com a temperatura.

Correntes de convecção

Ascendente, formada por fluido quente.

Descendente, formada por fluido frio.

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Irradiação

Transmissão de energia por meio de ondas eletromagnéticas (ondas de rádio, luz visível, ultravioleta etc.). Quando estas ondas são raios infravermelhos, falamos emirradiação térmica.

Quando a energia radiante (energia que se propaga por meio de ondas eletromagnética) atinge a superfície de um corpo ela é parcialmente absorvida, parcialmente refletida e parcialmente transmitida através do corpo. A parcela absorvida aumenta a energia de agitação das moléculas constituintes do corpo (energia térmica). As radiações infravermelhas são as mais facilmente absorvidas, isto é, são as que mais facilmente se transformam em energia térmica.

Efeito estufa

Substâncias presentes na atmosfera terrestre (CO₂, vapor de água, metano, etc.) limitam a transferência de calor da Terra para o espaço, durante a noite, mantendo assim um ambiente adequado para a vida. A intensificação desse efeito, devido à ação humana, está provocando o aquecimento global, com graves consequências para o planeta.

Garrafa térmica

Dispositivo no qual são minimizados os três processos de transmissão de calor. O vácuo entre as paredes duplas evita a condução. A boa vedação da garrafa evita a convecção. O espelhamento interno e externo das paredes reduz ao mínimo a irradiação.

Lista de exercício

1___________________________________________________________________
(FGV-SP) Um serralheiro monta, com o mesmo tipo de vergalhão de ferro, a armação esquematizada.

A.continua não exercendo forças sobre os pontos A e B.

B.empurrará os pontos A e B, pois ficará √2 vezes maior que o novo tamanho que deveria assumir.

C.empurrará os pontos A e B, pois ficará l0 · α · Δθ vezes maior que o novo tamanho que deveria assumir.

D.tracionará os pontos A e B, pois ficará √2 vezes menor que o novo tamanho que deveria assumir.

E.tracionará os pontos A e B, pois ficará l0 · α · Δθ vezes menor que o novo tamanho que deveria assumir.

2___________________________________________________________________
Observe a tabela abaixo referente a valores de coeficientes de dilatação linear de alguns materiais:

Se esses materiais forem submetidos à mesma variação de temperatura e possuírem o mesmo comprimento inicial, qual terá o maior e o menor comprimento final, respectivamente?

A.Borracha e porcelana.

B.Porcelana e aço.

C.Borracha e aço.

D.Ouro e bronze.

E.Alumínio e chumbo.

3___________________________________________________________________
Durante uma festa de formatura de fim de ano em uma área de lazer os alunos esqueceram alguns refrigerantes no congelador da geladeira a uma temperatura de 0 °C e, ao perceberem um barulho, encontraram várias das garrafas estouradas dentro do congelador. Alguns alunos levantaram hipóteses sobre o ocorrido:

Fernando: “A garrafa estoura porque o gelo do congelador pressiona ela.”

Pedro: “A anomalia da água faz com que ela aumente seu volume quando resfria, assim a garrafa estoura.”

Vítor: “O gás do refrigerante aumenta o volume ao ser resfriado e, não cabendo na garrafa, ela estoura.”

 

Analise as afirmativas acima e marque a alternativa correta.

A.Somente Vítor afirmou corretamente.

B.Somente Pedro afirmou corretamente.

C.Vítor e Pedro afirmaram corretamente.

D.Todos afirmaram corretamente.

E.Nenhuma afirmação é correta.

4___________________________________________________________________
Determine a diferença entre a dilatação de uma placa de 10 m2 de área submetidos à mesma variação de temperatura de 200 °C.

(Dados: coeficiente de dilatação do blindex: α = 3 ·   10-6 °C-1 e coeficiente de dilatação do vidro comum: α = 9 · 10-6 °C-1)

A.1,2 · 10-2 m2

B.3,6 · 10-2 m2

C.2,4 · 10-2 m2

D.3,0 · 10-6 m2

E.4,8 · 10-6 m2

5___________________________________________________________________
Uma foto que mostra uma das juntas de dilatação da ponte Rio-Niterói se tornou assunto nas redes sociais, pois o internauta que apostou fez isso achando que se tratava de uma rachadura que colocava a estrutura da ponte em risco.

De acordo com os engenheiros da obra esse espaço é necessário devido à dilatação e para que possam se movimentar sem transmitir esforços, pois todas as estruturas de grandes dimensões necessitam dessa junta de dilatação devido à variação térmica na temperatura ambiente.

Se considerarmos o acesso citado Rio a Niterói (3 cm a cada 30 metros), qual seria aproximadamente o coeficiente do concreto armado utilizado na estrutura para dilatar os 3 cm, levando-se em consideração uma variação de temperatura de 100 °C?

A.1.10-5 °C-1

B.9.10-5 °C-1

C.3.10-5 °C-1

D.6.10-5 °C-1

E. 1.10-3 °C-1

6___________________________________________________________________
A higiene bucal desde criança vem sendo cada vez mais discutida em encontros e palestras de pediatras no mundo todo devido à maior incidência de cáries em crianças e adolescentes. Com o aparecimento das cáries, os dentes devem ser tratados de maneira que se retire essa cárie e se coloque um material para o preenchimento do dente. Esse material deve ser muito próximo às características dos dentes, principalmente no que se refere à dilatação térmica. Quando comemos algo muito quente ou muito frio o material sofre dilatação ou contração, o que pode causar dor e até perda do material. A amálgama é um dos materiais mais utilizados em obturações dentárias (ver figura). 

Eraxion/iStock/Getty Imag

 

Amálgama é o termo com que se designa todo tipo de liga metálica em que um dos componentes é o mercúrio. É feito de uma liga metálica de mercúrio, prata e estanho. É um material resistente à oxidação e por isso é usado na restauração de dentes. A amálgama também pode ser a mistura de elementos diferentes e tem um baixo coeficiente de dilatação. 

Se um dentista utiliza uma amálgama de coeficiente de dilatação linear de 15 · 10-6 °C-1 para um volume de 2 mm3 em um dente que pode sofrer uma diminuição de temperatura de 37 °C até 7 °C, qual seria a variação de volume dessa amálgama no dente?

A.27 mm3

B.4 · 10-6 mm3

C.0,9 · 10-3 mm3

D.1,3 · 10-6 mm3

E.2,7 · 10-3 mm3

7___________________________________________________________________
Na construção das ferrovias, como em outras grandes construções, levam-se em consideração os materiais que serão utilizados e a margem de dilatação correspondente a esses materiais, pois a maioria das construções ficam expostas às variações de temperatura do ambiente. 

gyn9038/iStock/Getty Imag

Para não ocorrer prejuízo na construção devido a esse fato são construídos espaço ou margens de dilatação entre um trilho e outro. O principal motivo desse espaçamento se deve ao fato de:

A.ocorrer contração térmica dos trilhos durante o inverno.

B.ocorrer dilatação térmica dos trilhos durante o verão.

C.economizar material na construção das ferrovias.

D.ocorrer dilatação térmica dos trilhos durante o inverno.

E.os espaçamentos são comuns para facilitar a movimentação dos trens nas ferrovias.

8___________________________________________________________________
A quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de uma massa de 100 g de água de 10 °C para 25 °C é: (cágua = 1 cal/g ∙ °C)

A.1.000 cal.

B.1.500 cal.

C.2.000 cal.

D.2.500 cal.

E.3.150 cal.

9___________________________________________________________________
Uma quantidade de 100 g de água a 60 °C é misturada com uma quantidade de 25 g de álcool a 14 °C. Sabendo-se que o calor específico da água é cágua  1 cal/g° ∙ C e que o calor específico do álcool é cálcool  0,6 cal/g° ∙ C, a temperatura de equilíbrio é:

A.37 °C.

B.44,8 °C.

C.49,2 °C.

D.50,8 °C.

E.54 °C. 

10__________________________________________________________________
Quando uma dona de casa frita um bife ou prepara um macarrão não imagina como a Física está presente nesse momento, e uma das grandezas mais importantes no preparo de alimentos é a capacidade térmica do material. A capacidade térmica está relacionada com a quantidade de calor que um corpo pode ganhar ou perder durante um processo, ou seja, esse mesmo corpo pode ceder uma maior quantidade de calor ao ter sua temperatura diminuída, do que outro corpo de baixa capacidade térmica.

Durante o cozimento do macarrão, a água tem que manter a temperatura próxima de 100 °C, por isso a panela e a água devem ter uma alta capacidade térmica, a fim de que sua temperatura sofra pouca variação quando adicionarmos o macarrão que, por sinal, fica à temperatura ambiente, dentro da panela.

Além disso, deve-se usar bastante água na panela para cozinhar o macarrão, pois se for usado pouca água fervente, a temperatura da água irá baixar significativamente quando o macarrão for colocado, impedindo o seu cozimento ideal.

Imagine uma panela contendo um volume de 0,6 litros de água sendo aquecida pelo fogão que possui uma potência de 200 cal/s. Essa água estava à temperatura ambiente próximo de 20 °C e deverá chegar até a temperatura de ebulição para poder ser utilizada para o cozimento do macarrão. Sabendo que o aquecimento dura um tempo de 4 minutos, determine a capacidade térmica da água.

A.600 cal/ °C.

B.2,5 cal/ °C.

C.10 cal/ °C.

D.16.000 cal/ °C.

E.120 cal/ °C.

11__________________________________________________________________
O gráfico abaixo representa a temperatura de dois corpos em relação à quantidade de calor absorvida por eles.

Sendo a massa do corpo A m = 6 kg e a massa do corpo B m = 10 kg, determine a razão entre a capacidade térmica de A em relação a B e o calor específico das duas substâncias, respectivamente.

A.100; 10 cal/g · °C; 10 cal/g · °C.

B.1,5; 10 cal/g · °C; 4 cal/g · °C.

C.15; 60 cal/g · °C; 10 cal/g · °C.

D.2.560; 5 cal/g · °C; 2 cal/g · °C.

E.20; 4 cal/g · °C; 10 cal/g · °C.

12__________________________________________________________________
Existem dois tipos de substâncias muito utilizadas em termômetros comuns para aferir a temperatura corporal ou do ambiente, o mercúrio e o álcool. O mercúrio é um líquido prateado (metal) à temperatura ambiente, sendo o único metal que se apresenta líquido sob essas condições. Seu ponto de congelamento é -39 ºC e entra em ebulição a 357 ºC. Apesar de ser ainda muito utilizado, o seu uso está sendo cada vez mais restrito devido ao problema no descarte desse material no meio ambiente. Termômetros contendo um líquido de cor azul ou vermelho normalmente utilizam fluidos, os mais comuns são à base de álcool. A diferença no preço e no descarte desse material é muito grande. 

Qual é a característica desses materiais que permite o seu uso nos termômetros?

A.Calor específico baixo, pois precisam receber pouco calor para o seu aquecimento.

B.Grande massa para poder expandir mais no aquecimento.

C.Calor específico alto, pois precisam receber pouco calor para o seu aquecimento.

D.Densidade, os dois possuem densidades menores que da água.

E.Dureza, os materiais possuem grande tendência a se solidificar à temperatura ambiente.

13__________________________________________________________________
Uma usina nuclear utiliza a energia liberada em uma reação nuclear em cadeia gerada por materiais reativos e controlada por barras feitas de uma liga de prata, cádmio e índio. Essa reação em cadeia libera calor para aquecer a água que passa no reator. Essa água que chega ao reator já possui temperatura elevada, próxima de 255 °C, será aquecida até 305 °C através de um aumento de pressão. Esse processo de aquecimento está relacionado ao circuito primário. Uma Usina Nuclear possui três circuitos de água: primário, secundário e de água de refrigeração. Esses circuitos são independentes um do outro; ou seja, a água de cada um deles não entra em contato direto com a do outro. Supondo que a vazão de água que entra nesse circuito seja de 16.000 kg/s, determine a quantidade de calor fornecida pelo reator para a água, considerando ser a única fonte de aquecimento, durante 5 minutos.

(Dado: calor específico da água 1 cal/g × °C)

A.8 · 108 cal.

B.4 · 109 cal.

C.1,6 · 1011 cal.

D.8 · 105 cal.

E.2,4 · 1011 cal.

14__________________________________________________________________
Em um dia quente de verão as crianças descem para uma piscina. Ao pisarem no cimento próximo à piscina, que está exposto ao Sol, sentem ele muito quente, pois é um ________ térmico e aquece_________. Porém, ao entrarem na piscina, percebem que a água está gelada, devido ao seu alto valor de ___________. Tanto a água, quanto o gelo e a lã são _________ condutores térmicos.

A.condutor; facilmente; temperatura; ótimos.

B.isolante; facilmente; calor específico; ótimos.

C.condutor; com dificuldade; volume; péssimos.

D.isolante; com dificuldade; temperatura; ótimos.

E.condutor; facilmente; calor específico; péssimos.

15__________________________________________________________________
Uma bola de 100 g de gude feita de vidro à temperatura de 20 °C foi colocada dentro de um recipiente de capacidade térmica desprezível junto com 200 g de água à temperatura de 60 °C. A troca de calor ocorre somente entre o vidro e a água. Sendo o calor específico da água de 1 cal/g × °C e do vidro 0,2 cal/g × °C, determine, aproximadamente, a temperatura final de equilíbrio térmico entre eles.

A.100 °C.

B.55 °C.

C.10 °C.

D.56,4 °C.

E.33,8 °C.

16__________________________________________________________________
O Charmeleon, um personagem popular a partir da década de 1990, consegue mudar a cor da chama de sua calda de vermelha (800 °C) para branco azulada (1.400 °C), utilizando essa mudança de temperatura em seus movimentos. Se todo o calor produzido por ele pudesse ser utilizado para elevar a temperatura de um objeto metálico que estivesse em contato com sua calda, de massa 2 kg e calor específico de 0,03 cal/g× °C, qual seria a quantidade de calor total produzida pelo Pokémon?

A.36 kcal.

B.360 cal.

C.132 kcal.

D.48 kcal.

E.84 kcal.

17__________________________________________________________________
(UnB-DF)

A figura acima ilustra o destino da radiação solar incidente sobre a atmosfera e a superfície terrestre. Uma alternativa para se melhorar o aproveitamento dessa energia é a utilização dos painéis de energia solar, os quais podem ser de dois tipos: térmicos ou voltaicos. Os térmicos transformam a radiação do Sol diretamente em energia térmica para o aquecimento de águas ou outros fins, e os voltaicos convertem a energia solar diretamente em corrente elétrica.

Considere que um painel com eficiência de 50% na conversão da radiação solar em calor esteja instalado em uma região onde a quantidade de energia irradiada pelo Sol é de 334,4 kJ por minuto. Nessa situação, assumindo-se que a água tem calor específco de 4,18 J/g · °C e densidade de 1 g/cm3, o tempo necessário para se elevar a temperatura de 500 L de água de 25 °C para 45 °C é igual a:

A.1 h e 20 min

B.2 h e 15 min

C.3 h e 40min

D.4 h e 10 min

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(Uespi) Uma pizza de calabresa e queijo mussarela encontra-se inicialmente congelada, com todas as suas partes à mesma temperatura. A pizza é levada ao forno, e a mesma quantidade de calor é absorvida por massas iguais de calabresa e queijo. Ao ser retirada do forno, a parte de queijo encontra-se mais quente que a parte de calabresa. Isso ocorre porque:

A.a parte de queijo possui condutividade térmica menor que a de calabresa.

B.a parte de queijo possui calor específico menor que a de calabresa.

C.a parte de queijo possui calor de fusão menor que a de calabresa.

D.a parte de queijo possui calor específico maior que a de calabresa.

E.a parte de queijo possui condutividade térmica maior que a de calabresa.

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(Furg-RS) Um corpo de 1 kg cai, a partir do repouso, de uma altura de 10 m em relação ao solo. Admitindo que toda energia da queda, após o choque totalmente inelástico com o solo, seja convertida em calor, e que 30% dela seja absorvida pelo corpo, determine a variação de temperatura desse corpo.

Dados:Calor específico do corpo ; 0,05 cal/g · °C1 cal = 4,18 Jg = 10 m/s2

A.3 K

B.1,4 K

C.0,30 °C

D.3 °C

E.0,14 K

20__________________________________________________________________

(UFRN) A existência da água em seus três estados físicos, sólido, líquido e gasoso, torna nosso planeta um local peculiar em relação aos outros planetas do Sistema Solar. Sem tal peculiaridade, a vida em nosso planeta seria possivelmente inviável. Portanto, conhecer as propriedades físicas da água ajuda a melhor utilizá-la e assim contribuir para a preservação do planeta. Na superfície da Terra, em altitudes próximas ao nível do mar, os estados físicos da água estão diretamente relacionados à sua temperatura conforme mostrado no gráfico abaixo.

Esse gráfco representa o comportamento de uma massa de 1,0 g de gelo a uma temperatura inicial de -50 °C, colocada em um calorímetro que, ligado a um computador, permite determinar a temperatura da água em função da quantidade de calor que lhe é cedida. Observando-se o gráfico, pode-se concluir que a quantidade de calor necessária para liquefazer a massa de 1,0 g de água e elevar sua temperatura de 0 °C até 100 °C é de, respectivamente:

A.105 cal e 80 cal.

B.105 cal e 100 cal.

C.80 cal e 105 cal.

D.100 cal e 105 cal.

21__________________________________________________________________
A naftalina é o nome comercial dado ao naftaleno, substância química capaz de passar direto do estado sólido para o gasoso. O produto caiu em desuso há algum tempo devido aos riscos de intoxicação aos seres humanos, especialmente às crianças, que podem, facilmente, confundir o produto com uma bala e ingeri-la. Dentre os sintomas mais frequentes da intoxicação por naftaleno estão: dores de cabeça fortes, confusão mental, lesões no fígado e nos rins, irritação nos olhos, na pele e no aparelho respiratório, dentre outros. Qual o processo de mudança de estado físico relacionado com o naftaleno?

A.Ebulição.

B.Vaporização.

C.Sublimação.

D.Fusão.

E.Condensação.
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Considere as afirmações:

I) As paredes das garrafas térmicas são espelhadas para que evitem a transmissão de calor por condução térmica.

II) Ao colocarmos a mão próxima à base de um ferro elétrico quente, sentimos a mão “queimar”. Isto acontece pois a transmissão de calor entre o ferro e a mão ocorre principalmente por irradiação térmica.

III) Os esquimós fazem suas casas, os iglus, com blocos de gelo, por que o gelo é um isolante térmico, mantendo o ambiente interno mais quente que o externo.

Tem-se:

a) Só a afirmação I) é correta;
b) Só as afirmações I) e II) são corretas;
c) Só as afirmações I) e III) são corretas;
d) Só as afirmações II) e III) são corretas;
e) Todas as afirmações são corretas.