Lista Clinton

LISTA
FÍSICA
01. Um grupo de amigos compra barras de gelo para um
churrasco, num dia de calor. Como as barras chegam
com algumas horas de antecedência, alguém sugere
que sejam envolvidas num grosso cobertor para evitar
que derretam demais. Essa sugestão:
04. O senhor Newton resolveu fazer uma geladeira em
sua casa. Construiu duas caixas de madeira, tais que
uma cabia dentro da outra e ainda sobrava um espaço
entre as duas. Esse espaço foi preenchido com pó de
serragem de madeira.
02. Analise as afirmações referentes à condução
térmica.
II.
III.
Para que um pedaço de carne cozinhe mais
rapidamente, pode-se introduzir nele um espeto
metálico. Isso se justifica pelo fato de o metal ser
um bom condutor de calor.
Os agasalhos de lã dificultam a perda de energia
(na forma de calor) do corpo humano para o
ambiente, devido ao fato de o ar aprisionado entre
suas fibras ser um bom isolante térmico.
Devido à condução térmica, uma barra de metal
mantém-se a uma temperatura inferior à de uma
barra de madeira colocada no mesmo ambiente.
a) O resultado foi bom devido à baixa capacidade
térmica da serragem.
b) O resultado foi bom porque o gelo, formado dentro
da geladeira, tendo baixo calor específico, fará com
que a serragem funcione como isolante térmico.
c) O resultado foi bom porque a serragem tem elevada
capacidade térmica.
d) O resultado foi bom porque a serragem se
compactou numa placa homogênea.
e) O resultado foi bom porque o ar preso na serragem
funciona como um bom isolante térmico.
05. Uma garrafa e uma lata de refrigerante permanecem
durante vários dias em uma geladeira. Quando
pegamos a garrafa e a lata com as mãos desprotegidas
para retirá-las da geladeira, temos a impressão de que a
lata está mais fria do que a garrafa. Isso é explicado
pelo fato de:
a) a temperatura do refrigerante na lata ser diferente da
temperatura do refrigerante na garrafa;
b) a capacidade térmica do refrigerante na lata ser
diferente da capacidade térmica do refrigerante na
garrafa;
c) o calor específico dos dois recipientes ser diferente;
d) o coeficiente de dilatação térmica dos dois recipientes
ser diferente;
e) a condutividade térmica dos dois recipientes ser
diferente.
Podemos afirmar que:
a)
b)
c)
d)
e)
CLINTON
nesse caso, o metal sempre estará a uma
temperatura menor do que a da madeira.
c) O estudante está errado. A mesa de madeira
sempre estará mais fria do que a de metal, mas isto
só poderá ser verificado com o uso de um
termômetro preciso.
d) O estudante está errado. As duas mesas estão à
mesma temperatura, mas a mesa de metal parece
mais fria do que a de madeira devido ao fato de a
condutividade térmica do metal ser maior do que a
da madeira.
e) O estudante está errado. As duas mesas estão à
mesma temperatura, mas a mesa de metal parece
mais fria do que a de madeira devido ao fato de a
condutividade térmica do metal ser menor do que a
da madeira.
a) é absurda, porque o cobertor vai aquecer o gelo,
derretendo-o ainda mais depressa.
b) é absurda, porque o cobertor facilita a troca de calor
entre o ambiente e o gelo, fazendo com que ele
derreta ainda mais depressa.
c) é inócua, pois o cobertor não fornece nem absorve
calor ao gelo, não alterando a rapidez com que o
gelo derrete.
d) faz sentido, porque o cobertor facilita a troca de
calor entre o ambiente e o gelo, retardando o seu
derretimento.
e) faz sentido, porque o cobertor dificulta a troca de
calor entre o ambiente e o gelo, retardando o seu
derretimento.
I.
Professor:
I, II e III estão corretas.
I, II e III estão erradas.
apenas I está correta.
apenas II está correta.
apenas I e II estão corretas.
03. Uma mesa de madeira e uma de metal são
colocadas em uma mesma sala fechada, com
temperatura constante. Depois de alguns dias, um
estudante entra na sala e coloca uma das mãos na
mesa de madeira e a outra na de metal. O estudante
afirma, então, que a mesa de metal está mais fria do
que a mesa de madeira, isto é, a uma temperatura
menor do que esta. Em relação a esta afirmação, podese dizer:
06. Suponha que uma determinada quantidade de calor
Q flua, em regime estacionário, através de uma barra de
uma superfície mantida à temperatura θ1, para a
superfície oposta mantida à temperatura θ2, nas
situações I e II, abaixo ilustradas.
a) O estudante está correto. A condutividade térmica
do metal é menor do que a da madeira e, portanto,
nesse caso, o metal sempre estará a uma
temperatura menor do que a da madeira.
b) O estudante está correto. A condutividade térmica
do metal é maior do que a da madeira e, portanto,
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c) A lã impede o fluxo de calor por condução e diminui
as correntes de convecção.
d) O gelo, sendo um corpo a 0 °C, não pode dificultar o
fluxo de calor.
e) O ar é um ótimo isolante para o calor transmitido por
condução, porém favorece muito a transmissão do
calor por convecção. Nas geladeiras, as correntes
de convecção é que refrigeram os alimentos que
estão na parte inferior.
A mesma quantidade de calor Q gasta tempos t1 e t2
para atravessar a barra nas situações I e II,
respectivamente. A razão t 2 vale:
t1
a) 14
b) 12
c) 2
d) 4
07. A figura mostra um corpo à temperatura T1 (fonte),
colocado em contato com um corpo à temperatura T2
(sumidouro), através de uma barra metálica condutora
de comprimento L e condutividade térmica K.
Sendo T1 > T2 na condição de equilíbrio (estável), podese afirmar que:
I.
A temperatura ao longo da barra não varia, sendo
igual a
II.
III.
a)
b)
c)
d)
e)
T1  T2
.
2
A temperatura ao longo da barra decresce
linearmente da esquerda para a direita.
A temperatura no ponto médio da barra  L  é igual
2
T1  T2 

a
.
2
As três afirmativas são corretas.
Apenas as afirmativas II e III são corretas.
Apenas a afirmativa II é correta.
Apenas a afirmativa III é correta.
Nenhuma das afirmativas é correta.
08. Nas geladeiras, retira-se periodicamente o gelo do
congelador. Nos polos, as construções são feitas sob o
gelo. Os viajantes do deserto do Saara usam roupas de
lã durante o dia e à noite. Relativamente ao texto acima,
qual das afirmações abaixo não é correta?
a) O gelo é mau condutor de calor.
b) A lã evita o aquecimento do viajante do de- serto
durante o dia e o resfriamento durante a noite.
09. Na praia, você já deve ter notado que, durante o dia,
a areia esquenta mais rápido que a água do mar e,
durante a noite, a areia esfria mais rápido que a água do
mar. Isso ocorre porque o calor específ ico da água é
maior que o da areia (a água precisa receber mais calor,
por unidade de massa, para sofrer o mesmo
aquecimento da areia). Esse fato explica a existência da
brisa:
a) do mar para a praia, à noite;
d) sempre do
mar para a praia;
b) da praia para o mar, durante o dia; e) sempre da
praia para o mar.
c) do mar para a praia, durante o dia;
10. Uma placa é atravessada por uma quantidade de
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calor igual a 3,0  10 cal em um intervalo de tempo de
5 minutos. Determine o fluxo de calor através dessa
placa expressa em cal/s e em watt. Considere 1 cal = 4
J.
11. Um vidro plano, com coeficiente de condutibilidade
térmica 0,00183 cal/s  cm  °C, tem uma área de 1.000
2
cm e espessura de 3,66 mm. Sendo o fluxo de calor por
condução através do vidro de 2.000 cal/s, calcule a
diferença de temperatura entre suas faces.
12. Uma das extremidades de uma barra de cobre, com
2
100 cm de comprimento e 5 cm de seção transversal,
está situada num banho de vapor d'água sob pressão
normal, e a outra extremidade, numa mistura de gelo
fundente e água. Despreze as perdas de calor pela
superfície lateral da barra. Sendo 0,92 cal/s  cm  °C o
coeficiente de condutibilidade térmica do cobre,
determine:
a) o fluxo de calor através da barra;
b) a temperatura numa seção da barra situada a 20
cm da extremidade fria.
13. Um recipiente consta de duas partes separadas por
uma placa de zinco (K = 0,3 cal/s  cm  °C) com 10
mm de espessura, 20 cm de altura e 40 cm de largura.
Num dos compartimentos há gelo a 0 °C e, através do
outro, passa continuamente vapor de água a 100 °C.
Sendo 80 cal/g o calor latente de fusão do gelo,
determine a massa de gelo que se derrete em cada
minuto.
2
14. Uma barra de prata tem seção de 1 cm e 50 cm de
comprimento. Uma de suas extremidades está em
contato com água fervendo, sob pressão normal, e a
outra é envolvida por uma "camisa" refrigerada por água
corrente, que entra a 10 °C na camisa. Sendo o
coeficiente de condutibilidade térmica da prata 1,00
cal/cm  s  °C e supondo que em 6 min passem 200 g
2
de água pela camisa, calcule o aumento de temperatura
experimentado por esse líquido.
15. A figura apresenta uma barra de chumbo de 40 cm
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de comprimento e área de secção transversal de 10 cm
isolada com cortiça; um termômetro fixo na barra
calibrado na escala Fahrenheit e dois dispositivos A e B
que proporcionam, nas extremidades da barra, as
temperaturas correspondentes aos pontos do vapor e do
gelo, sob pressão normal, respectivamente.
Considerando a intensidade da corrente térmica
constante ao longo da barra, determine a temperatura
registrada no termômetro, sabendo-se que ele se
encontra a 32 cm do dispositivo A (dado: coeficiente de
-2
)
condutibilidade térmica do chumbo = 8.10
GABARTO
01. E 02. E 03. D 04. E 05. E 06. D 07. B 08. D 09. C
10. 10 cal/s; 40 W 11. 400 °C 12. a) 4,6 cal/s b) 20
°C 13. 18 kg 14. 3,24 °C 15. 20 °C ou 68 °F 16. 40
°C
16. Têm-se três cilindros de mesmas secções
transversais de cobre, latão e aço, cujos comprimentos
são, respectivamente, de 46 cm, 13 cm e 12 cm.
Soldam-se os cilindros, formando o perfil em Y indicado
na figura. O extremo livre do cilindro de cobre é mantido
a 100 °C e os cilindros de latão e aço a 0 °C. Suponha
que a superfície lateral dos cilindros esteja isolada
termica-mente. As condutibilidades térmicas do cobre,
do latão e do aço valem, respectivamente, 0,92, 0,26 e
0,12 expressas em
. No estado estacionário de
condução, qual é a tem-peratura na junção?
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