θ θ cm - professor peixinho

Prova TRIMESTRAL DE FÍSICA
Nome: _________________________________________________
3O ANO
Nº ____
E. MÉDIO
RS
E
Professor (a): Peixinho
Data: __/__/2012
NOTA:
Objetivos: 1. Avaliar, de forma objetiva e de acordo com as exigências dos principais vestibulares do país, a
assimilação da matéria trabalhada em sala de aula durante o primeiro trimestre de aula;
2. Verificar a capacidade do aluno em aplicar os conceitos aprendidos;
1. (Unesp-1,00) Um estudante, no laboratório, deveria aquecer uma certa quantidade de água desde 25 °C até
70 °C. Depois de iniciada a experiência ele quebrou o termômetro de escala Celsius e teve de continuá-la
com outro de escala Fahrenheit. Em que posição do novo termômetro ele deve ter parado o aquecimento?
RESOLUÇÃO: Ele deve ter parado o aquecimento quando, na escala fahrenheit, ele atingiu a temperatura
o
correspondente aos 70 C.
C
5

 F  32
9
70  F  32

5
9
 F  158o F
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------2. (Unesp-1,00) Sob pressão constante, eleva-se a temperatura de certa massa de gelo, inicialmente a 253 K,
por meio de transferência de calor a taxa constante, até que se obtenha água a 293 K.
A partir do gráfico responda:
a) Qual é o maior calor específico? É o do gelo ou da água?
Justifique.
RESOLUÇÃO:
Pelo gráfico observamos que é necessário maior quantidade de
calor para a água obter a mesma variação de temperatura que o
gelo, logo, seu calor específico sensível é maior.
b) Por que a temperatura permanece constante em 273 K, durante parte do tempo?
(Descarte a hipótese de perda de calor para o ambiente).
RESOLUÇÃO:
o
273 K corresponde a 0 C e essa é a temperatura de fusão do gelo à pressão normal. Durante a
fusão (mudança de estado) não ocorre variação de temperatura e isso pode ser observado no gráfico entre
3
3
os instantes 2.10 segundos e 5.10 segundos.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------3.
(Puc-rio-1,00) Uma quantidade m de água a 90 °C é misturada a 1,0 kg de água a 30 °C. A mistura entra
em equilíbrio está a 45 °C. Determine a quantidade m, em kg.
RESOLUÇÃO:
É um problema de balanço energético:
Q1  Q2  0
m  1  (45  90)  1000  1  (45  30)  0
Resposta: m = 0,33kg
m  c1  1 m 2 c2   2  0
m  (45)  15000  0
m  333,33g  0,33kg
4. (Cesgranrio-1,00) Num determinado equipamento industrial, um líquido de calor específico 0,50 cal/g.°C,
entra a 20 °C e sai a 80 °C. Sabendo-se que a vazão desse líquido no equipamento é de 50 kg/min,
determine a potência térmica em kcal/min.
RESOLUÇÃO:
A cada minuto passa pelo equipamento m = 50kg; logo, por minuto, são fornecidos ao líquido quantidade de
calor igual a:
Q  m  c  
Pot 
1500kcal
1 min uto
Q  50.000  0,5  (80  20)
Pot  1500
Q  1.500.000cal  1.500kcal
kcal
min
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------5.
(UFMT-1,00) Julgue os itens a seguir, colocando V se verdadeiro e F se falso.
( F ) Os bons absorventes de energia radiante são bons emissores, mas os maus absorventes podem ser
bons emissores.
( V ) O corpo negro é o melhor radiador, ou seja, o radiador perfeito.
( F ) A energia radiante altera a temperatura do espaço no qual se propaga.
( V ) A quantidade total de energia radiante emitida por um corpo, na unidade de tempo, é tanto maior
quanto maior for a temperatura do corpo.
( F ) Toda energia radiante que incide num corpo se transforma em calor.
6. (Unesp-1,00) Uma garrafa de cerveja e uma lata de cerveja permanecem durante vários dias numa
geladeira. Quando se pegam com as mãos desprotegidas a garrafa e a lata, para retirá-las da geladeira,
tem-se a impressão de que a lata está mais fria do que a garrafa. É apenas uma impressão ou é real?
Explique sua resposta baseando-se nos conceitos apresentados em sala de aula.
RESOLUÇÃO:
É apenas impressão, pois, estando a garrafa e a lata na geladeira por muitos dias, elas já atingiram a
mesma temperatura. A impressão de que a lata está mais fria é porque o coeficiente de condutibilidade térmica da
lata é maior do que o da garrafa de vidro. Ao tocarmos à lata, nosso corpo perde calor mais rapidamente através da
lata do que através da garrafa, por isso essa impressão.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
7. (Unesp-1,00) Têm-se 20g de gelo inicialmente a -20oC. Quer-se convertê-los em água líquida a
40oC. Sendo 0,5cal/goC o calor específico do gelo, 1cal/goC o calor específico da água líquida e
80cal/g o calor latente de fusão do gelo, determine a quantidade de calor total envolvida no
processo.
RESOLUÇÃO:
Q  Q g  QF  Q A
Q  m g  c g   g  m g  L  m A  c A   A
Q  20  0,5  (0  20)  20  80  20  1  (40  0)
Q  200  1600  800
Q  2600cal
8. (Fuvest-1,00) Duas barras, à mesma temperatura Өo = 18oC, possuem comprimentos iguais a LoA =
5,0 cm e LoB = 30,0 cm. Deseja-se aquecê-las até uma temperatura Ө, de modo que a diferença
entre seus comprimentos permaneça sempre igual à diferença inicial que é de 25,0 cm. Para que
isso ocorra, quanto deverá ser o valor do coeficiente de dilatação linear da barra B sabendo-se que o
coeficiente de dilatação linear da barra A é 1,8.10-5 oC ?
RESOLUÇÃO:
Para que a diferença permaneça constante, as duas barras devem sofrer a mesma variação de
comprimento (mesma dilatação).
L A  LB
Lo A   A   A  LoB   B   B
5  1,8  10 5    30   B  
 B  3  10 6 o C 1
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------9. (1,00) Um recipiente de ferro contém, até a borda, 100 cm3 de álcool à temperatura de 20oC. Sendo
o coeficiente de dilatação linear do ferro 1,2.10-5 oC-1 e o coeficiente de dilatação volumétrica do
álcool de 1,1.10-3 oC-1, o conjunto (recipiente + álcool) é aquecido até 60oC. Determine o
coeficiente de dilatação aparente do álcool.
RESOLUÇÃO:
Basta lembrarmos da relação:  ap   L   F
Substituindo os valores, teremos:  ap  1,1  10 3  3  1,2  10 5
 ap  1,064  10 3 o C 1
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------10. (Enem 2009-1,00) Durante uma ação de fiscalização em postos de combustíveis, foi encontrado um
mecanismo inusitado para enganar o consumidor. Durante o inverno, o responsável por um posto de
combustível compra álcool por R$ 0,50/litro, a uma temperatura de 5oC. Para revender o líquido aos
motoristas, instalou um mecanismo na bomba de combustível para aquecê-lo, para que atinja a
temperatura de 35oC, sendo o litro de álcool revendido a R$ 1,60. Diariamente o posto compra 20
mil litros de álcool a 5oC e os revende. Com relação à situação hipotética descrita no texto e dado
que o coeficiente de dilatação volumétrica do álcool é de 1x10-3 oC-1, desprezando-se o custo da
energia gasta no aquecimento do combustível, o ganho financeiro que o dono do posto teria obtido
devido ao aquecimento do álcool após uma semana de vendas estaria entre:
a) R$ 500,00 e R$ 1.000,00
b) R$ 1.050,00 e R$ 1.250,00
c) R$ 4.000,00 e R$ 5.000,00
d) R$ 6.000,00 e R$ 6.900,00 *
e) R$ 7.000,00 e R$ 7.950,00
RESOLUÇÃO:
Compra: Vo  20.000L Valor por litro: R$ 0,50 Valor de compra: 20.000  R$ 0,50  R$10.000,00
Após aquecimento ocorreu uma dilatação volumétrica do álcool, sua dilatação será:
V  Vo    
V  20000  10 3  (35  5)
V  600L
Devido à dilatação ocorrerá um ganho extra, por dia, referente aos 600L, dado por:
Lucro extra por dia = 600.R$ 1,60 = R$ 960,00
Lucro extra em uma semana: 7 x R$ 960,00 = R$ 6.720,00
Alternativa correta: d
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QUESTÕES DE LABORATÓRIO:
Enunciado válido para as duas questões de laboratório: Um aluno, no laboratório de Física, realiza o
procedimento descrito abaixo para determinar a capacidade térmica de um calorímetro e a potência térmica
da fonte de calor utilizada.
Procedimento:
1. Inicia colocando 100 mL de água, à temperatura ambiente, no interior do calorímetro;
2. Coloca a tampa e verifica a temperatura inicial da água (  1 ) registrada pelo termômetro; Valor
obtido:  1 = 20oC
3. Aquece, em outro recipiente, 200 mL de água por aproximadamente 3 minutos e mede a nova
temperatura  2 . Valor obtido:  2 = 80oC.
4. Retira a tampa do calorímetro e, rapidamente, derrama a água aquecida no seu interior, tampando-o
novamente. Agita lentamente o calorímetro para que a troca de calor entre as massas de água possa
ser uniforme.
5. Espera algum tempo (aproximadamente 5 min) até que a temperatura de equilíbrio seja atingida e
anote esse valor ( e ). Valor obtido: e = 50oC.
1. (Lab-1,00) Com os dados obtidos e considerando o calor específico sensível da água como 1
cal/g.oC, mostre como o aluno pode calcular a capacidade térmica do calorímetro.
RESOLUÇÃO:
Qc  Q f  Qq  0
mc  cc   c  m  c1  1  m 2 c 2   2  0
C c  (50  20)  100  1  (50  20)  200  1  (50  80)  0
C c  30  3000  6000  0
C c  30  3000  6000  0
C c  100
cal
o
C
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2. (Lab-1,00) Com os dados obtidos e considerando o calor específico sensível da água como 1
cal/g.oC, mostre como o aluno pode calcular a potência térmica da fonte utilizada para aquecer a
água cuja temperatura chegou a 80oC
RESOLUÇÃO:
Pot 
Q 200  1  (80  20) 12000


t
3
3
Pot  4000
cal
s