EXERCÍCIOS DE PROPAGAÇÃO E FLUXO DE CALOR 1) Quantas calorias são transmitidas por metro quadrado de um cobertor de 2,5 cm de espessura, durante uma hora, estando a pele a 33 °C e o ambiente a 0 °C? O coeficiente de condutibilidade térmica do cobertor é 0,00008 cal/s.m.°C. 2) Uma barra de alumínio (K = 0,5 cal/s.cm.°C) está em contato numa extremidade com gelo em fusão e na outra com vapor de água em ebulição sob pressão normal. Seu comprimento é 25 cm e a seção transversal tem 5 cm 2 de área. Sendo a barra isolada lateralmente e dados os calores latentes de fusão do gelo e de vaporização da água (LF = 80 cal/g; LV = 540 cal/g) determine: a) a massa do gelo que se funde em meia hora: b) a massa de vapor que se condensa no mesmo tempo c) a temperatura numa seção da barra a 5 cm da extremidade fria 3) (IME-RJ) Um vidro plano, com coeficiente de condutibilidade térmica 0,00183 cal/s.cm.°C, tem uma área de 1.000 cm 2 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. 4)Uma das extremidades de uma barra de cobre, com 100 cm de comprimento e 5 cm 2 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. 5) (UCMG) Se flui calor de um corpo A para um corpo B, afirma-se que: a) a temperatura de A é maior que a de B d) A é melhor condutor que B b) a capacidade térmica de A é maior que a de B e) A tem maior quantidade de calor que B c) o calor específico de A é maior que o de B 6) (F.M.Pouso Alegre-MG) Você coloca a extremidade de uma barra de ferro sobre a chama, segurando-a pela outra extremidade. Dentro de pouco tempo você sente, através do tato, que a extremidade que você segura está se aquecendo. Podemos afirmar que: a) não houve transferência de energia no processo d) o calor se transferiu por condução b) o calor se transferiu por irradiação e) a energia transferida não foi energia térmica c) o calor se transferiu por convecção 7) (Unitau-SP) No inverno usamos agasalho porque: a) o frio não passa através dele d) permite que o calor do corpo passe para o ar b) pode ser considerado um bom isolante térmico e) tem todas as propriedades citadas nas c) transmite calor ao nosso corpo alternativas anteriores 8) (ITA-SP) Tem-se a sensação de que uma colher de alumínio, num dia muito frio, está muito mais fria do que outra de madeira, de mesma massa e em equilíbrio térmico com ela, porque a colher de metal: a) tem condutividade térmica maior do que a da colher de madeira b) reflete melhor o calor do que a de madeira c) tem calor específico maior do que a de madeira d) tem capacidade térmica menor do que a de madeira e) tem capacidade térmica maior do que a de madeira 9) (PUC-RS) No inverno usamos roupas de lã baseados no fato de a lã: d) impedir que o calor do corpo se propague para o a) ser uma fonte de calor meio exterior b) ser um bom condutor de calor e) impedir que o frio penetre através dela até nosso c) ser um bom absorvente de calor corpo 10) (Esal-MG) 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), pode-se afirmar que: I – A temperatura ao longo da barra não varia, sendo igual a (T1 – T2)/2 II – A temperatura ao longo da barra decresce linearmente da esquerda para a direita III – A temperatura ao ponto médio da barra (L/2) é igual a (T1 + T2)/2 a) As três afirmativas são corretas d) Apenas a afirmativa III é correta b) Apenas as afirmativas II e III são corretas e) Nenhuma das afirmativas é correta c) Apenas a afirmativa II é correta 11) (U. Mackenzie-SP) Uma parede de tijolos e uma janela de vidro de espessura 180 mm e 2,5 mm,respectivamente, têm suas faces sujeitas à mesma diferença de temperatura. Sendo as condutividades térmicas do tijolo e do vidro iguais a 0,12 e 1,00 unidade SI, respectivamente, então a razão entre o fluxo de calor conduzido por unidade de superfície pelo vidro e pelo tijolo é: a) 800 b) 600 c) 500 d) 300 e) nra 12) (UECE) A transmissão de calor por convecção só é possível: a) nos sólidos b) nos líquidos c) nos fluidos em geral d) nos gases 13) (UCMG) Todas as situações descritas são aplicações ou conseqüências da convecção térmica, exceto: a) brisas litorâneas b) lâmpada de Davy, usada geralmente em minas de carvão c) movimento de um planador a enormes distâncias, quase horizontais d) mudança brusca na temperatura das águas superficiais em certas faixas do oceano e) tiragem de gases por chaminé 14) (U.F.São Carlos-SP) Nas geladeiras, retira-se periodicamente o gelo do congelador. Nos pólos, 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 deserto durante o dia e o resfriamento durante a noite 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 u 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 15) (U.Mackenzie-SP) Assinale a alternativa correta: a) a condução e a convecção térmica só ocorrem no vácuo b) no vácuo a única forma de transmissão do calor é por condução c) a convecção térmica só ocorre nos fluidos, ou seja, não se verifica no vácuo nem em materiais no estado sólido d) a irradiação é um processo de transmissão do calor que só se verifica em meios materiais e) a condução térmica só ocorre no vácuo; no entanto, a convecção térmica se verifica inclusive em materiais no estado sólido TERMOMETRIA A termometria é a parte da termologia que faz a medida da temperatura dos corpos. Como a temperatura não pode ser medida pelos nossos sentidos, o homem criou os termômetros. Existem vários tipos, dentre os quais o mais utilizado é o termômetro de mercúrio. Este termômetro é constituído de um fino tubo de vidro fechado a vácuo e um bulbo que se localiza na extremidade, onde está o mercúrio, seu funcionamento se baseia na dilatação do mercúrio. O mercúrio é um metal líquido à temperatura ambiente e muito sensível. Quando ocorre variação na temperatura ele expande pelo tubo de vidro, essa expansão permite visualizar, através da leitura da escala graduada, a temperatura do corpo. Escalas Termométricas Uma escala termométrica corresponde a um conjunto de valores numéricos, onde cada um desses valores está associado a uma temperatura. As escalas surgiram da necessidade de quantificar o quanto um corpo está quente ou frio, e da necessidade de melhorar as medidas das temperaturas. Existem vários tipos de escalas, das quais as mais conhecidas são a escala Celsius, escala Kelvin e escala Fahrenheit. Uma escala termométrica é construída a partir de dois pontos fixos: - PF, o ponto de fusão do gelo, onde o gelo vira água (derrete); - PE, o ponto de ebulição da água, onde a água vira vapor (ferve). Escala Celsius A Escala Celsius é a mais comum entre todas, foi criada em 1742 pelo astrônomo sueco Anders Celsius. Ele estabeleceu pontos fixos da sua escala como sendo os pontos de fusão do gelo e de ebulição da água, ou seja, 0° para o ponto de fusão de gelo e 100° para o ponto de ebulição da água. Escala Fahrenheit Daniel Gabriel Fahrenheit, o inventor do termômetro de mercúrio, foi o inventor dessa escala por volta dos anos de 1742. Ele em seus estudos obteve uma temperatura de 32°F para uma mistura de água e gelo, e uma temperatura de 212°F para a água fervente. Assim, na escala Fahrenheit a água vira gelo a uma temperatura de 32°F e ferve a uma temperatura de 212°F. É a escala mais utilizada nos países de língua inglesa. Escala Kelvin e o zero absoluto Como já foi dito, a temperatura mede o grau de agitação das moléculas, sendo assim a menor temperatura corresponde à situação na qual essa agitação cessa. Esse é denominado de zero absoluto. Na prática esse ponto é impossível de se alcançar, contudo, esse valor foi alcançado teoricamente na escala Celsius e corresponde a um valor igual a -273,15°C (aproximadamente -273). Willian Tomson, que viveu entre os anos de 1824 a 1907, durante a realização de experimentos verificou que se o volume de um gás for mantido constante, a sua pressão seria reduzida a uma razão de 1/273 do valor inicial para uma variação de -1°C na temperatura. Assim, ele concluiu que se o gás sofresse uma redução de temperatura de 0°C para -273°C, a sua temperatura reduziria a zero. A esse valor de -273°C ficou conhecido como zero absoluto. Kelvin atribuiu o zero da sua escala como sendo igual a -273°C na escala Celsius. Conversão entre escalas REDUZINDO AS FORMULAS: Fahrenheit - Celsius F = 1,8C + 32 Kelvin - Celsius K = C + 273 EXERCÍCIOS DE TERMOLOGIA (TERMÔMETROS) 1) (UESC-BA) Na embalagem de um produto existe a seguinte recomendação: "Manter a -4° C". Num país em que se usa a escala Fahrenheit, a temperatura correspondente à recomendada é: a) -39,2°F b) -24,8°F c) 24,8°F d) 39,2°F e) 40,2°F 2) (ITA-SP) - Para medir a febre de pacientes, um estudante de medicina criou sua própria escala linear de temperaturas. Nessa nova escala os valores de O (zero) e 10 (dez) correspondem, respectivamente, a 37°C e 40°C. A temperatura de mesmo valor numérico em ambas as escalas é aproximadamente: a) 52,9 ºC b) 28,5 ºC c) 74,3 ºC d) - 8,5 ºC e) - 28,5 ºC 3) (UEL PR/Janeiro) Quando Fahrenheit definiu a escala termométrica que hoje leva o seu nome, o primeiro ponto fixo definido por ele, o 0ºF, corresponde à temperatura obtida ao se misturar uma porção de cloreto de amônia com três porções de neve, à pressão de 1atm. Qual é esta temperatura na escala Celsius? a) 32ºC b) 273ºC c) 37,7ºC d) 212ºC e) –17,7ºC 4) (Unifor CE/Janeiro) Um estudante construiu uma escala de temperatura E atribuindo o valor 0°E à temperatura equivalente a 20°C e o valor 100°E à temperatura equivalente a 104°F. Quando um termômetro graduado na escala E indicar 25°E, outro termômetro graduado na escala Fahrenheit indicará: a) 85 b) 77 c) 70 d) 64 e) 60 5) (Unifor CE/Janeiro) Uma certa massa de gás perfeito sofre uma transformação isobárica e sua temperatura varia de 293K para 543K. A variação da temperatura do gás, nessa transformação, medida na escala Fahrenheit, foi de: a) 250° b) 273° c) 300° d) 385° e) 450° 6) (Unifor CE/Janeiro) Uma certa massa de gás perfeito sofre uma transformação isobárica e sua temperatura varia de 293K para 543K. Se o volume ocupado pelo gás à temperatura de 293K era 2,0 litros, a 543K o volume, em litros, vale: a) 1,1 b) 2,0 c) 3,7 d) 4,4 e) 9,0 7) (Unifor CE/Janeiro) Mediu-se a temperatura de um corpo com dois termômetros: um, graduado na escala Celsius, e outro, na escala Fahrenheit. Verificou-se que as indicações nas duas escalas eram iguais em valor absoluto. Um possível valor para a temperatura do corpo, na escala Celsius, é a) –25 b) –11,4 c) 6,0 d) 11,4 e) 40 8) (Unifor CE/Janeiro) A temperatura de determinada substância é 50°F. A temperatura absoluta dessa substância, em kelvins, é a) 343 b) 323 c) 310 d) 283 e) 273 9) (Unifor CE/02-Prova-Específica) Uma escala termométrica arbitrária X atribui o valor 20°X para a temperatura de fusão do gelo e 80°X para a temperatura de ebulição da água, sob pressão normal. Quando a temperatura de um ambiente sofre uma variação de 30°X, a correspondente variação na escala Celsius é de: a) 20°C b) 30°C c) 40°C d) 50°C e) 60°C 10) (UFMS/MS/Conh. Gerais) Através de experimentos, biólogos observaram que a taxa de canto de grilos de uma determinada espécie estava relacionada com a temperatura ambiente de uma maneira que poderia ser considerada linear. Experiências mostraram que, a uma temperatura de 21º C, os grilos cantavam, em média, 120 vezes por minuto; e, a uma temperatura de 26º C, os grilos cantavam, em média, 180 vezes por minuto. Considerando T a temperatura em graus Celsius e n o número de vezes que os grilos cantavam por minuto, podemos representar a relação entre T e n pelo gráfico abaixo. Supondo que os grilos estivessem cantando, em média, 156 vezes por minuto, de acordo com o modelo sugerido nesta questão, estima-se que a temperatura deveria ser igual a: a) 21,5º C . b) 22º C . c) 23º C . d) 24º C . e) 25,5º C . 11) (UFFluminense RJ) Um turista brasileiro, ao desembarcar no aeroporto de Chicago, observou que o valor da temperatura lá indicado, em °F, era um quinto do valor correspondente em °C. O valor observado foi: a) - 2 °F b) 2 °F c) 4 °F d) 0 °F e) - 4 °F
