Colégio Franciscano Sagrada Família “Formando gerações que fazem a diferença” Professor(a): Anderson Sena Segmento: ( X ) Fundamental II ( ) Médio Disciplina: Ciências Físicas Etapa: 1ª Série: 9º ano Atividade: Material de apoio para o estudo dos conceitos básicos de Termologia e Ótica. Aluno(a): Nº Turma: Data: __ / 02 /2015 Sumário 1. Temperatura ----------------------------------------------------------------- pág. 1 2. Equilíbrio Térmico ------------------------------------------------------------- pág. 1 3. Calor ------------------------------------------------------------------------------ pág. 1 4. Sensação Térmica -------------------------------------------------------------- pág. 2 5. Termômetro 6. Escalas Termométricas -------------------------------------------------------- pág. 3 7. Dilatação dos Sólidos ---------------------------------------------------------- pág. 5 8. Dilatação Irregular da Água -------------------------------------------------- pág. 8 9. Transferência de Calor ------------------------------------------------------ pág. 10 ----------------------------------------------------------------- pág. 2 10. Estados Físicos da Matéria -------------------------------------------------- pág. 14 11. Fonte de Luz ------------------------------------------------------------------- pág. 17 12. Propagação Retilínea da Luz ----------------------------------------------- pág. 17 13. Raios e Feixes de Luz -------------------------------------------------------- pág. 18 14. Sombra e Penumbra --------------------------------------------------------- pág. 19 15. Eclipse do Sol e da Lua ------------------------------------------------------ pág. 20 16. A cor dos objetos -------------------------------------------------------------- pág. 23 17. Problemas e Testes ----------------------------------------------------------- pág. 25 0 TERMOLOGIA a) Temperatura: é a grandeza física associada ao estado de movimento ou à agitação das partículas que compõem os corpos. b) Equilíbrio Térmico Dois (ou mais) corpos, em contato e isolados de influências externas, tendo para um estado final, denominado estado de equilíbrio térmico, que é caracterizado por uma uniformidade na temperatura dos corpos. (BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág.13) c) Calor: é a energia transferida de um corpo para outro em virtude, unicamente, de uma diferença de temperatura entre eles. (BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág. 83) Esta transferência de energia ( calor ) continua até que os corpos atinjam a mesma temperatura (equilíbrio térmico). COMENTÁRIOS I - Não podemos usar o termo “calor” para indicar a energia que o corpo possui. Assim, a expressão “calor do corpo” não tem significado físico. Consequentemente, a frase “ temperatura é a medida do calor do corpo” também está incorreta. 1 O que um corpo possui é energia interna, logo quanto maior é a sua temperatura, maior é esta energia interna. II - A transferência de calor ocorre espontaneamente do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura. O inverso só ocorre com a realização de trabalho ( ex.: geladeira, ar condicionado e outros ). d) Sensação Térmica O tato é o sentido que melhor permite dizer se a superfície de um objeto é quente ou fria. A sensação táctil de “mais quente” ou “mais frio” está relacionada a uma propriedade física chamada temperatura. No entanto, a sensação táctil usada para estabelecer uma avaliação de temperatura de um corpo é um critério muito subjetivo e impreciso, pois pode variar de pessoa para pessoa e até para uma mesma pessoa, sob condições diferentes. ( MATIAS; FRATTEZI, 2008 pág. 273 ) TERMÔMETRO: é o instrumento utilizado para medir temperatura. FÍSICA DE SUA CONSTRUÇÃO: uso de uma grandeza física que varie linearmente com a temperatura. EXEMPLOS DE GRANDEZAS TERMOMÉTRICAS: volume de um líquido, pressão de um gás, comprimento de uma barra, a cor de um corpo incandescente e dentre outras. Ex.: termômetro clínico ( mercúrio ) Crédito da imagem: ( MARQUES;ARAUJO, 2009 pág.17) GRANDEZA TERMOMÉTRICA: volume de Hg. SUBSTÂNCIA TERMOMÉTRICA: Hg Temperatura Variação linear dilatação do Hg Assim, quando a coluna de Hg aumentar indica que houve um aumento de temperatura. Caso, a temperatura diminuísse, a coluna de Hg irá diminuir. Pesquise: As aplicações e o uso dos diversos tipos de termômetros. 2 ESCALAS TERMOMÉTRICAS Escala Celsius Escala Kelvin ou Escala Absoluta O limite inferior para a temperatura de um corpo é – 273 oC. Esta temperatura é denominada zero absoluto. (BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág.15) Obs.: a escala de Kelvin é adotada pelo SI. EQUIVALÊNCIA DE ESCALAS Pesquise sobre a escala Fahrenheit e obtenha a equivalência com a escala de Celsius. Exercícios de Fixação1 01 - Dois corpos, A e B, com temperaturas diferentes, sendo TA >TB, são colocados em contato e isolados de influências externas. a) Diga o que se passa com os valores de TA e TB. b) Como se denomina do estado para o qual tendem os dois corpos? c) Quando esse estado é alcançado, o que podemos dizer sobre os valores de TA e TB? 02 - Para medir a temperatura de determinado inseto, foi necessário colocar um grande número dessa espécie de inseto em um recipiente. Introduzindo um termômetro no recipiente, verificou-se que, depois de um certo tempo, o aparelho indicava 30 oC. a) Para determinar a temperatura de cada inseto, seria necessário conhecer o número deles no recipiente? b) Qual era a temperatura de um dos insetos? 1 Exercícios ( nos 1 ao 6 ) retirados de (BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág. 17) 3 03 - Para medir a temperatura de uma pessoa, devemos manter o termômetro em contato com ela durante um certo tempo. Por quê? 04 – a) A temperatura normal do corpo humano é cerca de 37 °C. Expresse esta temperatura na escala Kelvin. b) A temperatura de ebulição do nitrogênio liquido é 78 K. Qual é o valor desta temperatura em °C? 05 - Em um laboratório de pesquisa, um cientista mediu a temperatura na qual um certo gás se liquefez, obtendo um valor extremamente baixo. Qual dos valores seguintes você acha que poderia ter sido encontrado por ele? Explique. a) – 327 °C b) – 15 K c) – 253 °C 06 - Dois recipientes, A e B, contem massas iguais de um mesmo gás, a temperaturas diferentes, sendo TA > TB. Explique se é correto dizer: “O gás em A possui mais calor do que ao gás em B”. 07 - O quadro a seguir apresenta temperaturas notáveis de algumas substâncias. Os valores foram apresentados nas escalas Celsius e Kelvin, de forma alternada. Complete a tabela, calculando as temperaturas nas escalas faltantes. 08 - ( UFOP / MG – 1993 - modificada ) A escala Fahrenheit atribui o valor 32 para o ponto de fusão normal do gelo e o valor de 212 para o ponto de ebulição normal da água. a) Estabeleça a relação entre a escala Celsius e a escala Fahrenheit. b) Converta para escala Celsius a temperatura que corresponde ao valor 140 na escala Fahrenheit. 09 - Um doente está com febre de 42 oC. Expresse a temperatura do doente na escala Kelvin e escala Fahrenheit. 10 - A coluna líquida de um termômetro de mercúrio apresenta altura de 5 mm quando o termômetro é colocado num recipiente contendo gelo em fusão. Quando o termômetro é colocado em vapores de água em ebulição sob pressão normal, a coluna líquida apresenta 50 mm. a) Construa a função termométrica desse termômetro na escala Celsius. b) Determine a temperatura do corpo, em oC, em presença do qual a coluna líquida apresenta 18,5 mm de altura. QUESTÃO DESAFIO - Mediu-se a temperatura de um corpo, utilizando-se dois termômetros, um calibrado na escala Celsius e outro calibrado na escala Fahrenheit. Para surpresa nossa, verificou-se que os dois termômetros marcavam numericamente a mesma temperatura, após a medida. Mostre como chegar ao valor da temperatura do corpo encontrada. 4 DILATAÇÃO DOS SÓLIDOS 2 Por que um sólido se dilata? Investigando a estrutura interna de um sólido, entendemos por que ocorre a dilatação. Os átomos que constituem o sólido se distribuem ordenadamente, dando origem a uma que, devido à sua organização repetitiva, e denominada rede cristalina. A ligação entre esses átomos faz-se por meio de forças elétricas, que atuam como se existissem pequenas molas unindo um átomo a outro. Esses átomos estão em constante vibração em torno de uma posição média, de equilíbrio. Quando a temperatura do sólido é aumentada na agitação de seus átomos faz que eles, ao vibrarem, se afastem mais da posição de equilíbrio. Em consequência disso, a distância média entre os átomos torna-se maior, ocasionando a dilatação do sólido. Obs.: quando a temperatura do corpo diminui, temos o efeito contrário: a diminuição do volume ( contração ) 2 MATIAS; FRATTEZI, 2008 pág. 281. A temperatura ambiente, em quase todos os lugares da Terra, sofre variações apreciáveis do dia para a noite, de uma estação para outra etc. Assim, os objetos existentes nesses lugares terão suas dimensões alteradas periodicamente. Para permitir que essas dilatações ocorram sem danos, nos trilhos de estradas de ferro ou nas grandes estruturas de concreto armado, são deixadas juntas de dilatação. (BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág. 21) Crédito da Fig.: http://dilata.blogspot.com/2011/12/tirinhas-sobre-dilatacao-termica.html 5 Crédito da Fig.: ( MARQUES;ARAUJO, 2009 pág.23) /2011/06/dilatacao-termica.html Crédito da Fig.: http://fabricioodamiao.blogspot.com.br Crédito da Fig.: ( MARQUES;ARAUJO, 2009 pág.23) EXEMPLO 1 Na figura abaixo, temos inicialmente duas barras de comprimentos ( L0 ) iguais e a mesma temperatura ( t0 ). Aumentando igualmente a temperatura das barras, INDIQUE qual das barras terá maior comprimento final. JUSTIFIQUE a sua indicação. Dilatação Variação linear α A constante α é uma característica de cada material. Na Tabela ao lado, temos alguns exemplos de materiais e seus respectivos valores de coeficiente de dilatação linear. Resp.: --- A barra de alumínio. Por serem constituídas de material distinto, as barras obtiveram dilatações diferentes. Portanto, o alumínio por ter o coeficiente de dilatação maior do que o de cobre ( veja na Tabela acima ), seu comprimento final será maior. 6 EXEMPLO 2 – ( UFMG / MG – 1997 ) O coeficiente de dilatação térmica do alumínio (Al) é, aproximadamente, duas vezes o coeficiente de dilatação térmica do ferro (Fe). A figura mostra duas peças onde um anel feito de um desses metais envolve um disco feito do outro. À temperatura ambiente, os discos estão presos aos anéis. Se as duas peças forem aquecidas uniformemente, é correto afirmar que a) b) c) d) apenas o disco de Al se soltará d o anel de Fe. apenas o disco de Fe se soltará do anel de Al. os dois discos se soltarão dos respectivos anéis. os discos não se soltarão dos anéis. Na figura abaixo, temos duas chapas metálicas de mesmo material. Porém, uma possui uma cavidade (um orifício ou uma parte oca) e outra apenas o formato de disco. Considere que o diâmetro do orifício é igual ao do disco. Quando provocamos uma variação de temperatura nas chapas, nota-se que a dilatação sofrida pelo orifício é igual à dilatação ocorrida na chapa em formato de disco. Portanto, a parte oca comporta-se como se ela fosse inteiriça. Resp.: B ---- O orifício do anel de alumínio dilatará mais que o disco de ferro. Porque o coeficiente de dilatação do alumínio é maior que o de ferro. ( veja na Tabela da pág. 06 ) ELABORE um texto relacionando seus conhecimentos de dilatação dos corpos com a tirinha abaixo. Crédito da Fig.: http://www.fisica.net/einsteinjr/3/dilatacao_termica_2.html _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ 7 Dilatação Irregular da Água3 Como vimos, os objetos sólidos e líquidos, em geral, têm seu volume aumentado quando elevamos sua temperatura. Entretanto, algumas substâncias, em determinados intervalos de temperatura, apresentam comportamento inverso, isto é, diminuem de volume quando sua temperatura aumenta. A água, por exemplo, é uma das substâncias que apresentam essa irregularidade na dilatação. Quando a temperatura da água é aumentada entre 0 oC e 4 oC, o seu volume diminui. Elevando-se sua temperatura acima de 4 oC , ela se dilata normalmente. O gráfico volume x temperatura para a água tem o aspecto mostrado na figura abaixo. Portanto, uma certa massa de água tem volume mínimo a 4 oC, ou seja, sua densidade é máxima nessa temperatura. Congelamento da água O comportamento irregular da água explica por que, em países onde o inverno é rigoroso, os lagos, rios e mesmo os mares se congelam na superfície mantendo a água líquida no fundo. Isso ocorre porque a água tende a possuir máxima densidade quando está no estado líquido e a 4 oC. Essa característica é fundamental para a preservação da fauna e da flora desses lugares. Se a água não apresentasse essa irregularidade na dilatação, os rios e lagos se congelariam totalmente, causando danos irreparáveis às plantas e aos animais aquáticos. O comportamento da água também pode explicar por que as garrafas que ficam muito tempo no congelador de uma geladeira se quebram. A água, substância básica na composição dos líquidos, ao virar gelo, expande-se, quebrando o vidro ou o plástico da embalagem. 3 BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág. 25 8 Exercícios de Fixação 11 - As rolhas de vidro, de frascos também de vidro, costumam ajustar-se ao gargalo impedindo que o frasco seja aberto. É possível retirar a rolha aquecendo-se apenas o gargalo do recipiente? Explique. 12 - Um negociante de tecidos possui um metro de metal, que foi graduado a 20 oC. Supondo que o negociante esteja usando esse metro em um dia de verão, no qual a temperatura esteja próxima de 40 oC. Responda: a) O comprimento do metro do negociante é maior ou menor do que um metro graduado a 20 oC ? b) Ao vender uma peça de tecido, medindo o seu comprimento com esse metro, o negociante estará tendo lucro ou prejuízo? ( Considere a dilatação do tecido é desprezível. ) 13 – Explique o que ocorre com a densidade de um sólido quando sua temperatura aumenta. 14 - ( UFRO / RO ) Os corpos ocos homogêneos : a) dilatam-se menos que os maciços de mesmo volume; b) dilatam-se mais que os maciços de mesmo volume; c) dilatam-se de modo que o coeficiente de dilatação em cada direção é proporcional a extensão vazia; d) dilatam-se como se fossem maciços; e) não se dilatam. 15 - Quando aquecemos determinada massa de água de 0 oC a 4 oC,... Entre as alternativas a seguir, indique aquela que completa corretamente a frase anterior? a) o seu volume aumenta e a sua densidade diminui. b) o seu volume aumenta e a sua densidade aumenta. c) o seu volume diminui e a sua densidade diminui. d) o seu volume diminui e a sua densidade aumenta. APLICAÇÕES DA FÍSICA ( O texto a seguir foi extraído do site da empresa Tigre. ) Congelamento Nas regiões sujeitas ao congelamento de água, deve-se tomar algumas providências para evitar o risco de rompimentos das tubulações. Uma das providências é fazer isolamento térmico da tubulação, ou ainda esvaziá-la. Disponível em: http://www.tigre.com.br/enciclopedia/artigo/43/instru%E7%F5es_gerais_%C1gua_fria Acessado em: 28 de jan. 2015 EXPLIQUE por que um tubo contendo água se rompe quando a água congela. _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ 9 TRANSFERÊNCIA DE CALOR 4 O calor é uma forma de energia que é transferida de um corpo para outro em virtude de uma diferença de temperatura entre eles. Essa transferência de energia pode processar-se de três maneiras distintas: por condução, convecção ou radiação. Condução Térmica É o processo de transferência de calor através do material, pela troca de energia entre partículas adjacentes. O mecanismo de condução ocorre quando moléculas ou átomos que estão a uma temperatura mais elevada transferem parte de sua energia para as moléculas ou átomos vizinhos, que estão com energia mais baixa. Desta forma, a energia é conduzida da região de temperatura mais alta para a região de temperatura mais baixa, em busca do equilíbrio térmico entre todas as porções do sistema. Enquanto o equilíbrio não ocorre, a temperatura vai mudando em cada ponto do material. A condução ocorre principalmente em sólidos, mas pode ocorrer também em líquidos e gases. Desta forma, se quisermos aumentar a temperatura em todo um corpo, podemos fornecer calor a uma região do corpo e, após algum tempo, o processo de condução distribuirá essa energia uniformemente por todo o corpo. Bons condutores de calor: metais Isolantes Térmicos (maus condutores): plástico, madeira, borracha, papelão, vidro, isopor, ar, gelo e outros. Convecção Térmica E o processo de transferência de calor por meio do deslocamento de matéria de um local para outro. A convecção ocorre principalmente quando diferentes regiões de um sistema fluido estão a temperaturas diferentes. Como existe um desequilíbrio térmico dentro do fluido, ocorre uma movimentação das porções mais quentes para as regiões mais frias e vice-versa, ate que o equilíbrio seja atingido. Em geral, as partes mais quentes do fluido têm densidade menor do que as partes mais frias. Desta forma, por ação da gravidade, o fluido mais frio desce, substituindo o mais quente, que, então, tende a subir. 4 MATIAS; FRATTEZI, 2008 pág. 310. 10 COMENTÁRIOS O aparelho de ar-condicionado deve ser colocado na parte superior da parede da sala. Note-se que se fosse feio o contrário, o ar frio (mais denso) continuaria embaixo e o ar quente (menos denso) continuaria em cima, não havendo circulação de ar. Crédito da imagem: www.fenixonline.com.br/webquests/Processos_Transmissao_Calor.pdf Em uma geladeira, o fluxo de calor se dá graças às correntes de convecção, consequência da mudança de densidade do ar em seu interior. Crédito da imagem: http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/calor/conducao.html 11 Irradiação Térmica Na transmissão de calor por condução, a energia é transmitida de partícula a partícula ao longo do material; na convecção, a energia é transmitida juntamente com porções de material aquecido. Assim, tanto a condução como a convecção são processos de transmissão de calor que requerem a presença de matéria. A irradiação térmica é um processo de transmissão de calor que dispensa a presença de um suporte material para que possa se a realizar, pois é um processo que ocorre por emissão de ondas eletromagnéticas (que, pela sua natureza, podem se propagar no vácuo). A irradiação térmica é a emissão de ondas de infravermelho por um corpo. Essa emissão é tanto mais intensa quanto mais alta é a temperatura do corpo emissor. A absorção da energia radiante é muito grande numa superfície escura, e pequena numa superfície clara. Essa é a razão por que devemos usar roupas claras no verão. Exercícios de Fixação 16 - Aponte a condição necessária para que haja fluxo de calor entre dois corpos, quando são colocados em contato. 17 - Os esquimós constroem seus iglus com blocos de gelo, empilhando-os uns sobre os outros. Se o gelo tem uma temperatura relativamente baixa, como explicar esse seu uso como "material de construção"? 18 - Por que a serragem é melhor isolante térmico que a madeira? 19 - Pesquise como é feito o isopor e explique por que ele é um bom isolante térmico. 20 - Quando se coloca uma colher de metal numa sopa quente, logo a colher também estará quente. Cite o processo de transmissão de calor através da colher. 21 - Num mesmo ambiente, se você tocar um objeto metálico com uma mão e um objeto de madeira com a outra, vai sentir que o primeiro está "mais frio" que o segundo. Como você explica esse fenômeno se os dois objetos estão no mesmo ambiente e, portanto, na mesma temperatura? 22 - Por que, em um refrigerador, o congelador é colocado na parte superior e não na inferior? 23 - É costume dizer que os planadores ( espécie de aviões sem motor ) se movem na atmosfera aproveitando as correntes de convecção. Explique como isso ocorre. 12 24 – Descreva como se dá a propagação do calor do Sol até a Terra se entre esses astros não existe meio material? 25 - O processo de transmissão de calor que só ocorre no vácuo é: a) condução; b) convecção; c) irradiação; d) absorção. 26 - ( UNISA / SP ) Uma panela com água está sendo aquecida num fogão. O calor das chamas se transmite através da parede do fundo da panela para a água que está em contato com essa parede e daí para o restante da água. Na ordem desta descrição, o calor se transmitiu predominantemente por: a) radiação e convecção. b) radiação e condução. c) convecção e radiação. d) condução e convecção. e) condução e radiação. 27 - Dois automóveis, um claro e outro escuro, permanecem estacionados ao sol durante um certo tempo. Indique qual dos dois se aquecerá mais. Explique. APLICAÇÕES DA FÍSICA Crédito da imagem: www.fenixonline.com.br/webquests/Processos_Transmissao_Calor.pdf INDIQUE a alternativa correta que justifica o fato de uma garrafa térmica ser feita de vidro espelhado. a) para evitar a perda de calor por convecção. b) para facilitar que o calor seja conduzido para o seu interior, aumentando a temperatura do líquido contido na garrafa. c) para evitar a fuga de vapor de água. d) para refletir a radiação infravermelha. e) para permitir o rápido equilíbrio térmico com o meio exterior. 13 MUDANÇAS DE FASE 5 Em nosso cotidiano, a matéria ordinária apresenta-se de três modos diferentes, denominados fases: sólido, líquida e gasosa. Do ponto de vista microscópico, na fase sólida as partículas constituintes do corpo (átomos ou moléculas) apresentam apenas movimento vibratório em torno de posições definidas, constituindo uma rede organizada, chamada retículo cristalino. Existem fortes ligações entre as partículas, o que dificulta uma maior mobilidade. Assim, os sólidos possuem volume e forma bem definidos. Pesquise: O sólido amorfo. Na fase líquida, as interações entre as partículas ainda são suficientemente fortes para dificultar sua separação, mas insuficientes para manter uma organização regular. Assim, os líquidos possuem volume bem definido, porém forma variável. A fase gasosa é caracterizada por uma interação entre as partículas suficientemente fraca para que elas possam se movimentar desordenadamente e com grande liberdade, o que permite que possam expandir-se por todo o volume disponível. Substâncias na fase gasosa ( vapores e gases ) não possuem volume nem forma definidos. Obs.: Não vamos fazer, nesse estágio de estudos da física, abordagens mais profundas, mas deve-se registrar que a ciência moderna conhece outros dois estados da matéria: o Plasma e o Condensado de Bose-Einstein. ( PELEGRINI, 1999, pág. 235 ) Pesquise: O Plasma. Crédito da imagem: BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág. 145 5 MATIAS; FRATTEZI, 2008 pág. 299. Leis da Fusão 1º - A uma dada pressão, a temperatura na qual ocorre a fusão é bem determinada para cada substância. 2º- Durante a fusão, a temperatura do sólido permanece constante, bem como a porção líquida imediatamente formada. 14 Leis da Ebulição 1º - A uma dada pressão, a temperatura na qual ocorre a ebulição é bem determinada para cada substância. 2º - Durante a ebulição, a apesar de se fornecer calor ao líquido, sua temperatura permanece constante e o vapor que vai sendo formado encontra-se à mesma temperatura do líquido. Obs.: Há uma 3º lei para Fusão e Ebulição que está relacionando com o calor latente. Será discutido em mais detalhes no ensino médio. Monte uma tabela com os valores de pontos de fusão e ebulição das principais substâncias do dia-a-dia. o Plasma e o condensado de Bose-Eisntein Gráfico Temperatura x Calor Crédito do gráfico: ( MARQUES;ARAUJO, 2009 pág.37) Exercícios de Fixação 28 - Por que um sólido apresenta forma própria, enquanto isto não ocorre com os líquidos? 29 - O que ocorre com a estrutura de um sólido cristalino quando ele passa para o estado líquido? 30 - Por que um gás tende a ocupar todo o volume do recipiente que o contém, enquanto isto não ocorre com um líquido? 31 – a) Durante a fusão de um bloco de gelo, em um sistema isolado, o que acontece com a temperatura? b) Quando uma substância recebe calor, a sua temperatura aumenta necessariamente? 15 32 - Nomeie a mudança de fase que ocorre em cada um dos fenômenos descritos a seguir. I - Um pedaço de gelo se derrete ao ser retirado da geladeira.___________________ II - Uma roupa molhada seca ao sol. ___________________ III - Um pedaço de naftalina “desaparece” no interior de uma gaveta. ___________________ IV - A superfície externa de uma garrafa de cerveja, muito fria, torna-se coberta de gotículas de água em um dia úmido. ___________________ Vaporização A passagem do estado líquido para estado gasoso pode ocorrer de três maneiras: a) por ebulição – quando a passagem se faz rapidamente, a uma temperatura bem determinada para cada líquido ( processo forçado ). Exemplo: A água em uma panela só começa a ferver, isto é, só entra em ebulição, quando sua temperatura atinge um determinado valor. b) por evaporação – quando a passagem se faz lentamente, a qualquer temperatura ( processo espontâneo ). Exemplos: Uma roupa molhada, por exemplo, torna-se seca em virtude da evaporação da água. O mesmo ocorre com a poça de água que seca. c) por calefação – é uma vaporização muito mais rápida que as duas anteriores. Ocorre quando um líquido entra em contato com uma superfície que está com a temperatura mais elevada que seu ponto de ebulição. Exemplos: Gotas de água “pulando” em contato com o ferro de passar ou com uma chapa de fritar alimentos. Evaporação Alguns fatores que influenciam a evaporação - natureza do líquido; - temperatura do líquido; - área de superfície livre; - ventos. Exercícios de Fixação 33 - Diferencie ebulição e evaporação. 34 - Transcreva os fatores que influenciam na velocidade de evaporação, citados acima. 35 - Costuma-se soprar sobre a superfície de um líquido quente para que ele esfrie mais rapidamente. a) Quando se faz isto, o que acontece com a velocidade de evaporação do líquido? b) Explique, então, por que, procedendo desta maneira, conseguimos fazer com que o líquido esfrie mais depressa. 36 - Um certo volume de éter contido em um vidro aberto, de gargalo estreito. Um volume igual deste líquido é derramado em uma superfície lisa e horizontal, espalhando-se sobre ela. Qual dos dois volumes evaporará mais depressa? Explique. 16 CONCEITOS BÁSICOS DE ÓTICA Fonte de Luz6 Nesta etapa, iniciaremos o estudo da Óptica, isto é, o estudo da luz e dos fenômenos luminosos em geral. Dentre nossos sentidos, a visão é o que mais colabora para o conhecimento do mundo à nossa volta; provavelmente por isso, a Óptica é uma ciência muito antiga. Filósofos gregos, como Platão e Aristóteles, já se preocupavam em responder a perguntas do tipo: Por que vemos um objeto? O que é a Luz? Platão, por exemplo, supunha que nossos olhos emitiam pequenas partículas que, ao atingir um objeto, tornavam-no visível [ Figura 1 ]. Aristóteles considerava a luz um fluido imaterial que se propagava entre o olho e o objeto visto. Crédito da fig.1: (BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág. 183) Fig.1: Alguns filósofos gregos acreditavam que os objetos se tornavam visíveis ao serem atingidos por partículas emitidas por nossos olhos. Não sendo possível, com essas hipóteses, explicar um grande número de fenômenos luminosos que ocorrem na natureza, vários físicos notáveis, como Newton, Huygens, Young e Maxwell, procuravam modifica-las, lançando novas ideias, mas, antes disso, vamos estudar alguns fenômenos ópticos, as leis experimentais que descrevem o comportamento da luz neles e algumas de suas aplicações. Observando os objetos que nos rodeiam, verificamos que alguns deles emitem luz, isto é, são fontes de luz, tais como o sol, uma lâmpada acesa, a chama de uma vela etc. Outros não emitem luz, mas podem ser vistos porque são iluminados pela luz proveniente de alguma fonte. 6 BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág. 183 Alguns exemplos de fontes primárias: o sol, a chama de uma vela, o filamento de lâmpadas elétricas ( quando acesas ). Alguns exemplos de fontes secundárias: a Lua, os planetas, as nuvens, uma árvore e uma parede. Propagação Retilínea da luz A luz se propaga em linha reta quando atravessa um meio homogêneo e transparente. Entende-se por meio homogêneo aquele que apresenta as mesmas propriedades – composição química, densidade, temperatura etc. – em todos os seus pontos. Os meios transparentes são aqueles que permitem a propagação da luz e através dos quais os objetos são vistos com nitidez. O ar existente em uma sala é um meio transparente, assim como a água em camadas pouco espessas. O papel vegetal, o vidro fosco, a neblina também permitem que a luz os atravesse, mas os objetos não são vistos nitidamente através deles. Esses meios são chamados de translúcidos. Já os meios que não permitem que a luz os atravesse são chamados opacos. 17 Fig.2: Os andares superiores do edifício não são vistos, pois a neblina, muito densa, é um meio opaco. Alguns andares são vistos com nitidez. A neblina, neste caso, é um meio translúcido. Os andares inferiores são vistos nitidamente, pois o ar, em camadas pouco espessas, é um meio transparente. Crédito da fig.2: (TORRES, 2001 pág. 347) Raios e Feixes de Luz7 Consideremos uma fonte que emite luz em todas as direções. As direções em que a luz se propaga podem ser indicadas por meio de linhas retas, como mostra a [ Figura 3 ]. Essas linhas são denominadas raios de luz. Fig.3: As setas que representam os raios luminosos indicam as direções de propagação da luz. Crédito da fig.3: (BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág. 184) Na [ Figura 4.A ] representamos uma parte dos raio se luz que são emitidos por uma fonte. Esse conjunto de raios constitui um feixe luminoso divergente. Esse feixe divergente, depois de passar por alguns processos (que veremos oportunamente), pode se transformar em um feixe convergente, como mostrado na [ Figura 4.B ], ou em um feixe de raios paralelos como o da [ Figura 4.C ]. Fig.4: Os feixes luminosos podem ser constituídos por raios divergentes [a], convergentes [b] ou paralelos [c]. Crédito da fig.7: (BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág. 185) O feixe de luz emitido por um ponto luminoso é sempre divergente, mas, em um farol, por exemplo, o feixe que sai da lâmpada sofre modificações, transformando-se em um feixe de raios praticamente paralelos [ Fig. 5 ]. O feixe que nos atinge, proveniente da uma fonte de luz muito afastada, é, também, constituído de raios praticamente paralelos (por exemplo, a luz do sol que chega à Terra [ Figura 6 ]. 18 Fig.5: Em um farol, um feixe luminoso divergente se transforma em um feixe de raios paralelos. Crédito da fig.5: (BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág. 185) Fig.6: Um feixe de luz solar que atinge a Terra é constituído de raios luminosos praticamente paralelos. Crédito da fig.6: (BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág. 185) Uma importante propriedade da luz é a independência que se observa na propagação dos raios ou feixes luminosos. Após dois feixes se cruzarem, eles seguem as mesmas trajetórias que iriam seguir se não tivessem se interceptado, isto é, um feixe não perturba a propagação do outro [ Figura 7 ]. Por esse motivo, vários observadores em uma sala enxergam nitidamente os objetos lá existentes, apesar de os raios luminosos que levam as imagens a seus olhos estarem se cruzando. Fig.7: O fato de dois raios luminosos se cruzarem não afeta suas direções de propagação. Crédito da fig.7: (BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág. 185) 7 BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág. 185 Sombra e Penumbra8 Na montagem experimental sugerida na [ Figura 8 ] a seguir, F é uma fonte luminosa puntiforme, D é um disco opaco e A é um anteparo também opaco. Tendo em vista que a propagação da luz é retilínea no local do experimento, teremos, na região entre D e A, um tronco de cone desprovido de iluminação direta de F. Essa região é denominada sombra. Em A, notaremos uma região circular também isenta de iluminação direta de F. Essa região é chamada de sombra projetada. É importante observar que o fato de a sombra de um corpo ser semelhante a ele atesta que a luz se propaga em linha reta no meio considerado. Crédito da fig.8: (HELOU; BISCUOLA; BÔAS, 2007 pág. 284) 19 Admita agora o esquema seguinte [ Figura 9 ], em que L é uma fonte extensa de luz, D é um disco opaco e A é um anteparo também opaco. Nesse caso, pelo fato de a fonte de luz ser extensa, além das regiões de sombra e de sombra projetada teremos ainda regiões de penumbra e de penumbra projetada. Nas regiões de penumbra, a iluminação será parcial, sendo que aí se observará transição entre sombra e iluminação total. Crédito da fig.9: (HELOU; BISCUOLA; BÔAS, 2007 pág. 284) 8 HELOU; BISCUOLA; BÔAS, 2007 pág. 283 Física no Contexto - Eclipse do Sol e da Lua9 Quando a Lua passa entre o Sol e a Terra, sua sombra é projetada sobre uma região da Terra que deixa, então, de receber a luz solar. Como o Sol é uma fonte extensa, a sombra da Lua não é bem definida, apresentando uma região totalmente escura, envolvida por uma penumbra, como vemos na [ Figura 10.A ]. Para uma pessoa situada na região totalmente escura, há um eclipse total do Sol (o disco solar é totalmente coberto pela Lua). A visão que essa pessoa tem do fenômeno é mostrada na [ Figura 10.B ]. Outra pessoa, situada na região de penumbra, veria apenas a parte do Sol eclipsada pela Lua (eclipse parcial do Sol), como na [ Figura 10.C ]. A [ Figura 10.D ], esta mostrando o que ocorre quando a Terra se interpõem entre o Sol e a Lua: nesse caso a Lua não recebe diretamente a luz solar (esta situada na sombra da Terra), isto é, acontece um eclipse da Lua. No entanto, a Lua pode ser vista por um observador na Terra devido aos raios solares que, ao tangenciarem a borda da terra, são desviados pela atmosfera terrestre, atingindo a superfície lunar. [ Figura 10.B ] [ Figura 10.A ] 20 [ Figura 10.C ] [ Figura 10.D ] Crédito da fig.10: (BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág. 184) 9 BEATRIZ; MÁXIMO, 2011 pág. 184 Proposta Experimental: (TORRES, 2001 pág. 349) Determinando a altura de um prédio Para este experimento você vai precisar do seguinte material: * uma trena; *um pedaço de giz; *um lápis; *uma folha de papel. Num dia de Sol, em torno das 10 h ou das 16 h, numa região onde o solo é horizontal, marque com giz o limite extremo da sombra de um prédio. Meça com a trena a distância dessa marca até a base do prédio. Em seguida, com auxílio de um colega, situado próximo ao prédio, meça a altura dele e a sombra que ele projeta no solo. Conhecidos os comprimentos S e s das sombras do prédio e do colega e a altura h do colega, determina-se a altura H do prédio. altura do prédio altura do colega sombra do prédio sombra do colega 21 Exercícios de Fixação 37 - Dos objetos citados a seguir, assinale aquele que seria visível em uma sala perfeitamente escura. a) um espelho b) qualquer superfície clara c) um fio aquecido ao rubro d) uma lâmpada desligada e) um gato preto 38 - Você pode ver a folha de um livro, porque ela: a) é feita de celulose; b) possui luz e a emite; c) é branca e absorve a luz; d) difunde a luz para seus olhos. 39 - Marque a opção que indica como os corpos que permitem a passagem parcial da luz são classificados. a) translúcidos b) opacos c) transparentes d) luminosos 40 - Nomeie cada um dos meios abaixo como: transparente, translúcido ou opaco. I – Uma pequena lâmina de água. ______________ II – Uma lâmina de água de grande espessura (1 km). ____________________ III – Uma folha de papel de seda. ______________ IV – Um tijolo. ___________________ V – Um vidro fosco. ________________ 41 - Uma pessoa de 1,9 m de altura está em pé ao lado de um prédio. A sombra do prédio projetada pela luz solar é de 90 m enquanto a da pessoa é de 9 m. Determine a altura do prédio, em metros. 42 - Em um dado instante uma vara na vertical projeta no solo, horizontal, uma sombra de 50 cm de comprimento. Se a sombra de um prédio próximo, no mesmo instante, tem comprimento de 15 m, calcule o comprimento da vara, em cm. ( dado: a altura do prédio vale 60 metros ) 43 - Numa manhã de sol, um rapaz de 1,6 m de altura percebe que está projetando uma sombra no solo. No mesmo instante, um prédio de 30 m projeta uma sombra de 45 m. Com estes dados na mão, encontre o comprimento da sombra do rapaz, em m. 44 - ( UNIFOR / CE – 2003 ) O esquema representa o alinhamento do Sol, da Terra e da Lua no momento de um eclipse. Neste instante, uma pessoa situada no ponto A observará um eclipse: a) parcial da Lua. b) total da Lua. c) anular do Sol. d) parcial do Sol. e) total do Sol. 22 45 - Quando ocorre um eclipse parcial do Sol, o observador se encontra: a) na sombra; b) na penumbra; c) na região plenamente iluminada; d) nenhuma das anteriores. 46 - ( UNESP / SP – 1994 ) Em 3 de novembro de 1994, no período da manhã, foi observado, numa faixa ao sul do Brasil, o último eclipse solar total do milênio. Supondo retilínea a trajetória da luz, um eclipse pode ser explicado pela participação de três corpos alinhados: um anteparo, uma fonte e um obstáculo. a) Quais são os três corpos do Sistema Solar envolvidos nesse eclipse? b) Desses três corpos, qual deles faz o papel: De anteparo? ________________________ De fonte? ________________________ De obstáculo? ________________________ A cor dos objetos A cor apresentada por um corpo, ao ser iluminado, depende do tipo de luz que ele reflete difusamente. A luz branca é constituída por uma infinidade de cores que podem ser divididas em sete cores: vermelha, alaranjada, amarela, verde, azul, anil e violeta. Um observador vê cada corpo com uma determinada cor, da seguinte maneira: se a luz incidente no corpo é branca ( composta de todas as cores ) e o corpo absorve toda a gama de cores, refletindo apenas a azul, o corpo é de cor azul. Então, o corpo branco é aquele que reflete difusamente toda a luz branca incidente e o corpo negro é aquele que absorve todas as cores, não refletindo difusamente nenhuma cor. 23 Crédito da fig.: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/oitava_serie/optica3.php Obs.: Exercícios de Fixação 47 - ( FGV / RJ – 2011 ) Sob a luz solar, Tiago é visto, por pessoas de visão normal para cores, usando uma camisa amarela, e Diana, um vestido branco. Se iluminadas exclusivamente por uma luz azul, as mesmas roupas de Tiago e Diana parecerão, para essas pessoas, respectivamente, de que cores? 48 - Um objeto branco, quando observado em uma sala iluminada com luz monocromática azul, indique a cor que ele será visto. 49 - ( PUC / MG ) Um pedaço de tecido vermelho, quando observado numa sala iluminada com luz amarela, parece: a) preto; b) branco; c) vermelho; d) azul. 50 - ( UEM / PR – 2012 - modificada ) Analise as alternativas abaixo e assinale com X o que for correto. ( ) Quando um feixe de raios de luz paralelos incide sobre uma superfície e é refletido em todas as direções, com perda do paralelismo dos raios refletidos, ocorre reflexão regular. ( ) A reflexão difusa é a maior responsável pela visão dos objetos iluminados que nos cercam. ( ) A luz visível branca é composta por infinitas luzes monocromáticas, situadas na região das cores do arco- íris. ( ) Um corpo branco, iluminado com luz branca, absorve as luzes de todas as cores. ( ) Considerando que não há refração da luz, um corpo vermelho, iluminado com luz branca, reflete a luz vermelha e absorve a maior parte da luz das demais cores. 24 PROBLEMAS E TESTES Temperatura e Escalas Termométricas 01 - Dois blocos idênticos, A e B, ambos de ferro, são colocados em contato e isolados de influências externas, como mostra a figura ao lado. As temperaturas iniciais dos blocos são TA = 200 ºC e TB = 50 ºC. a) Depois de um certo tempo, o que aconteceu com a temperatura dos corpos A e B ? b) Depois de um certo tempo, o que ocorreu com a energia interna de A e de B ? c) Houve transferência de energia de um bloco para outro? A energia passou de A para B ou de B para A? Por quê? d) Qual o nome que se dá para esta energia que passou de um bloco para outro? 02 - Explique por que um termômetro clínico precisa ficar algum tempo em contato com a pessoa para medir sua temperatura. 03 - Certa vez um jornal publicou a seguinte notícia: “Ontem os termômetros registraram a temperatura mais quente dos últimos dez anos.” Nessa frase há um erro conceitual. Indique o erro e reescreva a frase de forma correta. 04 - O que você entende por "zero absoluto"? Qual o valor desta temperatura na escala Celsius? 05 - No verão, os termômetros da cidade do Rio de Janeiro acusam temperaturas de até 40ºC. Calcule o valor dessa temperatura na escala Fahrenheit? E na escala Kelvin? 06 - ( PUC / PR – 2001 ) A temperatura normal de funcionamento do motor de um automóvel é 90ºC. Determine essa temperatura em graus Fahrenheit. 07 - ( MACKENZIE / SP – 2000 ) Numa cidade da Europa, no decorrer de um ano, a temperatura mais baixa no inverno foi 23°F e a mais alta no verão foi 86 °F. A variação da temperatura, em graus Celsius, ocorrida nesse período, naquela cidade, foi: a) 28,0 oC. b) 50,4 oC. c) 35,0 oC. d) 63,0 oC. e) 40,0 oC. 08 - ( PUC / CAMPINAS – 1997 ) Em um termômetro de líquido, a propriedade termométrica é o comprimento y da coluna de líquido. O esquema a seguir representa a relação entre os valores de y em cm e a temperatura t em graus Celsius. Para esse termômetro, a temperatura t na escala Celsius e o valor de y em cm satisfazem a função termométrica: a) b) c) d) t = 5y t = 5y + 15 t = y + 25 t = 60 y - 40 09- A relação entre as escalas X e Y de temperatura é mostrada na figura. Assinale a opção correta para a temperatura em ºY correspondente a 50 º X. a) 10 b) 25 c) 50 d) 55 e) 70 25 10 - Uma determinada escala de temperatura X atribui o valor –30 para o ponto de fusão normal do gelo e o valor de 200 para o ponto de ebulição normal da água. a) Estabeleça a relação entre a escala Celsius e a escala X. b) Converta, para a escala Celsius, a temperatura que corresponde ao valor 154 na escala X. 11 - Penélope Charmosa está preocupada, pois o calor pode derreter sua maquiagem. Para auxiliar seus cuidados pessoais Penélope criou uma escala que possui ponto de vapor igual a 64 oP e ponto de gelo igual a 14 oP. a) Encontre a relação de conversão entre a escala Celsius e Penélope. b) Calcule a temperatura que na escala Celsius corresponde a 100 oP. 12 - A equivalência da escala Fahrenheit e a escala Rankine é dada pela tabela ao lado, e vale afirmar que 0o Rankine é o mesmo que zero absoluto na escala Kelvin. Com esses dados descubra qual a valor na escala Rankine que corresponde a temperatura de 80o Fahrenheit. QUESTÃO DESAFIO - Uma temperatura na escala Fahrenheit é indicada por um número que é o dobro daquele pelo qual ela é representada na escala Celsius. Calcule o valor desta temperatura. Dilatação 13 - ( PUC / RJ – 2000 ) Uma porca está muito apertada no parafuso. O que você deve fazer para afrouxá-la? a) É indiferente esfriar ou esquentar a porca. b) Esfriar a porca. c) Esquentar a porca. d) Esquentar o parafuso. 14 – De acordo com a figura ao lado, ao colocar um fio de cobre entre dois postes, num dia de verão, um eletricista não deve deixá-lo muito esticado. Por quê? 15 - ( FATEC / SP – 2011 ) As tampas metálicas dos recipientes de vidro são mais facilmente removidas quando o conjunto é imerso em água quente. Tal fato ocorre porque: a) a água quente lubrifica as superfícies em contato, reduzindo o atrito entre elas; b) a água quente amolece o vidro, permitindo que a tampa se solte; c) a água quente amolece o metal, permitindo que a tampa se solte; d) o metal dilata-se mais que o vidro, quando ambos são sujeitos à mesma variação de temperatura; e) o vidro dilata-se mais que o metal, quando ambos são sujeitos à mesma variação de temperatura. 26 16 - ( UFRGS / RS – 2003 ) A expressão "dilatação anômala da água" refere-se ao fato de uma determinada massa de água, sob pressão constante: a) possuir volume máximo a 4,0 ºC. b) aumentar sua densidade quando sua temperatura aumenta de 0ºC a 4,0º C. c) aumentar de volume quando sua temperatura aumenta de 0ºC a 4,0ºC. d) possuir uma densidade constante acima de 4,0ºC. 17 - ( PUC / RS ) um recipiente contém certa massa de água na temperatura inicial de 2 oC e na pressão normal; quando é aquecido, sofre uma variação de temperatura de 3 oC. Pode-se afirmar que, nesse caso , o volume de água: a) aumenta. b) permanece constante. c) diminui e após aumenta. d) aumenta e após diminui. 18 - ( PUC / SP - modificada ) A água apresenta uma anomalia em relação aos demais líquidos. Assinale a opção correta para a temperatura da água a 4 oC. a) aquela para a qual a água tem maior densidade. b) aquela para a qual a água assume maior volume. c) a mais baixa que a água atinge no estado líquido. d) a de fusão do gelo. Calor e Transferência de Calor 19 - O fato de o calor passar naturalmente de um corpo para outro deve-se: a) à quantidade de calor existente em cada um; b) à diferença de temperatura entre eles; c) à energia cinética total de suas moléculas; d) ao número de calorias existentes em cada um. 20 - ( FEI / SP ) Quando dois corpos de tamanhos diferentes estão em contato e em equilíbrio térmico, e ambos isolados do meio ambiente, pode-se dizer que: a) o corpo maior é o mais quente. b) o corpo menor é o mais quente. c) não há troca de calor entre os corpos. d) o corpo maior cede calor para o corpo menor. e) o corpo menor cede calor para o corpo maior. 21 - ( UFMG / MG – 2003 ) No verão, Tia Maria dorme coberta somente com um lençol de algodão, enquanto, no inverno, ela se cobre com um cobertor de lã.No inverno, a escolha do cobertor de lã justifica-se, principalmente, porque este a) é mais quente que o lençol de algodão. b) é pior transmissor de calor que o lençol de algodão. c) se aquece mais rápido que o lençol de algodão. d) tem mais calor acumulado que o lençol de algodão. 27 22 - A blusa de lã é um bom isolante térmico, porque: a) é muito espessa; b) retém bastante ar no seu interior; c) impede a passagem da corrente de ar pelo corpo; d) impede a transpiração e a consequente diminuição de temperatura do corpo. 23 - ( UFSão Carlos / SP ) 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 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. 24 - (UFSE / SE - adaptado) Analise as afirmativas abaixo sobre transferência de calor. (01) Na condução de calor por uma barra metálica, as moléculas se deslocam de uma de suas extremidades à outra. (02) Na transferência de calor por convecção ocorre inclusive nos sólidos. (08) As paredes internas de uma garrafa térmica são espelhadas com a finalidade de impedir a transferência de calor por condução e convecção. (16) Dos processos de transferência de calor, apenas a irradiação pode ocorrer no vácuo. Dê como resposta a soma dos números que procedem.__________ 25 - Nas geladeiras, a fonte fria (o congelador) deve ser colocada: a) na parte inferior, pois o ar quente é resfriado lá; b) na parte superior, pois o ar quente tende a se elevar; c) na parte inferior, pois o ar frio é mais denso e desce para o fundo; d) no meio do refrigerador. 26 - ( UFSão Carlos / SP ) Considere três fenômenos simples: I - circulação de ar na geladeira; II - aquecimento de uma barra de ferro; III - variação de temperatura do corpo humano no banho de sol. Associe, nesta mesma ordem, o tipo de transferência de calor que principalmente ocorre nesses processos: a) convecção, condução, radiação; b) convecção, radiação, condução; c) condução, convecção, radiação; d) radiação, convecção, condução. 28 27 - ( PUC / RS – 2003 ) Numa cozinha, é fácil constatar que a temperatura é mais elevada próximo ao teto do que próximo ao chão, quando há fogo no fogão. Isso é devido ao fato de: a) o calor não se propagar para baixo. b) o calor não se propagar horizontalmente. c) o ar quente subir, por ser menos denso do que o ar frio. d) o ar quente subir, por ser mais denso do que o ar frio. 28 - ( UPF/ RS - 1997 ) Uma pessoa, na festa de São João, encontra-se perto de uma fogueira. O calor que ela recebe vem principalmente por: a) Convecção do dióxido de carbono. b) Convecção do monóxido de carbono. c) Convecção do ar. d) Condução. e) Irradiação. 29 - A Terra recebe energia do Sol graças a: a) condução do calor; b) convecção de energia térmica; c) reflexão do calor; d) irradiação do calor. 30 - ( ITA / SP ) Uma garrafa térmica, devido às paredes espelhadas, impede trocas de calor por: a) condução. b) irradiação. c) convecção. d) reflexão. 31 - ( ITA / SP ) Uma garrafa térmica impede, devido ao vácuo entre as paredes duplas, trocas de calor por: a) condução apenas. b) radiação. c) convecção apenas. d) condução e convecção. Mudanças de Fase 32 - Com relação às mudanças de estado da matéria, assinale a alternativa errada: a) Fusão é a passagem do estado sólido para o estado líquido. b) Solidificação é a passagem do estado líquido para o estado sólido. c) Vaporização é a passagem do estado líquido para o estado gasoso. d) Liquefação é a passagem do estado sólido para o estado líquido. e) Sublimação é a passagem direta do estado sólido para o estado gasoso. 33 - ( VUNESP / SP ) O naftaleno, conhecido como naftalina e empregado para evitar baratas em roupas, funde a temperaturas superiores a 80°C. Sabe-se que bolinhas de naftalina, à temperatura ambiente, têm suas massas constantemente diminuídas, terminando por desaparecer sem deixar resíduo. Essa observação pode ser explicada pelo fenômeno da: a) fusão. b) sublimação. c) solidificação. d) liquefação. e) ebulição. 29 34 - ( UNISA / SP ) Considere a tabela abaixo, cujos dados foram obtidos à pressão de 1 atm: Sob pressão de 1 atm e temperatura de 25°C, as substâncias I, II e III apresentam-se, respectivamente, nos estados: a) líquido, líquido e sólido. b) sólido, sólido e sólido. c) líquido, sólido e sólido. d) líquido, líquido e líquido. e) sólido, líquido e sólido. 35 - ( CEFET / MG - 2006 ) Ao se retirar uma garrafa de água do refrigerador, verifica-se que, após certo tempo, exteriormente, ela fica molhada. Isso ocorre, porque a) gotículas de água atravessam poros da garrafa. b) gotículas de vapor d’água se condensam ao encontrarem uma superfície mais fria. c) gotículas de ar, numa temperatura mais elevada, fundem-se na superfície externa da garrafa. d) partículas de vapor d’água atravessam os poros da garrafa e, ao encontrarem a atmosfera, sofrem mudança de fase. 36 - ( CEFET / MG - 2006 ) Referindo-se às propriedades dos estados físicos da matéria, é INCORRETO afirmar que a) a mudança de estado de um material altera o modo como as partículas se organizam e movimentam sem modificar sua natureza. b) os sólidos apresentam máxima organização interna e suas partículas efetuam movimentos de vibração em torno de um ponto de equilíbrio. c) as partículas se encontram mais distantes umas das outras nos líquidos do que nos gases, e as forças de interação entre elas são desprezíveis. d) as partículas que constituem os gases apresentam entre si grandes espaços vazios e fracas forças de interação, favorecendo sua expansão e compressão. 37 - ( UNESP / SP – 2005 ) Nos quadrinhos da tira, a mãe menciona as fases da água conforme a mudança das estações. Entendendo "boneco de neve" como sendo "boneco de gelo" e que com o termo "evaporou" a mãe se refira à transição água e vapor, pode-se supor que ela imaginou a sequencia gelo e água e vapor e água. As mudanças de estado que ocorrem nessa sequencia são a) fusão, sublimação e condensação. b) fusão, vaporização e condensação. c) sublimação, vaporização e condensação. d) condensação, vaporização e fusão. e) fusão, vaporização e sublimação. 30 38 - ( ENEM – 2004 - modificada ) A figura a seguir representa o ciclo da água na Terra. Nela estão representados processos naturais que a água sofre em seu ciclo. Com base no desenho, as nuvens são formadas por minúsculas gotículas de água, que mudança(s) de estado físico ocorre(m) no processo 1 e 2 ? Princípios da Ótica 39 - ( UNITAU / SP ) Um observador A, olhando num espelho plano, vê outro observador B. Se B olhar no mesmo espelho, ele verá o observador A. Este fato é explicado pelo princípio da: a) propagação retilínea da luz; b) independência dos raios luminosos; c) reversibilidade dos raios luminosos; d) da reflexão; e) da refração. 40 - A luz se propaga: a) em linha curva; b) somente no ar; c) num só sentido; d) em linha reta. 41 - Dois raios de luz, que se propagam num meio homogêneo e transparente, se interceptam num certo ponto. A partir deste ponto, pode-se afirmar que: a) os raios luminosos se cancelam; b) mudam a direção de propagação; c) se propagam em trajetórias curvas; d) retornam em sentido opostos; e) continuam se propagando na mesma direção e sentindo que antes. 42 - ( UEL / PR ) Considere as seguintes afirmativas: I. A água pura é um meio translúcido. II. O vidro fosco é um meio opaco. III. O ar é um meio transparente. Sobre as afirmativas acima, assinale a alternativa correta: a) apenas a afirmativa I é verdadeira. b) apenas a afirmativa II é verdadeira. c) apenas a afirmativa III é verdadeira. d) apenas as afirmativas I e a III são verdadeiras. e) apenas as afirmativas II e a III são verdadeiras. 31 43 - ( FGV / RJ – 2006 ) O professor pede aos grupos de estudo que apresentem à classe suas principais conclusões sobre os fundamentos para o desenvolvimento do estudo da Óptica Geométrica. GRUPO I - Os feixes de luz podem apresentar-se em raios paralelos, convergentes ou divergentes. GRUPO II - Os fenômenos de reflexão, refração e absorção ocorrem isoladamente e nunca simultaneamente. GRUPO III - Enquanto num corpo pintado de preto fosco predomina a absorção, em um corpo pintado de branco predomina a difusão. GRUPO IV - Os raios luminosos se propagam em linha reta nos meios homogêneos e transparentes. São corretas as conclusões dos grupos a) I e III, apenas. b) II e IV, apenas. c) II, III e IV, apenas. d) I, III e IV, apenas. e) I, II, III e IV. 44 - Uma lâmpada apagada não pode ser vista no escuro porque: a) ela não é fonte de luz primária mesmo quando acesa; b) ela é uma fonte secundária de luz; c) ela é uma fonte primária de luz; d) o meio não é transparente. Sombra, Penumbra e Eclipse. 45 - A formação da sombra evidencia que: a) a luz se propaga em linha reta. b) a velocidade da luz não depende do referencial. c) a luz sofre refração. d) a luz é necessariamente fenômeno de natureza corpuscular. e) a temperatura do obstáculo influi na luz que o atravessa. 46 - Uma fonte luminosa projeta luz sobre as paredes de uma sala, um pilar intercepta parte desta luz. A penumbra que se observa é devida: a) ao fato de não se propagar a luz em linha reta; b) ao fato de não ser pontual a fonte luminosa; c) aos fenômenos de interferência da luz depois de tangenciar os bordos do pilar; d) aos fenômenos de difração. 47 - ( UFRJ / RJ – 2000 ) Na figura a seguir, F é uma fonte de luz extensa e A um anteparo opaco. Pode-se afirmar que I, II e III são, respectivamente, regiões de a) sombra, sombra e penumbra. b) sombra, sombra e sombra. c) penumbra, sombra e penumbra. d) sombra, penumbra e sombra. e) penumbra, penumbra e sombra. 32 48 - ( FGV / SP ) O porão de uma antiga casa possui uma estreita claraboia quadrada de 100 cm2 de área, que permite a entrada da luz do exterior, refletida difusamente pelas construções que a cercam. Na ilustração, vemos uma aranha, um rato e um gato, que se encontram parados no mesmo plano vertical que intercepta o centro da geladeira e o centro da claraboia. Sendo a claraboia a fonte luminosa, pode-se dizer que, devido à interposição da geladeira, a aranha, o rato e o gato, nesta ordem, estão em regiões de: ( nova regra gramatical --- “claraboia” não tem acento ) a) luz, luz e penumbra. b) penumbra, luz e penumbra. c) sombra, penumbra e luz. d) penumbra, sombra e sombra. e) luz, penumbra e sombra. 49 - Para medir a altura de um prédio, Mônica cravou uma estaca, verticalmente no chão, mediu a estaca, sua sombra e a sombra do prédio. Os valores que encontrou estão indicados na figura a seguir. Calcule a altura do prédio, em m. 50 - Um menino de 1,5 m de altura produz uma sombra de 50 cm. No mesmo instante, um prédio próximo ao menino produz uma sombra de 20 m. Determine a altura do prédio, em metros. 51 - Os eclipses do Sol e da Lua comprovam o princípio da: a) reversibilidade dos raios luminosos; b) independência dos raios luminosos; c) refração da luz; d) propagação retilínea. 52 - Com relação aos "eclipses" está correta a afirmativa: I. São fenômenos celestes de desaparecimento total ou parcial de uma estrela, temporariamente, por interposição do Sol. II. Quando a Lua está alinhada entre o Sol e a Terra, dá-se eclipse do Sol, pois a sombra da Lua se projeta na Terra, ocorrendo a ocultação parcial, ou total, do Sol. III. O eclipse da Lua ocorre quando a Terra se interpõe entre o Sol e a Lua. Com esse alinhamento, a sombra da Terra se projeta na Lua, tornando-a invisível. Assinale o item cuja resposta esteja correta: a) Apenas a afirmativa I. b) Apenas a afirmativa II. c) Somente as afirmativas I e II. d) Somente as afirmativas II e III. e) Todas as afirmativas. 33 53 - ( CEFET / MG - 2010 ) Esta questão refere-se ao texto e à figura que se seguem. “O eclipse total do Sol, ocorrido em 22 de julho de 2009, pôde ser visto da Índia, Nepal, Butão, centro da China e em várias ilhas do Pacífico. Um eclipse parcial também foi visto no Sudeste asiático e em parte da Oceania; tratou-se da penumbra da Lua. Esse foi e será o eclipse total mais longo, com duração máxima de 6 minutos e 43 segundos, acontecido no século XXI.” Durante um eclipse solar, um observador situado na (o) .................... vê .................... . A alternativa que completa, corretamente, as lacuna é a) cone de penumbra, um eclipse total. b) cone de sombra, um eclipse parcial. c) região plenamente iluminada da Terra, o Sol. d) região de sombra própria da Terra, um eclipse total. 54 - ( FCC / Londrina ) Num instante t0, a Lua se interpõe entre a Terra e o Sol. Três observadores p, s e i se encontram na superfície da Terra, todos no hemisfério voltado para o Sol, respectivamente nas regiões de penumbra, de sombra e iluminada. Assim, no instante t0: a) s observa eclipse total, p observa eclipse parcial e i não percebe eclipse do Sol; b) p e s observam eclipse total do Sol, enquanto i não; c) p observa eclipse parcial do Sol, s observa eclipse total da Lua e i não percebe eclipse; d) todos percebem eclipse total do Sol; e) p observa eclipse parcial do Sol, s observa eclipse total do Sol e i observa eclipse parcial da Lua. A cor dos objetos 55 - ( UFPB / PB ) As folhas de uma árvore, quando iluminadas pela luz do Sol, mostram-se verdes porque: a) refletem difusamente a luz verde do espectro solar; b) absorvem somente a luz verde do espectro solar; c) refletem difusamente todas as cores do espectro solar, exceto o verde; d) a visão humana é mais sensível a essa cor. 56 - ( UEFS / BA ) Uma bandeira do Brasil é colocada em um ambiente completamente escuro e iluminada com luz monocromática verde. Nessa situação, ela será vista, por uma pessoa de visão normal, nas cores: a) verde e amarela; b) verde e branca; c) verde e preta; d) verde, preta e branca; e) verde, amarela e branca. 34 57 - ( UFES / ES ) Um objeto amarelo, quando observado em uma sala iluminada com luz monocromática azul, será visto a) Amarelo. b) Azul. c) Preto. d) Violeta. e) Vermelho. 58 - ( UFRN / RN ) Ana Maria, modelo profissional, costuma fazer ensaios fotográficos e participar de desfiles de moda. Em trabalho recente, ela usou um vestido que apresentava cor vermelha quando iluminado pela luz do sol. Ana Maria irá desfilar novamente usando o mesmo vestido. Sabendo-se que a passarela onde Ana Maria vai desfilar será iluminada agora com luz monocromática verde, podemos afirmar que o público perceberá seu vestido como sendo a) verde, pois é a cor que incidiu sobre o vestido. b) preto, porque o vestido só reflete a cor vermelha. c) de cor entre vermelha e verde devido à mistura das cores. d) vermelho, pois a cor do vestido independe da radiação incidente. Referências Bibliográficas ALVARENGA, Beatriz; MÁXIMO, Antônio. Ensino Médio. Curso de Física. São Paulo: Ed. Scipione, 2011 vol. 2. HELOU, Ricardo; BISCUOLA, Gualter; BÔAS, Newton. Ensino Médio. Tópicos de física. São Paulo: Ed. Saraiva, 2007 vol. 2. MARQUES, Nelson L. R; ARAUJO, Ives S. Física térmica. Porto Alegre – UFRGS. Instituto de Física, 2009. MATIAS, Roque; FRATTEZI, André. Física Geral para o Ensino Médio. São Paulo. Ed. Harbra, 2008. Vol. Único. TORRES, Carlos Magno; FERRARO, Nicolau Gilberto; PENTEADO, Paulo Cesar; SOARES, Paulo Toledo. Física: Ciência e Tecnologia. São Paulo: Ed. Moderna, 2001 vol. Único. Acessados em: 02 de fev. 2015 http://www.fatecsp.br/paginas/apostila_laboratorio_20062.pdf - APOSTILA TEÓRICA DE ÓTICA http://www.fisicaevestibular.com.br/optica1.htm http://www.ciencia-cultura.com/pagina_fis/vestibular00/vestibular-fenomenosopticos002.html http://www.tigre.com.br/enciclopedia/artigo/43/instru%E7%F5es_gerais_%C1gua_fria Obs.: os livros citados na referência bibliográfica estão disponíveis para consulta na biblioteca da escola. 35
