Aula 05 - Física - Profº Carlos Alberto

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AULA 05
05: P ROPAGAÇ
ROPAGAÇ ÃO DO CALOR
Passatempo da viagem!!!
a) É um exemplo de convecção térmica e ocorre pelo fato de a água
01. Quando se coloca uma colher de metal numa sopa quente, logo a
ter um calor específico maior do que a areia. Desta forma, a
colher também estará quente. A transmissão de calor através da
temperatura da areia se altera mais rapidamente.
colher é chamada:
b) É um exemplo de condução térmica e ocorre pelo fato de a areia
a) agitação;
b) condução;
c) irradiação;
e a água serem bons condutores térmicos. Desta forma, o calor se
d) convecção.
dissipa rapidamente.
02. A blusa de lã é um bom isolante térmico porque:
c) É um exemplo de irradiação térmica e ocorre pelo fato de a areia
a) é muito espessa;
e a água serem bons condutores térmicos. Desta forma, o calor se
b) retém bastante ar no seu interior;
dissipa rapidamente.
c) impede a passagem da corrente de ar pelo corpo;
d) É um exemplo de convecção térmica e ocorre pelo fato de a água
d) impede a transpiração e a conseqüente diminuição de temperatura
ter um calor específico menor do que a areia. Desta forma, a
do corpo.
temperatura da areia se altera mais rapidamente.
e) É um processo de estabelecimento do equilíbrio térmico e ocorre
pelo fato de a água ter uma capacidade térmica desprezível.
03. 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;
08. A transmissão de calor ocorre sempre:
c) na parte inferior, pois o ar frio é mais denso e desce para o fundo;
a) no vácuo;
d) no meio do refrigerador.
b) entre dois sólidos;
c) no sentido dos corpos de menor temperatura;
d) no sentido dos corpos de maior temperatura.
04. O processo de transmissão de calor que só ocorre no vácuo (onde
não tem ar) é:
a) condução;
b) convecção; c) absorção;
09. (Enem 2002) Numa área de praia, a brisa marítima é uma
d) irradiação.
conseqüência da diferença no tempo de aquecimento do solo e da
05. Para servir uma feijoada na mesa, é melhor colocá-la numa
água, apesar de ambos estarem submetidos às mesmas condições
panela de:
de irradiação solar. No local (solo) que se aquece mais
a) alumínio;
b) ferro;
c) cobre;
rapidamente, o ar fica mais quente e sobe, deixando uma área de
d) barro.
baixa pressão, provocando o deslocamento do ar da superfície que
está mais fria (mar).
06. Ao misturarmos num copo água gelada com água na temperatura
À
ambiente, com o objetivo de bebê-la, devemos:
noite,
ocorre
um
a) misturar de qualquer modo;
processo inverso ao que
b) colocar a água quente sobre a água fria;
se verifica durante o dia.
c) colocar primeiro a água fria e depois a quente;
Como a água leva mais
d) colocar a água fria após a água quente, para obtermos uma melhor
tempo para esquentar (de
mistura.
dia), mas também leva
mais tempo para esfriar
07. (PUCSP 2000) Observe as figuras a seguir sobre a formação das
(à noite), o fenômeno
brisas marítima e terrestre.
noturno (brisa terrestre)
pode ser explicado da seguinte maneira:
Durante o dia, o ar próximo à areia da praia se aquece mais
rapidamente do que o ar próximo à superfície do mar. Desta forma o
a) O ar que está sobre a água se aquece mais; ao subir, deixa uma
ar aquecido do continente sobe e
área de baixa pressão, causando um deslocamento de ar do
o ar mais frio do mar desloca-se
continente para o mar.
para o continente, formando a
b) O ar mais quente desce e se desloca do continente para a água,
brisa marítima. À noite, o ar
a qual não conseguiu reter calor durante o dia.
sobre
permanece
c) O ar que está sobre o mar se esfria e dissolve-se na água; forma-
aquecido mais tempo do que o ar
se, assim, um centro de baixa pressão, que atrai o ar quente do
sobre o continente, e o processo
continente.
se inverte. Ocorre então a brisa
d) O ar que está sobre a água se esfria, criando um centro de alta
terrestre.
pressão que atrai massas de ar continental.
o
oceano
e) O ar sobre o solo, mais quente, é deslocado para o mar,
equilibrando a baixa temperatura do ar que está sobre o mar.
Dentre as alternativas a seguir, indique a que explica, corretamente, o
fenômeno apresentado.
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10. Colocando-se a mão para fora da janela de um automóvel em
b) diminuir a concentração de vapor de água junto à pele,
movimento, ela esfria rapidamente. Isto se deve a:
aumentando a velocidade de evaporação do suor.
a) estar mais frio fora do que dentro do carro;
c) diminuir a velocidade de evaporação do suor, mantendo-o mais
b) à convecção que acelera a troca de calor;
tempo em contato com a pele para que esta se resfrie.
c) irradiação que é acelerada pelo movimento;
d) reduzir a temperatura do ambiente.
d) condução de calor da mão para o ar.
e) aumentar a temperatura do ambiente, acelerando, assim, a
velocidade de evaporação do suor.
11. Nos líquidos, o calor se propaga por:
a) condução interna;
18. Numa noite fria, preferimos usar cobertores de lã para nos
b) convecção;
cobrirmos. No entanto, antes de deitarmos, mesmo que existam
c) condução externa;
vários cobertores sobre a cama, percebemos que ela está fria, e
d) irradiação.
somente nos aquecemos depois que estamos sob os cobertores há
algum tempo. Isso se explica por que:
12. Um cobertor de lã tem por função:
a) o cobertor de lã não é um bom absorvedor de frio, mas nosso
a) dar calor ao corpo;
corpo sim.
b) impedir a entrada do frio;
b) o cobertor de lã só produz calor quando está em contato com
c) reduzir a transferência de calor do corpo para o exterior;
nosso corpo.
d) comunicar sua temperatura ao corpo.
c) o cobertor de lã não é um aquecedor, mas apenas um isolante
térmico.
13. Uma lareira aquece uma sala:
d) enquanto não nos deitamos, existe muito frio na cama que será
a) por irradiação e convecção;
absorvido pelo nosso corpo.
b) exclusivamente por convecção;
e) a cama, por não ser de lã, produz muito. frio e a produção de
c) principalmente por condução;
calor pelo cobertor não é suficiente para seu aquecimento sem a
d) exclusivamente por condução.
presença humana.
14. A Terra recebe energia do Sol graças a:
19. Uma garrafa térmica é feita de vidro espelhado para:
a) condução do calor;
a) evitar a perda de calor por convecção.
b) convecção de energia térmica;
b) facilitar que o calor seja conduzido para o seu interior,
c) reflexão do calor;
aumentando a temperatura do líquido contido na garrafa.
d) irradiação do calor;
c) evitar a fuga de vapor de água.
d) refletir a radiação infravermelha.
e) permitir o rápido equilíbrio térmico com o meio exterior.
15. Num planeta completamente desprovido de fluidos apenas pode
ocorrer propagação de calor por:
a) convecção e condução;
20. Os iglus, embora feitos de gelo, possibilitam aos esquimós neles
b) convecção e irradiação;
residirem porque:
c) condução e irradiação;
a) o calor específico do gelo é maior do que o da água;
d) irradiação;
b) o calor específico do gelo é extraordinariamente pequeno,
e) convecção;
comparado ao da água;
c) a capacidade térmica do gelo é muito grande;
16. Um ventilador de teto, fixado acima de uma lâmpada
d) o gelo não é um bom condutor de calor;
incandescente, apesar de desligado, gira lentamente algum tempo
e) a temperatura externa é igual à interna;
após a lâmpada estar acesa. Esse fenômeno é devido à:
a) convecção do ar aquecido;
21. Tocando com a mão num objeto metálico à temperatura
b) condução da luz e do calor;
ambiente, notamos que parece mais frio que um objeto de madeira
c) irradiação da luz e do calor;
à mesma temperatura.
d) reflexão da luz;
a) realmente a madeira é sempre mais quente à temperatura
e) polarização da luz;
ambiente;
17. A finalidade da utilização de um ventilador para diminuir a
b) os metais custam muito a entrar em equilíbrio térmico com o
sensação de "calor" é:
ambiente;
a) aumentar a concentração de vapor de água junto à pele,
c) os metais são sempre mais frios que a temperatura ambiente;
resfriando-a.
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d) o calor que a mão fornece se escoa rapidamente a todo o metal,
o
devido a sua grande condutibilidade térmica;
5,0 x 10-5 cal/(s cm °C). Calcule a quantidade de calor, por unidade
C. O material de que é feito a roupa tem condutividade térmica de
de área, perdida pela pele desta pessoa em uma hora. Dê a
Para brincar um pouco mais!!!
resposta em cal/cm2.
22. (MACKENZIE 96) A figura I mostra uma barra metálica de secção
regime
27. (COVEST) Deseja-se isolar termicamente uma sala de modo
estacionário através da barra, de um extremo para outro, em 2
que as paredes devem permitir uma transmissão máxima de calor,
minutos.
Em seguida, a barra é cortada ao meio no sentido
por unidade de área, de 10 W/m2. Sabendo-se que o interior da sala
transversal e os dois pedaços são soldados como representa a figura
é mantido à temperatura de 20 °C e o exterior ating e uma
II. O tempo necessário para que 10cal fluam entre os extremos da
temperatura máxima de 35 °C, calcule a espessura mí nima de lã,
barra assim formada é:
em centímetros, que deve ser usada nas paredes. O coeficiente de
a) 4 minutos
condutividade térmica da lã é k = 0,04 W/m⋅K.
transversal quadrada. Suponha que 10cal fluam
em
b) 3 minutos
c) 2 minutos
28. (UFRN 99) A figura adiante, que representa, esquematicamente,
d) 1 minuto
um corte transversal de uma garrafa térmica, mostra as principais
e) 0,5 minuto
características do objeto: parede dupla de vidro (com vácuo entre as
duas partes), superfícies interna e externa espelhadas, tampa de
23. (MACKENZIE 98) No interior de um recipiente adiabático de
material isolante térmico e revestimento externo protetor.
capacidade térmica desprezível, colocamos 500g de gelo (calor
latente de fusão=80cal/g) a 0°C e um corpo de ferro a 50°C, como
mostra a figura a seguir. Após 10 minutos, o sistema atinge o
equilíbrio térmico e observa-se que 15g de gelo foram fundidos. O
fluxo de calor que passou nesse tempo pela secção S foi de:
a) 2 cal/s
b) 4 cal/s
c) 5 cal/s
A garrafa térmica mantém a temperatura de seu conteúdo
d) 6 cal/s
praticamente constante por algum tempo. Isso ocorre porque:
e) 7 cal/s
A.
as trocas de calor com o meio externo por radiação e
condução são reduzidas devido ao vácuo entre as paredes
24. (PUCCAMP 2000) Admita que o corpo humano transfira calor
e as trocas de calor por convecção são reduzidas devido às
para o meio ambiente na razão de 2,0kcal/min. Se esse calor pudesse
superfícies espelhadas.
ser aproveitado para aquecer água de 20°C até 100°C , a quantidade
B.
as trocas de calor com o meio externo por condução e
de calor transferido em 1,0 hora aqueceria uma quantidade de água,
convecção são reduzidas devido às superfícies espelhadas
em kg, igual a
e as trocas de calor por radiação são reduzidas devido ao
Adote: Calor específico da água = 1,0 cal/g°C
vácuo entre as paredes.
a) 1,2
C.
as trocas de calor com o meio externo por radiação e
b) 1,5
condução são reduzidas pelas superfícies espelhadas e as
c) 1,8
trocas de calor por convecção são reduzidas devido ao
d) 2,0
vácuo entre as paredes.
e) 2,5
D.
as trocas de calor com o meio externo por condução e
convecção são reduzidas devido ao vácuo entre as paredes
25. (COVEST) A área total das paredes externas de uma geladeira é
e as trocas de calor por radiação são reduzidas pelas
4,0 m2, e a diferença de temperatura entre o exterior e o interior da
superfícies espelhadas.
geladeira é 25 oC. Se a geladeira tem um revestimento de poliestireno
com 25 mm de espessura, determine a quantidade de calor que flui
29. (PUCCAMP 2000) Admita que o corpo humano transfira calor
através das paredes da geladeira durante 1,0 h, em watt-hora. A
para o meio ambiente na razão de 2,0kcal/min. Se esse calor
condutividade térmica do revestimento de poliestireno é 0,01 W/(m
pudesse ser aproveitado para aquecer água de 20°C a té 100°C, a
°C).
quantidade de calor transferido em 1,0 hora aqueceria uma
quantidade de água, em kg, igual a:
26. (COVEST) Uma pessoa, cuja pele está a 36 °C, está usando uma
a) 1,2
roupa de frio de 5 mm de espessura, em um ambiente que está a 11
b) 1,5
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ROPAGAÇ ÃO DO CALOR
c) 1,8
d) 2,0
GABARITO
e) 2,5
01.
B
02.
B
03.
B
04.
D
05.
D
06.
D
07.
E
08.
C
09.
A
10.
B
11.
B
12.
C
30. (MACKENZIE-SP) Encostado em um dos lados de uma placa de
13.
A
14.
D
15.
C
16
A
17
B
18
C
cobre, temos vapor de água a 100 °C, e encostado do outro lado
19.
D
20.
D
21.
D
22.
E
23.
A
24.
B
dessa mesma placa, temos gelo a 0 °C. Considere que o calor
25.
40
26.
09
27.
06
28.
D
29.
B
30.
C
somente pode se propagar do vapor para o gelo e que o sistema se
31.
405
32.
1,25
encontra ao nível do mar. Sabendo que em 1,0 minuto são fundidos
90 g de gelo e que não há variação de temperatura, o fluxo de calor
que atravessa a placa é de:
(Dados: calor latente de vaporização da água = 540 cal/g e calor
latente de fusão da água = 80 cal/g)
a) 80 cal/s
b) 100 cal/s
c) 120 cal/s
d) 140 cal/s
e) 160 cal/s
31. (OLIMPÍADA BRASILEIRA DE FÍSICA) Uma extremidade de
uma barra de metal, de 5,0 cm2 de seção transversal e 50 cm de
comprimento, é mantida a 100 °C, e a outra extremid ade está em
contato com gelo fundente (dados: condutividade do metal
0,9
cal/cm⋅s °C; calor latente de fusão do gelo 80 cal/g).
Desprezando perda de energia por irradiação, quantos gramas de
gelo fundirá em 1 h?
32. (OLIMPÍADA BRASILEIRA DE FÍSICA) Um coletor de energia
solar para aquecimento de água consiste de uma caixa com parede
de vidro e fundo pintado de preto, que
funciona como uma estufa. A luz solar
penetra pela parede transparente de
vidro e a energia é absorvida pelo fundo
negro, aquecendo-o. Essa energia é
então transferida para a água, que passa
dentro do coletor através de canos
dispostos em vai-e-vem, aquecendo-a.
Considere um sistema semelhante a esse no qual a água de um
reservatório de 450 litros, termicamente isolado, inicialmente a 19 °C,
circula continuamente através desse dispositivo e atinge 39 °C após 8
horas de exposição solar. Desprezando as perdas de energia para o
ambiente, qual é a potência média, em kW, desse coletor de energia
solar?
(Dados: calor específico da água = 4,0 x 103 J/kg °C; densidade da
água = 1,0 kg/l)
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