Física com o BF

É um fato conhecido do cotidiano que uma garrafa de água ou uma lata de cerveja, quando esquecidas no congelador, aumentam de volume, podendo causar danos irreversíveis ao recipiente, conforme ilustrado na imagem abaixo. Esse fenômeno está relacionado à dilatação anômala da água, caracterizado pelo processo atípico pelo qual a água aumenta de volume com a diminuição de sua temperatura, entre 0°C e 4°C.

Suponha que você coloque no congelador uma garrafa PET, completamente cheia com 2L de água, de modo que a água resfrie de 4°C até 0°C. Nesse resfriamento, você observa que o volume de água aumentou de 0,4mL devido à dilatação anômala da água. Desprezando a contração térmica da garrafa, e supondo constante o coeficiente de dilatação volumétrica da água nesse intervalo de temperatura, é correto afirmar que o seu valor numérico é dado por

Um cubo de lado L e densidade d flutua em um líquido, banho térmico, de densidade D>d com parte de seu volume submerso. O cubo é feito de material cujo coeficiente de dilatação linear é X, ao passo que o fluido apresenta coeficiente de dilatação volumétrica Y. O sistema cubo e fluido é aquecido de tal maneira que o cubo mantém inalterada a sua cota submersa, medida a partir da base inferior do cubo à superfície livre do líquido. Sabendo que a variação de temperatura sofrida pelo sistema é igual a T com XT<<1 e que, durante o processo de aquecimento, o cubo mantém sua forma paralelepipédica, a relação entre X e Y para que esta condição sobre a cota submersa ocorra é

(1+x)ⁿ≈1+nx para x⩽1

A calibração de uma proveta de vidro, de volume 500 mL, foi efetuada para a temperatura de 20°C.

Considerando o coeficiente de dilatação linear desse vidro igual a a diferença entre o volume de 500 Ml indicado pela proveta na temperatura de 25°C e o volume real do líquido nela contido, a essa mesma temperatura, é, aproximadamente,

A grande ilha de São Luís encanta por sua beleza arquitetônica, lenda e história. São Luís é cercada por várias praias com águas mornas ao longo do ano. Esta capital maranhense, Patrimônio Cultural da Humanidade, desde 1997, sempre tem recebido muitos visitantes por suas ruas centenárias de paralelepípedos, casarões de azulejos coloniais e grandes cenários literários.

http://portal.iphan.gov.br/pagina/detalhes/346/ >. Acesso em: 01 de agosto de 2023.

Considere que um paralelepípedo das ruas da cidade seja de alumínio, que possui coeficiente de dilatação linear, α = 24×10^−5∘ C⁻¹, e que tenha, a 40°C, arestas iguais a 20,0 cm, 10,0 cm e 6,0 cm.

Qual será o volume, em cm³, do paralelepípedo a 0,0°C?

Inicialmente, um poste, fabricado com material de coeficiente de dilatação volumétrica γ, tem as dimensões indicadas na figura, estando o ponto A fixo. Ao ser submetido a um aumento de temperatura T, o ponto B é deslocado de:

Nos pratos de uma balança de braços iguais são colocados dois recipientes de mesmas dimensões, de massas iguais, transparentes e termicamente indilatáveis, contendo volumes iguais de um mesmo líquido, como mostra a figura.

No prato da esquerda, o líquido está na temperatura θ₁ e, no da direita, na temperatura θ₂. Verifica-se que a balança só permanece em equilíbrio quando se coloca um contrapeso no prato da esquerda.

Nesse caso, as temperaturas θ₁ e θ₂ são tais que

Um técnico de laboratório realizou um teste com uma amostra de petróleo, de coeficiente de dilação volumétrica 9⋅10⁻⁴ °C⁻¹, enchendo totalmente um recipiente de vidro, de coeficiente de dilatação linear 9⋅10⁻⁶ °C⁻¹, com a substância e elevou a temperatura do sistema até um valor T.

Nestas condições, é correto afirmar que:

Em um laboratório industrial, existe um recipiente de vidro que está completamente cheio com um volume V de mercúrio a 20°C. Determine, aproximadamente, o percentual do volume de mercúrio que extravasa, em função de V, quando o conjunto é aquecido a 140°C.

Dados: Coeficiente de dilatação linear do mercúrio = 61,0×10^−6∘ C⁻¹

Coeficiente de dilatação linear do vidro = 9,0×10^−6∘ C⁻¹

No estudo da dilatação térmica dos líquidos devem ser considerados três fatores:

– a dilatação real do líquido (D_líq );

– a dilatação aparente do líquido (D_ap );

– a dilatação do recipiente (D_recip ).

A relação desses fatores está corretamente expressa em

No estudo da dilatação térmica dos líquidos devem ser considerados três fatores:

– a dilatação real do líquido (D_líq );

– a dilatação aparente do líquido (D_ap );

– a dilatação do recipiente (D_recip ).

A relação desses fatores está corretamente expressa em

Uma fábrica de fuselagens, que utiliza o procedimento de rebitagem na linha de montagem, funciona regularmente desde o ano de 1998. Naquele ano, a temperatura média local era de 24°C. Uma das partes da fuselagem não apresenta nenhuma alteração de dilatação por conta da variação de temperatura. Nela são feitos pequenos furos para a inserção de rebites, que entram sem folga alguma. Entretanto, no ano de 2023, com a temperatura média local de 24,8°C, a produção precisou ser paralisada por conta de problemas com a inserção dos rebites.

Considerando que os rebites utilizados são de zinco, cujo coeficiente de dilatação linear é 26⋅10^−6∘ C⁻¹, é correto afirmar que eles

Em um instituto de análises físicas, uma placa de determinado material passa por um teste que verifica o percentual de variação de sua área ao ser submetida a aumento de temperatura. Antes do teste, a placa, que tem área igual a 3,0×10³ cm² encontra-se a 20 °C; ao ser colocada no forno, sua temperatura atinge 60 °C. Sabe-se que o coeficiente de dilatação linear do material que a constitui é igual a 1,5×10^−5∘ C⁻¹

Nesse teste, o percentual de variação da área da placa foi de:

Em uma forma de esterilização, com dimensões de 20 cm×40 cm desprezando a altura da borda, feita de um material cujo coeficiente de dilatação linear α = 10⋅10^−6∘ C⁻¹ tem a temperatura alterada de 90°C para 10°C respectivamente. Determine a área total final, após a variação de temperatura.

A figura mostra uma chapa metálica circular oca de raio externo igual a a e raio interno igual a b. b. b. Uma experiência mostra que, para uma variação da temperatura da chapa de ΔT, o raio externo sofre uma variação igual a Δa>0. Sabendo-se que a = 3⋅b, pode se afirmar que, para a mesma variação da temperatura, a variação do raio interno (Δb) está dada pela relação:

Um bloco cúbico condutor possui coeficiente de dilatação linear de 1,25⋅10⁻⁵ºC⁻¹. Sabendo que o bloco foi aquecido e a sua temperatura variou de 200 °C, pode-se afirmar que o bloco teve um aumento da sua área superficial em

Luiz, um paisagista de jardins, quer utilizar placas quadradas, de lado L, de um material, cujo coeficiente de dilatação linear é α para fazer um caminho para pedestres em um jardim. Sabendo que a temperatura das placas no momento da construção do caminho é 18^∘ C e que em dias mais quentes pode atingir a temperatura de 38^∘ C, a distância entre as placas para que uma placa não toque na outra devido à dilatação térmica deve ser maior que:

Em geral, ao aquecer um corpo, ele passa por um aumento no seu volume e isso é bem utilizado na indústria. Para passar determinada peça de metal por um suporte na forma de anel muito justo, é possível aquecer esse anel e, devido ao aumento de seu volume, passar a esfera e após a temperatura voltar ao valor inicial, os dois ficam bem presos.

Imagine que um anel apresenta área interna de 20 cm² e para que uma peça passe por seu interior precisa atingir área de 20,8 cm². Considere que o determinado material tenha um coeficiente de dilatação linear de 25⋅10^−6∘ C⁻¹ e que para a variação de temperatura não ocorra mudança de estado físico da peça em questão.

Nesse contexto calcule qual deverá ser a variação de temperatura imposta ao material para que seja possível atravessar a peça pretendida por dentro do anel.

Desertos são locais com temperaturas elevadas, extremamente áridos e de baixa umidade relativa do ar.

O deserto do Saara, por exemplo, apresenta uma elevada amplitude térmica. Suas temperaturas podem ir de −10^∘ C até 50^∘ C ao longo de um único dia.

Uma chapa de ferro, cujo coeficiente de dilação linear é igual a 1,2⋅10⁻⁵ °C⁻¹, é aquecida sendo submetida a uma variação de temperatura, que representa a amplitude térmica do deserto do Saara, no exemplo dado anteriormente.

Considerando sua área inicial igual a 5m², o aumento de sua área, em m², é de

Um estudante mede o comprimento de uma haste de cobre com uma trena de aço a 20,0 °C e encontra 95,0 cm. Suponha que, ao realizar nova medida, a haste de cobre e a trena estejam a uma temperatura de –15,0 °C.

Dados:

Coeficiente de dilatação superficial do cobre: 34,0×10^−6∘ C⁻¹;

Coeficiente de dilatação volumétrica do aço: 33,0×10^−6∘ C⁻¹.

Considerando as condições e os dados informados no enunciado, o valor da medida encontrada pelo estudante será

Considere o campo gravitacional uniforme.

As três placas de um mesmo material metálico, A, B e C, representadas na figura abaixo são submetidas a um mesmo aumento na temperatura.

Assumindo que todas as placas inicialmente estejam em equilíbrio térmico entre si, o maior aumento na dimensão paralela ao eixo x e o maior aumento na área ocorrem, respectivamente, nas placas

Duas barras lineares, A e B, de coeficientes de dilatação α_A e α_B, respectivamente, ambas de comprimento inicial igual a L₀, são dispostas vertical e paralelamente. Desse modo, ficam separadas por uma distância horizontal também igual a L₀, conforme a figura a seguir.

Eleva-se, então, a temperatura das duas barras em ∆θ. Nesse momento, é fixada sobre as barras, nos pontos 1 e 2, uma plataforma, formando um plano inclinado, sobre o qual um bloco de dimensões desprezíveis é abandonado, a partir do repouso, no ponto 1, como ilustra a figura seguinte.

Entre o bloco e a superfície da plataforma, os coeficientes de atrito, estático e cinético são iguais a μ. Considere que a temperatura das barras permaneça constante durante todo movimento do bloco e que no local a aceleração da gravidade seja igual a g. Nessas condições, a velocidade do bloco ao passar pelo ponto 2, vale:

Pontes geralmente são construídas com segmentos que, dentre várias outras funções, servem para impedir que dilatações térmicas danifiquem suas estruturas. A figura a seguir destaca como se dá a junção dos segmentos de uma ponte.

Considere que o comprimento de um desses segmentos da ponte varie linearmente em função da temperatura, conforme descrito no gráfico.

Com base nos dados apresentados no gráfico, conclui-se que, dada uma variação de temperatura de 20°C, o segmento da ponte dilatará em

Ao se aquecer, em 200 ºC, uma esfera de tungstênio, seu volume aumentou 0,27% em relação ao volume inicial.

Nesse mesmo aquecimento, o diâmetro dessa esfera aumentou, em relação ao diâmetro inicial,

Considere uma barra longa obtida pela soldagem de outras duas barras menores de mesmas secções retas, feitas com dois materiais homogêneos, A e B, sendo que o comprimento da barra feita com o material A é maior do que o comprimento da feita com o material B. A barra longa é apoiada sobre uma cunha exatamente no ponto de junção dos diferentes materiais, conforme mostra a figura a seguir, e fica em equilíbrio nesta posição. A aceleração gravitacional é g e todo o conjunto se encontra a uma mesma temperatura T₀.

A respeito do descrito, analise as afirmativas a seguir.

I. Metade da massa da barra longa é devida ao material A, e a outra metade ao material B.

II. O material B é mais denso do que o material A.

III. Se o material A possuir maior coeficiente de dilatação térmica que o material B e se considerarmos que o ponto de junção dos materiais continua sempre sobre a cunha, um aumento na temperatura da barra longa fará com que ela gire no sentido anti-horário.

É(são) CORRETA(S) apenas a(s) afirmativa(s):

Um professor montou um experimento com dois pêndulos simples, com fios de mesmo comprimento. Os pêndulos se mantiveram perfeitamente síncronos, cada qual com período de 2s, em um dia cuja temperatura local era de 10°C. Num outro dia, passados alguns minutos, notou-se que os pêndulos perdiam a sincronicidade. O professor associou tal fenômeno á variação de temperatura local, já que o termômetro do laboratório marcava 30°C naquele dia e que o coeficiente de dilatação térmica dos fios era de a₁ = 2×10^−5∘ C⁻¹ e a₂ = 7×10^−5∘ C⁻¹.

Assinale a alternativa que contém a melhor estimativa do intervalo de tempo entre o início do movimento e o instante em que os pêndulos apresentaram uma defasagem de meio ciclo pela primeira vez.

Uma barra fina de alumínio, de massa m = 0,10 kg, foi apoiada na posição horizontal entre duas paredes verticais. Em um dia de inverno, na condição de equilíbrio térmico com a temperatura ambiente (aproximadamente 15°C), a barra possui comprimento L e fica no limite de deslizar verticalmente pelas paredes. Em um dia típico de verão, condição de equilíbrio térmico (aproximadamente 35°C), é possível notar que a barra está mais rígida, devido ao aumento da força F exercida pelas paredes nas extremidades da barra, cuja área da seção reta é igual a A. Em engenharia, a razão F/A é denominada “tensão”, e é calculada por meio da expressão F / A = Y(ΔL / L), onde Y é o módulo de Young do material (em unidades de Pa). Assinale a opção que apresenta ao valor mais próximo da razão F/A em pascal, exercida pelas paredes sobre as extremidades da barra de alumínio que é responsável, exclusivamente, pelo impedimento da dilatação da barra.

Dados: Y_Aℓ = 7,0×10¹⁰ Pa; a_Aℓ = coeficiente de dilatação linear do Alumínio = 2,4×10^−5∘ C⁻¹, e considere desprezível a variação da área da seção reta da barra para essa variação de temperatura.

Sejam dois bastões, A e B, feitos de metais diferentes. Seus coeficientes de dilatação térmica linear são tais que o coeficiente de A vale o dobro do coeficiente de B. Inicialmente, A e B têm o mesmo comprimento.

Após sofrerem, simultaneamente, o mesmo aumento de temperatura, a razão entre o novo comprimento de A e o novo comprimento de B será

Na(s) questão(ões), as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use g = 10 m/s² para o módulo da aceleração gravitacional.

Uma barra metálica retilínea tem um comprimento inicial L₀, a uma temperatura T₀. O material do qual a barra é feita tem um coeficiente de dilatação linear térmico de valor α = 5×10⁻⁶°C⁻¹. Considerando as informações apresentadas, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da variação de temperatura ΔT necessária para que essa barra apresente uma variação ΔL em seu comprimento igual a 0,2% de seu comprimento inicial.

Em um laboratório de alta tecnologia, um cientista desenvolveu resistores cujos valores de resistência elétrica são descritos por funções matemáticas que dependem, única e exclusivamente, da temperatura T ambiente (em Kelvin). A figura a seguir mostra um circuito elétrico que possui três desses resistores e uma fonte de corrente contínua.

Nesse circuito elétrico, os valores dos resistores A e B são obtidos, respectivamente, pelas expressões R_A(T) = T² e R_B(T) = T. Desprezando-se quaisquer efeitos de supercondutividade e semicondutividade a baixas temperaturas, qual o valor correto da temperatura ambiente, quando a corrente elétrica que passa em cada resistor associado em paralelo é de 1 A?

Na construção da ferrovia de 1.284 km, que ligará Maracaju-MS, principal produtor de grãos de Mato Grosso do Sul, ao Porto de Paranaguá-PR, serão utilizados trilhos de 6 metros de comprimento (à temperatura de 20 °C). Para que a dilatação desses trilhos não danifique a ferrovia em dias quentes, é necessário que os trilhos sejam montados com uma certa distância entre eles. Considerando-se que a temperatura máxima atingida pelos trilhos, no dia mais quente já registrado, seja de 60 °C, e que, nessa temperatura, os trilhos encostem um no outro, quantos trilhos de aço, cujo coeficiente de dilatação linear é 1,25×10⁻⁵(^∘ C)⁻¹, são necessários para construir os dois carris paralelos dessa ferrovia?

Analise o gráfico que mostra o comportamento de uma substância durante seu aquecimento e resfriamento.

O estado gasoso durante o aquecimento e o equilíbrio entre as fases sólida e líquida durante o resfriamento são observadas, respectivamente, nos intervalos de números

O seguinte gráfico foi extraído de uma região do diagrama de fases da água. Nas condições acima da linha azul, a água se encontra no estado líquido e abaixo dessa linha a água estará na condição de vapor.

Sabendo que, em condições normais de uso, o interior de uma panela de pressão pode chegar a 2×10⁵ Pa a temperatura máxima que a água, em estado líquido, pode atingir no interior da panela é de

A autoclave, um equipamento de esterilização de objetos por meio de vapor de água em alta temperatura e pressão, foi inventada por Charles Chamberland, a pedido de Louis Pasteur. A figura a seguir mostra a curva da pressão máxima de vapor da água em função da temperatura. Para temperaturas e pressões do lado esquerdo da curva, a água encontra-se na fase líquida; do lado direito, a água está na fase de vapor. Nos pontos sobre a curva, as fases líquida e de vapor coexistem. A pressão de funcionamento de uma determinada autoclave é p = 3,0 atm. Se toda a água está na fase de vapor, o que se pode dizer sobre a sua temperatura θ?

Dado: 1,0 atm = 100 kPa.

Um bloco em forma de paralelepípedo encontra-se sobre uma superfície plana de gelo abaixo de 0 °C. Para arrastar o referido objeto, um trabalhador percebeu que essa tarefa poderia ser mais fácil se colocasse a face de menor área do objeto em contato com o gelo. A referida situação deve-se

Qualquer substância pode ser encontrada nos estados (ou fases) sólido (S), líquido (L) ou gasoso (G), dependendo das condições de pressão (p) e temperatura (T) a que está sujeita. Esses estados podem ser representados em um gráfico p×T, conhecido como diagrama de fases, como o mostrado na figura abaixo, para uma substância qualquer.

As regiões de existência de cada fase estão identificadas por (S), (L) e (G) e os pontos a,b,c e d indicam quatro estados distintos de (p,T).

Considere as seguintes afirmações.

I. A substância não pode sublimar, se submetida a pressões constantes maiores do que p_a.

II. A substância, se estiver no estado b, pode ser vaporizada por transformações isotérmicas ou isobáricas.

III. A mudança de estado $\mathrm{c}\to \mathrm{d}$ é isobárica e conhecida como solidificação.

Quais estão corretas?

Entre as grandezas físicas que influenciam os estados físicos das substâncias, estão o volume, a temperatura e a pressão. O gráfico abaixo representa o comportamento da água com relação aos estados físicos que ela pode ter. Nesse gráfico é possível representar os estados físicos sólido, líquido e gasoso. Assinale a alternativa que apresenta as grandezas físicas correspondentes aos eixos das abscissas e das ordenadas, respectivamente.

Quando um patinador desliza sobre o gelo, o seu deslizamento é facilitado, sendo o atrito diminuído, porque parte do gelo se transforma em água. Se o gelo se encontra a uma temperatura inferior a 0^∘ C, isso ocorre porque

Observe os diagramas de fases de duas substâncias diferentes.

Marque a opção CORRETA .

Observe o gráfico a seguir.

Uma máquina de café expresso possui duas pequenas caldeiras mantidas sob uma pressão de 1,0 MPa. Duas resistências elétricas aquecem separadamente a água no interior das caldeiras até as temperaturas T_A^∘ C, na caldeira com água para o café, e T_B^∘ C, na caldeira destinada a produzir vapor d’água para aquecer leite. Assuma que a temperatura do café na xícara, T_C^∘ C, não deve ultrapassar o ponto de ebulição da água e que não há perdas térmicas, ou seja, T_C = T_A. Considerando o diagrama de fases no gráfico acima, quanto vale, aproximadamente, o menor valor, em kelvins, da diferença T_B−T_A?

Dado: 1,0 atm = 0,1 MPa.

A panela de pressão permite que os alimentos sejam cozidos em água muito mais rapidamente do que em panelas convencionais. Sua tampa possui uma borracha de vedação que não deixa o vapor escapar, a não ser através de um orifício central sobre o qual assenta um peso que controla a pressão. Quando em uso, desenvolve-se uma pressão elevada no seu interior. Para a sua operação segura, é necessário observar a limpeza do orifício central e a existência de uma válvula de segurança, normalmente situada na tampa.

O esquema da panela de pressão e um diagrama de fase da água são apresentados a seguir.

A vantagem do uso de panela de pressão é a rapidez para o cozimento de alimentos e isto se deve

Dois objetos de materiais, massas e temperaturas diferentes foram colocados no interior de um calorímetro ideal de capacidade térmica desprezível e, após certo tempo, atingiram o equilíbrio térmico. É indubitável que, ao fim desse processo,

A fritura de alimentos é um processo térmico que ocorre a temperaturas altas, aproximadamente a 170^∘ C. Nessa condição, alimentos ricos em carboidratos e proteínas sofrem uma rápida desidratação em sua superfície, tornando-a crocante. Uma pessoa quer fritar todas as unidades de frango empanado congelado de uma caixa. Para tanto, ela adiciona todo o conteúdo de uma vez em uma panela com óleo vegetal a 170^∘ C. cujo volume é suficiente para cobrir todas as unidades. Mas, para sua frustração, ao final do processo elas se mostram encharcadas de óleo e sem crocância.

As unidades ficaram fora da aparência desejada em razão da

Em um posto de combustível, o preço do litro da gasolina é de R$3,999 e do álcool, R$2,499 Sabendo que os poderes caloríficos típicos e aproximados da gasolina e do álcool são, respectivamente, 7200 e 4600 kcal / litro, qual das alternativas abaixo apresenta o combustível com melhor custo-benefício e sua respectiva justificativa?

A calorimetria analisa os problemas enfrentados na troca de calor em sistemas de temperaturas diversas no interior de recipientes isolados, ou não, do meio exterior. Os calorímetros isotérmicos são aqueles em que idealmente não há variação de temperatura durante a experiência, ocorrendo apenas a variação no fluxo de calor. Considere um calorímetro de capacidade térmica igual a 300,0cal /^∘ C contendo 200,0 g de água a 20^∘ C, cujo calor específico é igual a 1,0cal / g^∘ C. Um bloco de massa igual a 1,0 kg feito de um material cujo calor específico é igual a 0,25cal / g^∘ C está a uma temperatura de 50^∘ C e é colocado no interior do calorímetro com água.

Nessas condições, a temperatura final atingida pelo sistema isotermicamente isolado, em °C, é igual a

Dois corpos, inicialmente com temperaturas diferentes, são isolados termicamente do ambiente, mas postos em contato térmico um com o outro, de modo que possam trocar calor entre si. Ao atingir equilíbrio térmico, um dos corpos ganhou uma quantidade de calor Q. Considerando corretamente os sinais das quantidades de calor, é correto afirmar que a soma do calor cedido por um corpo com o recebido pelo outro é

A conservação de alguns tipos de alimentos é feita mantendo-os a baixas temperaturas. Os refrigeradores realizam essa tarefa como uma máquina térmica cíclica, retirando energia de uma fonte à baixa temperatura (interior do refrigerador) e rejeitando-a para uma fonte à alta temperatura (exterior do refrigerador). A respeito do funcionamento dessa máquina térmica, é correto afirmar:

A invenção da geladeira proporcionou uma revolução no aproveitamento dos alimentos, ao permitir que fossem armazenados e transportados por longos períodos. A figura apresentada ilustra o processo cíclico de funcionamento de uma geladeira, em que um gás no interior de uma tubulação é forçado a circular entre o congelador e a parte externa da geladeira. É por meio dos processos de compressão, que ocorre na parte externa, e de expansão, que ocorre na parte interna, que o gás proporciona a troca de calor entre o interior e o exterior da geladeira.

Disponível em: http://home.howstuffworks.com. Acesso em: 19 out. 2008 (adaptado).

Nos processos de transformação de energia envolvidos no funcionamento da geladeira,

Numa garrafa térmica há 100 g de leite à temperatura de 90^° C. Nessa garrafa são adicionados 20 g de café solúvel à temperatura de 20^° C. O calor específico do café vale 0,5 cal/(g^° C) e o do leite vale 0,6 cal/(g^° C). A temperatura final do café com leite é de:

Considere um recipiente contendo 350 g de água e 50 g de gelo fundente, ambos a 0 °C. Uma fonte térmica começa a fornecer calor a uma taxa constante para a mistura e observa-se que, após 5 min, há 400 g de água a 20 °C. Considerando que 80% do calor fornecido pela fonte foi absorvido pelo conteúdo do recipiente, e sendo C_água = 1cal / g⋅C, C_fusão = 80cal / g e 1 cal = 4 J, é CORRETO afirmar que a potência da fonte térmica é de:

Uma geladeira reduz de 25 °C a temperatura de 800 g de água no intervalo de tempo de 40 min, sem que ocorra mudança de estado. Sendo o calor específico da água igual a 1,0 cal/(g °C), a taxa com que essa massa de água perde calor durante esse processo é de

Texto I

O branco açúcar que adoçará meu café

Nesta manhã de Ipanema

Não foi produzido por mim

Nem surgiu dentro do açucareiro por milagre

Vejo-o puro

E afável ao paladar

Como beijo de moça, água

Na pele, flor

Que se dissolve na boca. Mas este açúcar

Não foi feito por mim.

Este açúcar veio

Da mercearia da esquina e tampouco o fez o Oliveira,

Dono da mercearia.

Este açúcar veio

De uma usina de açúcar em Pernambuco

Ou no Estado do Rio

E tampouco o fez o dono da usina.

Este açúcar era cana

E veio dos canaviais extensos

Que não nascem por acaso

No regaço do vale.

Em lugares distantes, onde não há hospital

Nem escola,

Homens que não sabem ler e morrem de fome

Aos 27 anos

Plantaram e colheram a cana

Que viraria açúcar.

Em usinas escuras,

Homens de vida amarga

E dura

Produziram este açúcar

Branco e puro

Com que adoço meu café esta manhã em Ipanema.

GULLAR, F. “O Açúcar”. Toda poesia . Rio de Janeiro, Civilização Brasileira, 1980.

Texto II

* Texto da imagem: “Em 1888, a princesa Isabel assinou a Lei Áurea, mas nem todo mundo conseguiu ler.”

As informações contidas na imagem do texto II, localizadas no canto inferior direito, não foram reproduzidas, pois não interferem na resolução das questões apresentadas.

Atualmente, o cultivo da cana-de-açúcar está mais mecanizado. Porém, até 2005, o Instituto de Economia Agrícola (IEA) informava que um único boia-fria cortava cerca de 9 toneladas de cana em uma jornada aproximada de 12 horas de trabalho por dia. Além disso, o International Sugar Journal m ensura que 1 tonelada de cana de açúcar gera aproximadamente 1,7Gcal de energia e rende, em média, 150 kg de açúcar.

Com as informações fornecidas, podemos concluir, corretamente que, na jornada de um dia de trabalho, um boia-fria contribuía até 2005 com uma produção de energia e uma massa de açúcar, aproximada e respectivamente, de

BTU é a sigla para British Thermal Unit (Unidade Térmica Inglesa), que é definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 libra (0,45 kg) de água de 59,5^∘ F a 60,5^∘ F sob pressão constante de 1 atmosfera. A unidade BTU é utilizada, de forma errônea, por diversos profissionais como sendo a potência de resfriamento do aparelho.

RODITI, I. Dicionário Houaiss de Física . Rio de Janeiro: Objetiva, 2005 (adaptado).

Como se pode representar corretamente a unidade de potência com base na definição de BTU?

A partir dos conceitos de capacidade térmica, calor específico e calor sensível, avalie as afirmações abaixo. Coloque V para verdadeiro ou F para falso. Em seguida assinale a alternativa com a sequência correta.

(     ) Um cubo de gelo que possui calor latente de fusão igual a 80 cal/g, massa igual a 100 g e a temperatura de 0°C, precisa de 8000 cal para fundir e obter água a 0°C.

(     ) Calor sensível é a quantidade de calor que um grama de uma substância precisa ganhar ou perder para mudar de uma fase para outra.

(     ) 200 g de água com calor específico de 1 cal/g°C tem capacidade térmica de 200 cal/°C.

(     ) O calor específico da água em qualquer estado é 1 cal/g°C.

Um projétil de chumbo está a uma temperatura de 175 °C quando atinge uma parede e nela se aloja. Considere que 25% da energia cinética do projétil imediatamente antes da colisão permaneça nele como energia interna.

Dados:

– calor específico do chumbo: 125 J/(kg.°C);

– temperatura de fusão do chumbo: 327 °C;

– calor latente de fusão do chumbo: 26.000 J/kg.

Se a energia interna que permanece após o projétil atingir a parede é justamente a mínima para que ocorra a fusão total do chumbo, a velocidade do projétil imediatamente antes da colisão, em m/s, é:

Observe a figura abaixo:

A figura acima parte da curva aquecimento de uma massa m de água, expressa cm^∘θ em função do tempo. No eixo do tempo, t_r corresponde ao último instante em que toda a massa m estava no estado sólido, a uma temperatura de 7,5^∘θ. Considerando que a massa m recebe calor exclusivamente a partir de uma fonte térmica a uma taxa constante e igual a 7.500 cal/min, e desprezando perdas de calor da água para o ambiente e/ou para o recipiente que o contém, é correto afirmar que o instante t_e é igual a:

Dados: t_r = 10s; c_água = 1cal / g^∘ C; e L_{fusão, gelo} = 80 cal / g.

Uma curva de aquecimento e resfriamento é o gráfico que mostra a variação de temperatura de uma amostra de uma substância quando aquecida ou resfriada, incluindo eventuais mudanças de estado físico. O gráfico a seguir mostra a evolução da temperatura de 500 gramas de gelo, aquecido por uma fonte contínua de calor, à pressão de 1 atmosfera, até se transformar em vapor superaquecido, como função de tempo de aquecimento.

A partir da análise do gráfico, pode-se dizer que:

I. A amostra passa por duas mudanças de estado físico ao longo do tempo de observação.

II. A amostra passa por três mudanças de estado físico ao longo do tempo de observação.

III. Considerando o calor específico do gelo igual a 0,50cal / g^∘ C e o calor latente de fusão igual a 80cal / g. a quantidade de calor absorvida pelo sistema do instante inicial (t = 0s) ao instante t2 é de 42500 cal.

IV. Considerando o calor específico da água igual a 1,0cal / g^∘ C e o calor latente de vaporização igual a 540cal / g. a quantidade de calor absorvida pelo sistema entre os instantes t2 e t4 é de 270 cal.

São CORRETAS as assertivas:

O diagrama (fora de escala) a seguir mostra os resultados de um experimento no qual uma porção de água com 300g, foi aquecida por uma fonte de calor:

Desprezando-se quaisquer perdas de calor para o ambiente e considerando que a potência média da fonte de calor foi mantida durante todo o experimento, podemos afirmar que a informação do tempo que falta no diagrama é:

Dados: c = 1,0 calg^−1∘ C⁻¹, L_{vaporizaçāo} = 540cal / g

Em um calorímetro ideal contendo 200,0g de água a 20°C, colocam-se 50,0g de gelo a -10°C e espera-se atingir o equilíbrio térmico. Diante do exposto, a temperatura do equilíbrio térmico será

Dados:

Calor específico da água 1,0 cal / g⋅°C, calor específico do gelo 0,5 cal / g⋅°C, calor latente de fusão do gelo 80,0 cal/g.