O volume que extravasa (V ) é a diferença entre a dilatação do mercúrio e a dilatação do recipiente de vidro. Dados: V 0 = 2, cm 3 ;

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1 1. Certo metal possui um coeficiente de dilatação linear α. Uma barra fina deste metal, de comprimento L 0, sofre uma dilatação para uma dada variação de temperatura Δ T. Para uma chapa quadrada fina de lado L 0 e para um cubo também de lado L 0, desse mesmo metal, se a variação de temperatura for 2Δ T, o número de vezes que aumentou a variação da área e do volume, da chapa e do cubo, respectivamente, é: a) 4 e 6 b) 2 e 2 c) 2 e 6 d) 4 e 9 Para variações de temperatura Δ α Δ Δ ΔA2 A0 2 α 2 ΔT ΔA A1 A0 2 T A2 Δ T e 2Δ T, as variações da área e do volume são: 1 2. ΔV1 V0 3 α ΔT ΔV2 ΔV2 V0 3 α 2 ΔT ΔV Um recipiente de vidro de capacidade 2, cm 3 está completamente cheio de mercúrio, a 0 C. Os coeficientes de dilatação volumétrica do vidro e do mercúrio são, respectivamente, 4, C -1 e 1, C -1. Aquecendo o conjunto a 100 C, o volume de mercúrio que extravasa, em cm 3, vale a) 2, b) 2, c) 2, d) 2,8 Resposta: [D] O volume que extravasa (V ) é a diferença entre a dilatação do mercúrio e a dilatação do recipiente de vidro. Dados: V 0 = 2, cm 3 ; θ 100 C. 4 1 γ Hg 1,8 10 C ; V ' ΔVHg ΔVvidro V0 γhg Δθ V0 γvidro Δθ V 0 Δθ γhg γvidro V ' ,8 10 0, , V ' 2,8 cm γvidro γhg 4,0 10 C 0,4 10 C ; 3. O gráfico representa, aproximadamente, como varia a temperatura ambiente no período de um dia, em determinada época do ano, no deserto do Saara. Nessa região a maior parte da superfície do solo é coberta por areia e a umidade relativa do ar é baixíssima. Página 1 de 7

2 A grande amplitude térmica diária observada no gráfico pode, dentre outros fatores, ser explicada pelo fato de que a) a água líquida apresenta calor específico menor do que o da areia sólida e, assim, devido a maior presença de areia do que de água na região, a retenção de calor no ambiente torna-se difícil, causando a drástica queda de temperatura na madrugada. b) o calor específico da areia é baixo e, por isso, ela esquenta rapidamente quando ganha calor e esfria rapidamente quando perde. A baixa umidade do ar não retém o calor perdido pela areia quando ela esfria, explicando a queda de temperatura na madrugada. c) a falta de água e, consequentemente, de nuvens no ambiente do Saara intensifica o efeito estufa, o que contribui para uma maior retenção de energia térmica na região. d) o calor se propaga facilmente na região por condução, uma vez que o ar seco é um excelente condutor de calor. Dessa forma, a energia retida pela areia durante o dia se dissipa pelo ambiente à noite, causando a queda de temperatura. O calor específico sensível representa uma espécie de "resistência" do material, ou da substância, à variação de temperatura. Assim, devido ao baixo calor específico, a temperatura da areia varia rapidamente quando recebe ou cede calor. Relativamente à areia, a água tem alto calor específico; havendo pouco vapor d água na atmosfera, não há um regulador térmico para impedir a grande amplitude térmica. 4. Com 77% de seu território acima de 300m de altitude e 52% acima de 600m, Santa Catarina figura entre os estados brasileiros de mais forte relevo. Florianópolis, a capital, encontra-se ao nível do mar. Lages, no planalto, varia de 850 a 1200 metros acima do nível do mar. Já o Morro da Igreja situado em Urubici é considerado o ponto habitado mais alto da Região Sul do Brasil. A tabela abaixo nos mostra a temperatura de ebulição da água nesses locais em função da altitude. Localidade Altitude em relação ao nível do mar (m) Temperatura aproximada de ebulição da água ( C) Florianópolis Lages (centro) Morro da Igreja Considere a tabela e os conhecimentos de termologia e analise as afirmações a seguir. l. Em Florianópolis os alimentos preparados dentro da água em uma panela comum são cozidos mais depressa que em Lages, utilizando-se a mesma panela. II. No Morro da Igreja, a camada de ar é menor, por consequência, menor a pressão atmosférica exercida sobre a água, o que implica em um processo de ebulição a uma temperatura inferior a Florianópolis. Página 2 de 7

3 III. Se quisermos cozinhar em água algum alimento no Morro da Igreja, em uma panela comum, será mais difícil que em Florianópolis, utilizando-se a mesma panela. Isso porque a água irá entrar em ebulição e secar antes mesmo que o alimento termine de cozinhar. IV. Se quisermos cozinhar no mesmo tempo em Lages e Florianópolis um mesmo alimento, devemos usar em Florianópolis uma panela de pressão. Todas as afirmações corretas estão em: a) I - II - III b) I - II - IV c) II - III - IV d) III - IV Resposta: [A] Justifiquemos as incorretas [I] Correta. [II] Correta. [III] Correta. [IV] Incorreta. A panela de pressão deve ser usada em Lajes, onde a temperatura de ebulição da água é menor. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Leia o texto: No anúncio promocional de um ferro de passar roupas a vapor, é explicado que, em funcionamento, o aparelho borrifa constantemente 20 g de vapor de água a cada minuto, o que torna mais fácil o ato de passar roupas. Além dessa explicação, o anúncio informa que a potência do aparelho é de W e que sua tensão de funcionamento é de 110 V. 5. Da energia utilizada pelo ferro de passar roupas, uma parte é empregada na transformação constante de água líquida em vapor de água. A potência dissipada pelo ferro para essa finalidade é, em watts, Adote: temperatura inicial da água: 25 C temperatura de mudança da fase líquida para o vapor: 100 C temperatura do vapor de água obtido: 100 C calor específico da água: 1 cal/(g C) calor latente de vaporização da água: 540 cal/g 1 cal = 4,2 J a) 861. b) 463. c) 205. d) 180. Resposta: [A] Dados: 1 cal = 4,2 J; θ0 25C; θ 100 C; c = 1 cal/g C = 4,2 J/g C; L V = 540 cal/g = J/g; m = 20 g; Δ t = 1 min = 60 s. O calor total fornecido à massa de água é a soma do calor sensível com o calor latente. Q Q S Q L Q m c Δθ m L V Q 20 4, Q J. Da expressão da potência térmica: Q P P P 861 W. t 60 Página 3 de 7

4 6. Considere um processo adiabático no qual o volume ocupado por um gás ideal é reduzido 1 a do volume inicial. É correto afirmar que, nesse processo, 5 a) a energia interna do gás diminui. T b) a razão (T torna-se 5 vezes o valor inicial. p temperatura, p pressão) c) a pressão e a temperatura do gás aumentam. d) o trabalho realizado sobre o gás é igual ao calor trocado com o meio externo. Resposta: [C] Se o processo é adiabático, então a quantidade de calor trocada é nula (Q = 0). Como se trata de uma compressão, o trabalho realizado pela força de pressão do gás é negativo (W < 0). Recorrendo então à primeira lei da termodinâmica: ΔU Q W ΔU W ΔU 0 (aquecimento). Da equação de Clapeyron: T pv n R T p n R T V p. V A pressão é diretamente proporcional a temperatura e inversamente proporcional ao volume. Se a temperatura aumenta e o volume diminui, a pressão aumenta. 7. Considere as proposições relacionadas aos fluidos hidrostáticos. I. A pressão diminui com a altitude acima do nível do mar e aumenta com a profundidade abaixo da interface ar-água. II. O elevador hidráulico é baseado no Princípio de Pascal. III. Sabendo-se que a densidade do gelo, do óleo e da água são iguais a ,92 g / cm ; 0,80 g / cm e 1,0 g / cm, respectivamente, pode-se afirmar que o gelo afunda no óleo e flutua na água. IV. O peso aparente de um corpo completamente imerso é menor que o peso real, devido à ação da força de empuxo, exercida pelo líquido sobre o corpo, de cima para baixo. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras. b) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I, III e IV são verdadeiras. Resposta: [A] Justificando a falsa: [I] Verdadeira. [II] Verdadeira. [III] Verdadeira. [IV] Falsa. O peso aparente de um corpo completamente imerso é menor que o peso real, devido à ação da força de empuxo, exercida pelo líquido sobre o corpo, de baixo para cima. Página 4 de 7

5 8. Um bloco de volume V = 0,25 m 3 e massa 0,05 kg está preso a um fio ideal e 3 completamente imerso em um líquido de densidade ρ 400 kg / m contido em uma caixa selada, conforme ilustra a figura. Sabendo-se que a tensão no fio nessa situação é igual a 89,5 N, determine o módulo da reação normal da superfície superior da caixa sobre o bloco. a) 0,0 N b) 89,0 N c) 910,0 N d) 910,5 N Resposta: [C] Dados: m 0,05kg; V 0,25m ; ρ 400 kg/m ; g 10 m/s ; T 89,5N. A figura mostra as forças agindo no bloco. Do equilíbrio: FN T P E F ρ g V m g T FN ,25 0, ,5 FN 910 N. 9. Saturno é o sexto planeta a partir do Sol e o segundo maior, em tamanho, do sistema solar. Hoje, são conhecidos mais de sessenta satélites naturais de Saturno, sendo que o maior deles, Titã, está a uma distância média de km de Saturno e tem um período de translação de, aproximadamente, 16 dias terrestres ao redor do planeta. Página 5 de 7

6 Tétis é outro dos maiores satélites de Saturno e está a uma distância média de Saturno de km. Considere: O período aproximado de translação de Tétis ao redor de Saturno, em dias terrestres, é a) 4. b) 2. c) 6. d) Dados: r km 1210 km; r km 310 km;t 1 16dias. Aplicando a Terceira Lei de Kepler: Página 6 de 7

7 T2 r2 T T T T1 r T2 2 dias. 10. Assinale com V (verdadeiro) ou F (falso) as afirmações abaixo. ( ) Um objeto colocado em uma altitude de 3 raios terrestres acima da superfície da Terra sofrerá uma força gravitacional 9 vezes menor do que se estivesse sobre a superfície. ( ) O módulo da força gravitacional exercida sobre um objeto pode sempre ser calculado por meio do produto da massa desse objeto e do módulo da aceleração da gravidade do local onde ele se encontra. ( ) Objetos em órbitas terrestres não sofrem a ação da força gravitacional. ( ) Se a massa e o raio terrestre forem duplicados, o módulo da aceleração da gravidade na superfície terrestre reduz-se à metade. A sequência correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é a) V V F F. b) F V F V. c) F F V F. d) V F F V. ( F ) Um objeto colocado em uma altitude de 3 raios terrestres acima da superfície da Terra sofrerá uma força gravitacional 16 vezes menor do que se estivesse sobre a superfície. A expressão da força gravitacional é F G Mm, sendo h a altitude e R o raio da Terra. R h 2 Assim: Mm Na superfície : F G. 2 R F F'. M m M m M m "Lá em cima" : F' G G F' G R 3 R 4 R 16 R ( V ) O módulo da força gravitacional exercida sobre um objeto pode sempre ser calculado por meio do produto da massa desse objeto e do módulo da aceleração da gravidade do local onde ele se encontra. P = m g, sendo g o módulo da aceleração da gravidade no local. ( F ) Objetos em órbitas terrestres não sofrem a ação da força gravitacional. É justamente a ação da força gravitacional que mantém os objetos, exercendo o papel da resultante centrípeta impedindo que o objeto saia pela tangente. ( V ) Se a massa e o raio terrestre forem duplicados, o módulo da aceleração da gravidade na superfície terrestre reduz-se à metade. M g G. 2 R g g'. 2 M 2 M M g' G G g' G R 4 R 2 R Página 7 de 7