terça-feira, 15 de abril de 2014

Cursos do Blog - Termologia, Óptica e Ondas

Diagrama de fase da água. Fonte: Física Básica

10ª aula
Mudanças de fase (III)

Borges e Nicolau

Influência da pressão nas temperaturas de fusão e de ebulição

A maioria das substâncias aumenta de volume na fusão e, portanto, diminui de volume ao se solidificar. Para estas substâncias, um aumento de pressão acarreta um aumento na temperatura de fusão.

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Existem exceções, como por exemplo a água. Para estas substâncias o volume diminui na fusão e, portanto, aumenta na solidificação. Para as exceções, um aumento de pressão acarreta uma diminuição na temperatura de fusão.

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Para todas as substâncias, um aumento de pressão acarreta um aumento na temperatura de ebulição.

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Diagrama de fases

Maioria das substâncias (como por exemplo o CO2)

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Exceções (como por exemplo a água)

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Curva de fusão (1)
Delimita as regiões correspondentes às fases sólida e líquida. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.

Curva de vaporização (2)
Delimita as regiões correspondentes às fases líquida e de vapor. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.

Curva de sublimação (3)
Delimita as regiões correspondentes às fases sólida e de vapor. Cada ponto dela é representativo de um estado de equilíbrio entre essas fases.

Ponto triplo ou tríplice (T)
Estado comum às três curvas; é representativo do equilíbrio entre as três fases da substância.

Ponto crítico (C)
Estado em que corresponde à mais alta temperatura em que a substância é um vapor.
Vapor (θ θc): liquefaz-se por compressão isotémica.
Gás (θ > θc): não se liquefaz por compressão isotérmica.

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Animação:
Diagrama de fases
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Exercícios básicos

Exercício 1:
Uma determinada porção de uma substância passa do estado líquido para o estado sólido. A porção de sólido obtida flutua sobre a parte que ainda está líquida. Pode-se afirmar que:

a) O volume da substância diminui com a solidificação.
b) Os estados sólido e líquido desta substância têm mesma densidade.
c) Para esta substância um aumento de pressão acarreta uma diminuição na temperatura de fusão.
d) Para esta substância um aumento de pressão acarreta um aumento na temperatura de fusão.
e) A temperatura de fusão desta substância é a mesma, qualquer que seja a pressão sobre ela exercida.

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x
Exercício 2:
Um aumento da pressão sobre o gelo faz com que sua temperatura de fusão:

a) mantenha-se constante
b) diminua
c) aumente
d) aumente e a seguir diminua
e) diminua e a seguir aumente

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Exercício 3:
Você sabe que a água entra em ebulição a 100 ºC quando sob pressão 
normal (1 atm). É possível ferver a água à temperatura ambiente?

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Exercício 4:
Analise a proposição abaixo e assinale se está certa ou errada.

"O ponto de ebulição da água é sempre 100 ºC em qualquer ponto da superfície terrestre, mesmo que ela esteja sendo fervida em recipientes abertos e em locais de altitudes diferentes".

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x
Exercício 5:
Analise a proposição abaixo e assinale se está certa ou errada.

"Quando a água é aquecida numa panela de pressão fechada, a temperatura atingida é maior do que 100 ºC pois a pressão no interior da panela é maior do que 1 atm".

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Exercício 6:
O diagrama de fases apresentado abaixo é de uma substância hipotética.

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a) Em que fase a substância se encontra quando sob pressão de 300 mm Hg e à temperatura de 10 ºC?
b) Em que fase a substância se encontra quando sob pressão de 300 mm Hg e à temperatura de 30 ºC?
c) Qual é o nome da mudança de fase que ocorre quando a substância passa de B para A?
d) Qual é o nome da mudança de fase que ocorre quando a substância passa de D para E?
e) Em que fase a substância não poderá se encontrar se estiver submetida a uma pressão inferior à do ponto triplo T?
f) Sendo C o ponto crítico, é possível liquefazer a substância, por meio de uma compressão isotérmica, estando à temperatura de 70 ºC?

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Exercícios de revisão

Revisão/Ex 1:
(Fatec–SP)
Uma porção de certa substância está passando do estado líquido para o estado sólido. Verifica-se que o sólido que se forma flutua sobre a parte ainda líquida. Com essa observação, é correto concluir que:


a) a densidade da substância aumenta com a solidificação
b) a massa da substância aumenta com a solidificação
c) a massa da substância aumenta com a fusão
d) o volume da substância aumenta com a fusão
e) o volume da substância aumenta com a solidificação


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Revisão/Ex 2:
(Unifor–CE)
Acerca das mudanças de fase das substâncias, considere as afirmativas que seguem.
I. Se uma substância aumenta de volume ao sofrer fusão, um aumento de pressão sobre ela deverá diminuir o seu ponto de fusão.
II. Um líquido pode se solidificar, à temperatura constante, apenas por elevação da pressão sobre ele.
III. Uma substância, mantida à temperatura constante e menor que a do ponto tríplice, pode passar do estado sólido ao gasoso apenas por redução da pressão.
Dentre essas afirmativas, somente:

a) I é correta.                    b) II é correta.                     c) III é correta.
d) I e II são corretas.          e) II e III são corretas.


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Revisão/Ex 3:
(VUNESP)
A liofilização é um processo de desidratação de alimentos que, além de evitar que seus nutrientes saiam junto com a água, diminui bastante sua massa e seu volume, facilitando o armazenamento e o transporte. Alimentos liofilizados também têm seus prazos de validade aumentados, sem perder características como aroma e sabor.



O processo de liofilização segue as seguintes etapas:
I. O alimento é resfriado até temperaturas abaixo e 0 °C para que a água contida nele seja solidificada.
II. Em câmaras especiais, sob baixíssima pressão (menores do que 0,006 atm), a temperatura do alimento é elevada, fazendo com que a água sólida seja sublimada.
Dessa forma, a água sai do alimento sem romper suas estruturas moleculares, evitando perdas de proteínas e vitaminas.
O gráfico mostra parte do diagrama de fases da água e cinco processos de mudança de fase, representados pelas setas numeradas de 1 a 5.



A alternativa que melhor representa as etapas do processo de liofilização, na ordem descrita, é:


a) 4 e 1.               b) 2 e 1.               c) 2 e 3.
d) 1 e 3.               e) 5 e 3.


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Revisão/Ex 4:
(UDESC-SC)
Para cada substância simples pode-se fazer um gráfico, denominado diagrama de fase, em que cada ponto corresponde a uma combinação de pressão e temperatura bem definidas. Essa combinação de pressão e temperatura determina a fase da substância. A figura mostra o diagrama de fase da água.



Analisando o diagrama de fase da água, todas as alternativas estão corretas, exceto a:

a) O ponto A é o ponto triplo da água.
b) A água está na fase gasosa no ponto Z.
c) A curva AB é a curva de vaporização.
d) A água está na fase sólida no ponto X.
e) O ponto B é o ponto de ebulição da água nas condições normais de temperatura (0 °C) e pressão (1 atm).


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Revisão/ Ex 5:
(FMABC-SP)
O gráfico representa o diagrama de fases do “gelo seco”. PT e PC representam, respectivamente, ponto triplo e ponto crítico da substância.



Analise este diagrama e assinale a alternativa correta.


a) Acima de 31 ºC, a substância apresenta-se no estado gasoso.
b) É possível liquefazer o gás apenas aumentando a temperatura de - 56,6 ºC para 31 ºC.
c) A substância apresenta-se no estado sólido para valores de pressão acima de uma atmosfera.
d) A substância apresenta-se sempre no estado líquido para a temperatura de 20 ºC.
e) A substância apresenta-se em mudança de estado para a pressão de 5,1 atm e temperatura de -10 ºC.


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segunda-feira, 14 de abril de 2014

Cursos do Blog - Mecânica

O movimento de A é uniforme e progressivo e o de B é uniforme e retrógrado

10ª aula
Gráficos do MU e do MUV

Borges e Nicolau

Gráficos do Movimento Uniforme

Função horária dos espaços (função do primeiro grau em t).

Gráfico s x t: reta inclinada em relação aos eixos. Espaço s cresce com o tempo: velocidade escalar positiva. Espaço s decresce com o tempo: velocidade escalar negativa.


Função horária da velocidade escalar (função constante e não nula).

Gráfico v x t: reta paralela ao eixo dos tempos.


Função horária da aceleração (função constante e nula).

Gráfico α x t: reta coincidente com o eixo dos tempos.


Gráficos do Movimento Uniformemente Variado

Função horária dos espaços (função do segundo grau em t).

Gráfico s x t: parábola com a concavidade para cima se a aceleração escalar for positiva e concavidade para baixo, se negativa.


Função horária da velocidade escalar (função do primeiro grau em t).

Gráfico v x t: reta inclinada em relação aos eixos. A velocidade escalar v cresce com o tempo: aceleração escalar positiva. A velocidade escalar decresce com o tempo: aceleração escalar negativa.


Função horária da aceleração escalar (função constante e não nula).

Gráfico α x t: reta paralela ao eixo dos tempos.


Propriedades

No gráfico s x t a velocidade escalar é numericamente igual à tg θ
  

Observação: ao calcular a tg θ utilize os valores marcados nos eixos de acordo com as escalas adotadas.

Resumindo:


No gráfico v x t a aceleração escalar é numericamente igual à tg θ.


Observação: ao calcular a tg θ utilize os valores marcados nos eixos de acordo com as escalas adotadas.

Resumindo:


No gráfico α x t a variação de velocidade de t1 a t2 é numericamente igual à área A.


Observação: ao calcular a área utilize os valores marcados nos eixos de acordo com as escalas adotadas.

Resumindo:


No gráfico v x t a variação de espaço de t1 a t2 é numericamente igual à área A.


Observação: ao calcular a área utilize os valores marcados nos eixos de acordo com as escalas adotadas.

Resumindo:


Resumo geral:


Animação:
Gráficos de Cinemática
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Exercícios básicos

Exercício 1:
Um ciclista realiza um movimento uniforme e seu espaço s varia com o tempo conforme indica o gráfico. Determine o espaço inicial s0 e a velocidade escalar v.


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Exercício 2: 
Um motociclista realiza um movimento uniforme e seu espaço varia com o tempo conforme indica o gráfico. Qual é a função horária dos espaços do motociclista?


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Exercício 3:
A velocidade escalar de um carro varia com o tempo conforme indica o gráfico.


a) Determine a aceleração do carro entre os instantes 0 e 10 s e entre 10 e 30 s.
b) Qual é a variação de espaço entre os instantes 0 e 30 s e qual é, neste intervalo, a velocidade escalar média?

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Exercício 4:
O trem do metrô  parte do repouso de uma estação A e realiza um movimento uniformemente variado durante 40 s, atingindo a velocidade de 72 km/h. Mantém esta velocidade por 5 minutos e, a seguir, freia uniformemente e após 20 s atinge a estação B. Qual é a distância, em km, entre as estações A e B? Sugestão: construa o gráfico v x t.

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Exercício 5:
O espaço S de um móvel que realiza MUV, varia com o tempo conforme o gráfico:


Determine:

a) Em que instantes o móvel passa pela origem dos espaços;
b) Em que instante o móvel muda de sentido?
c) O espaço inicial, a velocidade inicial e a aceleração escalar.

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Exercícios de revisão

Revisão/Ex 1:
(UFS-SE)
Um carrinho se desloca em trajetória retilínea. O gráfico representa a sua posição s em função do tempo t.



Analise as afirmações sobre o movimento do carrinho.


0 0 - O deslocamento entre os instantes 3,0 s e 8,0 s é de 21 m.
1 1 - A velocidade no instante 12 s é 5,0 m/s.
2 2 - A velocidade média de t = 0 a t = 15 s é 3,5 m/s.
3 3 - A aceleração no instante 7,0 s é nula.
4 4 - A aceleração média no intervalo de 7,0 s a 12 s é 0,60 m/
s2.

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Revisão/Ex 2:
(FATEC-SP)
O jipe-robô Curiosity da NASA chegou a Marte, em agosto de 2012, carregando consigo câmaras de alta resolução e um sofisticado laboratório de análises clínicas para uma rotina de testes. Da Terra, uma equipe de testes comandava seus movimentos e lhe enviava as tarefas que deveria realizar. Imagine que, ao verem uma rocha de aspecto muito peculiar, os técnicos da NASA, no desejo de que a Curiosity a analisasse, determinaram uma trajetória reta que une o ponto de observação até a rocha e instruem o robô para iniciar seu deslocamento, que teve duração de uma hora. Nesse intervalo de tempo, o Curiosity desenvolveu as velocidades indicadas no gráfico.



O deslocamento total realizado pelo Curiosity do ponto de observação ao seu destino foi, em metros,

a) 9.         b) 6.         c) 4.         d) 2.         e) 1.


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Revisão/Ex 3:
(FGV-SP)
Um carro deslocou-se por uma trajetória retilínea e o gráfico qualitativo de sua velocidade (v), em função do tempo (t), está representado na figura.



Analisando o gráfico, conclui-se corretamente que


a) o carro deslocou-se em movimento uniforme nos trechos I e III, permanecendo em repouso no trecho II.
b) o carro deslocou-se em movimento uniformemente variado nos trechos I e III, e em movimento uniforme no trecho II.
c) o deslocamento do carro ocorreu com aceleração variável nos trechos I e III, permanecendo constante no trecho II.
d) a aceleração do carro aumentou no trecho I, permaneceu constante no trecho II e diminuiu no trecho III.
e) o movimento do carro foi progressivo e acelerado no trecho I, progressivo e uniforme no trecho II, mas foi retrógrado e retardado no trecho III.


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Revisão/Ex 4:
(ENEM-MEC)
O gráfico abaixo modela a distância percorrida, em km, por uma pessoa em certo período de tempo. A escala de tempo para ser adotada para o eixo das abcissas depende da maneira como essa pessoa se desloca.



Qual é a opção que apresenta a melhor associação entre meio ou forma de locomoção e unidade de tempo, quando são percorridos 10 km?

a) carroça - semana
b) carro - dia
c) caminhada - hora
d) bicicleta - minuto
e) avião - segundo


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Revisão/Ex 5:
(ENEM-MEC)
Para melhorar a mobilidade urbana na rede metroviária é necessário minimizar o tempo entre estações. Para isso a administração do metrô de uma grande cidade adotou o seguinte procedimento entre duas estações: a locomotiva parte do repouso com aceleração constante por um terço do tempo de percurso, mantém a velocidade constante por outro terço e reduz sua velocidade com desaceleração constante no trecho final, até parar. Qual é o gráfico de posição (eixo vertical) em função do tempo (eixo horizontal) que representa o movimento desse trem?



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domingo, 13 de abril de 2014

Arte do Blog

Hoje iniciamos um passeio pelas artes contemporâneas asiáticas com a apresentação dos trabalhos de uma das artistas vivas mais proeminentes do Japão, Yayoi Kusama, também conhecida como “A Princesa das Bolinhas”. As obras de Kusama são uma reflexão da poderosa maneira alucinatória como ela vê o mundo.

Thousands of eyes

Yayoi Kusama
,
Yayoi Kusama, nascida em 20 de março de 1929, é uma artista pop japonesa de grande prestígio. Sua história de vida é incrível, cheia de altos e baixos, mas que nem de longe ofusca sua bela arte contemporânea, conhecida como Polka Dot. Hoje, aos 84 anos, a artista continua produzindo. Seu trabalho é uma mistura de diversas artes como, colagens, pinturas, esculturas, arte performática e instalações ambientais, onde é visível uma característica que se tornou a marca da artista: a obsessão por pontos e bolas.

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Em todas as suas artes, que possuem um quê de surrealismo, modernismo e minimalismo, podemos notar o padrão de repetição e acumulação. Além disso, Kusama também se embrenhou na literatura, com romances e poesias, distribuídos em 13 livros. Alguns dos seus romances são considerados chocantes e surrealistas, com personagens fortes como prostitutas, cafetões, assassinos, auto retrato de si própria como Shimako, enlouquecida em Foxgloves Central Park. De onde vem tanta criatividade? Tudo indica que é devido à esquizofrenia, que a fazia ter uma percepção e uma visão diferente da realidade em que vivia.

Vegetais

"Minha arte é uma expressão da minha vida, sobretudo da minha doença mental, originário das alucinações que eu posso ver. Traduzo as alucinações e imagens obsessivas que me atormentam em esculturas e pinturas. Todos os meus trabalhos em pastel são os produtos da neurose obsessiva e, portanto, intrinsecamente ligados à minha doença.

Mulheres

As obras de Yayoi Kusama possuem um valor inestimável, um trabalho recente foi vendido pela galeria Christie New York pela bagatela de US$ 5,1 milhões, um recorde para um artista vivo do sexo feminino. Considerada louca por alguns, o que se pode dizer de Yayoi Kusama é que mesmo na sua loucura e em seus desvarios, ela encontrou na arte a fuga e o tratamento da sua doença, tornando=se um dos grandes nomes da Arte Pop. Como ela mesmo diz: "Se não fosse a arte, eu já teria me matado há muito tempo".

Crisântemo

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sábado, 12 de abril de 2014

Especial de Sábado

Um pouco da História da Física

Borges e Nicolau

Olá pessoal. Já apresentamos breves biografias de Isaac Newton, Nicolau Copérnico, Galileu Galilei, Robert Hooke, Johannes Kepler, Arquimedes, Stevin, Torricelli, Pascal, Bernoulli, Fahrenheit, Celsius, Kelvin, Gauss, Joule, Carnot, Watt, Clapeyron, Clausius, Boltzmann, Coulomb, Ampère e Ohm. Hoje vamos falar um pouco de Pouillet. Aproveitamos para ressaltar a professores e alunos que é da maior importância ampliar as biografias e destacar fatos que apresentem dados interessantes da vida dessas pessoas notáveis que estamos mostrando. Aceitamos colaborações.


Para saber mais clique aqui.

No próximo sábado: Volta

sexta-feira, 11 de abril de 2014

quinta-feira, 10 de abril de 2014

Caiu no vestibular

Olá seguidor do Blog. Você está acostumado aos exercícios da seção "Caiu no vestibular", propostos e resolvidos às quintas-feiras. A partir de hoje serão dois exercícios, como sempre selecionados dos vestibulares de maior relevância do país, mas agora com temas específicos. 

Para hoje temos:

1) Energia potencial, energia cinética, energia mecânica
2) Empuxo


Borges e Nicolau

Exercício 1:

(UNICAMP)
Um brinquedo que muito agrada às crianças são os lançadores de objetos em uma pista. Considere que a mola da figura abaixo possui uma constante elástica kx=x800xN/m e massa desprezível. Inicialmente a mola está comprimida de 2,0 cm e, ao ser liberada, empurra um carrinho de massa igual a 0,20 kg. 
O carrinho abandona a mola quando esta atinge o seu comprimento relaxado, e percorre uma pista que termina em uma rampa. Considere que não há perda de energia mecânica por atrito no movimento do carrinho.


a) Qual é a velocidade do carrinho quando ele abandona a mola?
b) Na subida da rampa, a que altura o carrinho tem velocidade de 2,0 m/s?

Resolução:

a) 
k.x2/2 = m.v2/2 => 8000.(0,02)2 = 0,20.v2 => v = 4,0 m/s

b)  
m.(v0)2/2 = m.v2/2 + m.g.h => (4,0)2 = (2,0)2 + 2.10.h => h = 0,60 m

Respostas:
a) 4,0 m/s
b) 0,60 m

Exercício 2:

(ITA)
Um cubo maciço homogêneo com 4,0 cm de aresta fluta na água tranquila de uma lagoa, de modo a manter 70% da área total da sua superfície em contato com a água, conforme mostra a figura.


A seguir, uma pequena rã se acomoda no centro da face superior do cubo e este se afunda mais 0,50 cm na água. Assinale a opção com os valores aproximados da densidade do cubo e da massa da rã, respectivamente.

a) 0,20 g/cm3 e 6,4 g            b) 0,70 g/cm3 e 6,4 g
c) 0,70 g/cm3 e 8,0 g            d) 0,80 g/cm3 e 6,4 g
e) 0,80 g/cm3 e 8,0 g

Dado: Densidade da água da = 1,0 g/cm3

Resolução:


Área total da superfície do cubo:


A = 6.a2 => A = 6.(4,0)2 => A = 96 cm2

Área submersa:

As = 0,70.96 cm2 = 67,2 cm2

Altura h submersa:

As = Abase + Perímetrobase.h => 67,2 = (4,0)2 + 4.(4,0).h => h = 3,2 cm

Equilíbrio:

Peso = Empuxo

dc.Vc.g = da.Vi.g
dc.(4,0)3 = 1,0.(4,0)2.3,2 => dc = 0,80 g/cm3

Cálculo da massa da rã:

O peso da rã é igual ao acréscimo de empuxo


m.g = da.ΔVi.g
m = 1,0.(4,0)2.0,50
m = 8,0 g)2

Resposta: e 

Próxima semana:
1) Gravitação
2) Estática