Termologia, Óptica e Ondas - Aula 12 (continuação)

Exercícios de revisão

Revisão/Ex 1:
(UFSCAR-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.

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Revisão/Ex 2:
(Olimpíada Brasileira de Física)
Um estudante caminha descalço em um dia em que a temperatura ambiente é de 28 ºC. Em um certo ponto, o piso de cerâmica muda para um assoalho de madeira, estando ambos em equilíbrio térmico. O estudante tem então a sensação de que a cerâmica estava mais fria que a madeira. Refletindo um pouco, ele conclui corretamente, que:

a) a sensação de que as temperaturas são diferentes de fato representa a realidade física, uma vez que a cerâmica tem uma capacidade calorífica menor que a madeira.
b) a sensação de que as temperaturas são diferentes não representa a realidade física, uma vez que a cerâmica tem uma capacidade calorífica menor que a madeira.
c) a sensação de que as temperaturas são diferentes de fato representa a realidade física, uma vez que a condutividade térmica da cerâmica é maior que a da madeira.
d) a sensação de que as temperaturas são diferentes não representa a realidade física, uma vez que a condutividade térmica da cerâmica é maior que a da madeira. 

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Revisão/Ex 3:
(PUC-PR)
Analise as afirmações referentes à transferência de calor:

I. As roupas de lã dificultam a perda de calor do corpo humano para o meio ambiente devido ao fato do ar existente em suas fibras ser um bom isolante térmico
II. Devido a condução térmica, uma barra de ferro mantêm-se a uma temperatura inferior a um pedaço de madeira mantida no mesmo ambiente.
III. O vácuo entre duas paredes de um recipiente serve para evitar a perda de calor por irradiação.

Marque a alternativa correta:

a) Apenas a I esta correta
b) Apenas as II esta correta
c) Apenas a III esta correta
d) I,I e III estão corretas
e) I,II e III estão erradas

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Revisão/Ex 4:
(UFSCAR-SP)
Um dia, o zelador de um clube mediu a temperatura da água da piscina e obteve 20 ºC, o mesmo valor para qualquer ponto da água da piscina. Depois de alguns dias de muito calor, o zelador refez essa medida e obteve 25 ºC, também para qualquer ponto do interior da água. Sabendo-se que a piscina contém 200 m³ de água, que a densidade da água é 1,0.10³ kg/m³ e que o calor específico da água é 4,2.10³xJ/kg.ºC, responda:

a) qual a quantidade de calor absorvida, do ambiente, pela água da piscina?
b) por qual processo (ou processos) o calor foi transferido do ambiente para a água da piscina e da água da superfície para a água do fundo? Explique.

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Revisão/Ex 5:
(ENEM)
A refrigeração e o congelamento de alimentos são responsáveis por uma parte significativa do consumo de energia elétrica numa residência típica. Para diminuir as perdas térmicas de uma geladeira, podem ser tomados alguns cuidados operacionais:

I. Distribuir os alimentos nas prateleiras deixando espaços vazios entre eles, para que ocorra a circulação do ar frio para baixo e do quente para cima.
II. Manter as paredes do congelador com camada bem espessa de gelo, para que o aumento da massa de gelo aumente a troca de calor no congelador.
III. Limpar o radiador (“grade” na parte de trás) periodicamente, para que a gordura e a poeira que nele se depositam não reduzam a transferência de calor para o ambiente.

Para uma geladeira tradicional é correto indicar, apenas,

a) a operação I.
b) a operação II.
c) as operações I e II.
d) as operações I e III.
e) as operações II e III.

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v
Desafio:

Mede-se a temperatura da água de uma piscina e encontra-se, para todos os pontos, um valor θ₁. Num outro dia, de muito calor, é refeita a medida da temperatura dos pontos da água e encontra-se o valor θ₂ com θ₂ > θ₁.

Explique qual o principal processo (ou processos) em que o calor foi transferido do ambiente para a água da piscina e da água da superfície para a água do fundo?

A resolução será publicada na próxima sexta-feira.

Resolução do desafio anterior 

Numa caixa de vidro de espessura 2,0 cm, coloca-se 2,0 kg de gelo. A área da caixa que troca calor com o meio ambiente é de 800 cm². O coeficiente de condutibilidade térmica do vidro é 1,8.10^-3 cal/(cm.s.°C). Qual é a massa de gelo que resta na caixa depois de uma hora, sendo de 0 °C a temperatura interna da caixa e 25 °C a temperatura externa?

Dado: calor específico latente de fusão do gelo: 80 cal/g

φ = Q/Δt = K.A.Δθ/e => Q/3600 = 1,8.10^-3.800.25/2,0 ∴ Q = 64800 cal

Massa de gelo que sofre fusão:

Q = m.L => 64800 = m.80 ∴ m = 810 g

Massa de gelo que resta na caixa após uma hora:
 
M = 2000g - 810g = 1190 g

Resposta: 1190 g