F2_semana2

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FÍSICA 2: SEMANA 2 
Conteúdo: Calor e sua Propagação 
 
QUESTÕES TRADICIONAIS 
 
1. Para que dois corpos possam trocar calor é necessário que: 
I. estejam a diferentes temperaturas. 
II. tenham massas diferentes. 
III. exista um meio condutor de calor entre eles. 
Quais são as afirmações corretas? 
A) Apenas I. 
B) Apenas II. 
C) Apenas I e II. 
D) Apenas I e III. 
E) I, II e III. 
 
2. Com relação aos processos de transferência de calor, considere as seguintes 
afirmativas: 
1. A condução e a convecção são processos que dependem das propriedades do 
meio material no qual ocorrem. 
2. A convecção é um processo de transmissão de calor que ocorre somente em 
metais. 
3. O processo de radiação está relacionado com a propagação de ondas 
eletromagnéticas. 
Assinale a alternativa correta. 
A) Somente a afirmativa 1 é verdadeira. 
B) Somente a afirmativa 2 é verdadeira. 
C) Somente a afirmativa 3 é verdadeira. 
D) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. 
E) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. 
 
3. Você sabe que o aprendizado da Física também se faz por meio da observação 
das situações que ocorrem no nosso dia-a-dia. Faça um experimento. Caminhe 
descalço sobre um carpete ou um tapete e sobre um piso cerâmico, como o do 
banheiro da sua casa, por exemplo. Você vai notar que o piso cerâmico parece 
mais frio do que o tapete, apesar de estarem à mesma temperatura. Essa diferença 
de sensação se deve ao fato de: 
A) a capacidade térmica do piso cerâmico ser menor que a do tapete; 
B) a temperatura do piso cerâmico ser menor que a do tapete; 
C) a temperatura do tapete ser menor que a do piso cerâmico; 
D) a condutividade térmica do piso cerâmico ser maior que a do tapete; 
E) a condutividade térmica do piso cerâmico ser menor que a do tapete. 
 
4. O matemático e físico francês Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830) estudou 
a condução do calor através de sólidos e publicou, em 1822, a teoria analítica do 
calor, criando uma lei que levou o seu nome — Lei de Fourier. Observe a seguir 
uma aplicação desta teoria. Um fogão de cozinha elétrico possui entre as paredes 
do seu forno um isolante constituído por uma camada de fibra de vidro com área 
total de 1,40 m2 e espessura de 4,0 cm. 
 
 
Ao ligar o forno deste fogão, após um certo tempo, a superfície interna da fibra de 
vidro alcança uma temperatura de 175 °C e sua superfície externa encontra-se a 
uma temperatura de 35°C. Considerando-se que a condutividade térmica da fibra 
de vidro é igual a 0,04 W/m°C, a taxa de transferência de calor através do isolante, 
em W, vale: 
A) 196 
B) 294 
C) 130 
D) 150 
E) 175 
 
5. Um resistor R é colocado dentro de um recipiente de parede metálica – no qual 
é feito vácuo – que possui um termômetro incrustado em sua parede externa. Para 
ligar o resistor a uma fonte externa ao recipiente, foi utilizado um fio, com 
isolamento térmico, que impede a transferência de calor para as paredes do 
recipiente. Essa situação encontra-se ilustrada na figura abaixo. 
 
Ligando o resistor, nota-se que a temperatura indicada pelo termômetro aumenta, 
mostrando que há transferência de calor entre o resistor e o termômetro. Pode-se 
afirmar que os processos responsáveis por essa transferência de calor, na ordem 
correta, são primeiro 
A) convecção e depois radiação. 
B) convecção e depois condução. 
C) radiação e depois convecção. 
D) radiação e depois condução. 
E) condução e depois convecção. 
 
QUESTÕES CONTEXTUALIZADAS 
 
6. (ENEM) A tirinha abaixo faz referência a uma propriedade de uma grandeza 
Física, em que a função do jornal utilizado pelo homem é a de 
 
A) absorver a umidade que dissipa calor. 
B) impedir que o frio do ambiente penetre. 
C) manter o calor do homem concentrado. 
D) restringir a perda de calor para o ambiente. 
E) bloquear o vento que sopra trazendo frio. 
 
7. (ENEM) O uso mais popular de energia solar está associado ao fornecimento de 
água quente para fins domésticos. Na figura a seguir, é ilustrado um aquecedor de 
água constituído de dois tanques pretos dentro de uma caixa termicamente isolada 
e com cobertura de vidro, os quais absorvem energia solar. 
 
 
Nesse sistema de aquecimento: 
A) os tanques, por serem de cor preta, são maus absorvedores de calor e reduzem 
as perdas de energia. 
B) a cobertura de vidro deixa passar a energia luminosa e reduz a perda de energia 
térmica utilizada para o aquecimento. 
C) a água circula devido à variação de energia luminosa existente entre os pontos 
X e Y. 
D) a camada refletiva tem como função armazenar energia luminosa. 
E) o vidro, por ser bom condutor de calor, permite que se mantenha constante a 
temperatura no interior da caixa. 
 
8. (ENEM) O resultado da conversão direta de energia solar é uma das várias 
formas de energia alternativa de que se dispõe. O aquecimento solar é obtido por 
uma placa escura coberta por vidro, pela qual passa um tubo contendo água. A 
água circula, conforme mostra o esquema abaixo. 
 
 
São feitas as seguintes afirmações quanto aos materiais utilizados no aquecedor 
solar: 
I. O reservatório de água quente deve ser metálico para conduzir melhor o calor. 
II. A cobertura de vidro tem como função reter melhor o calor, de forma semelhante 
ao que ocorre em uma estufa. 
III. A placa utilizada é escura para absorver melhor a energia radiante do Sol, 
aquecendo a água com maior eficiência. 
Dentre as afirmações acima, pode-se dizer que apenas está(ão) correta(s): 
A) I. 
B) I e II. 
C) II. 
D) I e III. 
E) II e III. 
9. Para a instalação de um aparelho de ar-condicionado, é sugerido que ele seja 
colocado na parte superior da parede do cômodo, pois a maioria dos fluidos 
(líquidos e gases), quando aquecidos, sofrem expansão, tendo sua densidade 
diminuída e sofrendo um deslocamento ascendente. Por sua vez, quando são 
resfriados, tornam-se mais densos e sofrem um deslocamento descendente. 
A sugestão apresentada no texto minimiza o consumo de energia, porque 
A) diminui a umidade do ar dentro do cômodo. 
B) aumenta a taxa de condução térmica para fora do cômodo. 
C) torna mais fácil o escoamento da água para fora do cômodo. 
D) facilita a circulação das correntes de ar frio e quente dentro do cômodo. 
E) diminui a taxa de emissão de calor por parte do aparelho para dentro do 
cômodo. 
 
10. Uma forma experimental para medir a condutividade térmica de um material 
usado como isolante é construir uma caixa com esse material. No seu interior, é 
colocado um aquecedor elétrico de potência conhecida que mantém a temperatura 
interna superior à externa. 
 
 
 
Suponha que foi construída uma caixa com determinado material isolante. A área 
total externa tem 4,0 m2 e a espessura das paredes é de 5,0 mm. O aquecedor 
elétrico desenvolve uma potência constante de 300 W, mantendo a temperatura 
interna da caixa 50 °C acima da temperatura externa. Desprezando possíveis 
efeitos de bordas, determine o coeficiente de condutividade térmica do material em 
questão, em W/m0C. 
A) 6,5.10-3 
B) 7,5.10-3 
C) 8,5.10-3 
D) 5,5.10-3 
E) 4,5.10-3 
 
QUESTÕES ESPECÍFICAS 
 
11. No café-da-manhã, uma colher metálica é colocada no interior de uma caneca 
que contém leite bem quente. A respeito desse acontecimento, são feitas três 
afirmativas. 
I. Após atingirem o equilíbrio térmico, a colher e o leite estão a uma mesma 
temperatura. 
II. Após o equilíbrio térmico, a colher e o leite passam a conter quantidades iguais 
de energia térmica. 
III. Após o equilíbrio térmico, cessa o fluxo de calor que existia do leite (mais 
quente) para a colher (mais fria). 
Podemos afirmar que: 
A) somente a afirmativa I é correta; 
B) somente a afirmativa II é correta; 
C) somente a afirmativa III é correta; 
D) as afirmativas I e III são corretas; 
E) as afirmativas II e III são corretas. 
 
12. Relacione: 
I. Condução 
II. Convecção 
III. Irradiação 
( ) A energia é transportada por deslocamento de matéria. 
( ) A energia é transmitida na forma de ondas eletromagnéticas. 
( ) A energia é propagada por choques entre as partículas.A ordem em que se devem dispor os algarismos I, II e III, de cima para baixo, para 
que fique preenchida CORRETAMENTE a relação, está em: 
A) I, II e III. 
B) II, I e III. 
C) II, III e I. 
D) III, I e II. 
E) III, II e I. 
 
13. Numa noite muito fria, você f icou na sala assistindo à televisão. Após algum 
tempo, foi para a cama e deitou-se debaixo das cobertas (lençol, cobertor e 
edredom). Você nota que a cama está muito fria, apesar das cobertas, e só depois 
de algum tempo o local se torna aquecido. 
 
Isso ocorre porque: 
A) o cobertor e o edredom impedem a entrada do frio que se encontra no meio 
externo; 
B) o cobertor e o edredom possuem alta condutividade térmica; 
c) o cobertor e o edredom possuem calor entre suas fibras, que, ao ser liberado, 
aquece a cama; 
D) o cobertor e o edredom não são aquecedores, são isolantes térmicos, que não 
deixam o calor liberado por seu corpo sair para o meio externo; 
E) sendo o corpo humano um bom absorvedor de frio, após algum tempo não há 
mais frio debaixo das cobertas. 
 
14. Na cidade de São Paulo, em dias de muito frio é possível observar o fenômeno 
conhecido como inversão térmica, que provoca um aumento considerável nos 
índices de poluição do ar (tem-se a impressão de que os gases poluentes não 
conseguem subir para se dispersar). Nos dias quentes ocorre o oposto, os gases 
poluentes sobem e são dispersados pelas correntes de ar. Esse processo de 
movimentação de massas gasosas, a temperaturas diferentes, ocorre devido à: 
A) elevação da pressão atmosférica. 
B) convecção térmica. 
C) radiação térmica. 
D) condução térmica. 
E) criogenia. 
 
14. A figura a seguir apresenta uma barra de chumbo de comprimento 40 cm e 
área de seção transversal 10 cm2 isolada com cortiça; um termômetro fixo na barra 
calibrado na escala Fahrenheit, e dois dispositivos A e B que proporcionam, nas 
extremidades da barra, as temperaturas correspondentes aos pontos do vapor e do 
gelo, sob pressão normal, respectivamente. 
 
Considerando a intensidade da corrente térmica constante ao longo da barra, 
determine a temperatura registrada no termômetro, sabendo que ele se encontra a 
32 cm do dispositivo A. Dado: coeficiente de condutibilidade térmica do chumbo = 
8,2x10-2 cal/cmoCs. 
A) 50oF 
B) 68oC 
C) 75oC 
D) 85oC 
E) 96oC 
 
QUESTÕES APROFUNDADAS 
 
16. Em cada uma das situações descritas a seguir você deve reconhecer o 
processo de transmissão de calor envolvido: condução, convecção ou radiação. 
I. As prateleiras de uma geladeira doméstica são grades vazadas para facilitar a ida 
da energia térmica até o congelador por (...). 
II. O único processo de transmissão de calor que pode ocorrer no vácuo é a (...). 
III. Numa garrafa térmica, é mantido vácuo entre as paredes duplas de vidro para 
evitar que o calor saia ou entre por (...). 
Na ordem, os processos de transmissão de calor que você usou para preencher as 
lacunas são: 
A) condução, convecção e radiação; 
B) radiação, condução e convecção; 
C) condução, radiação e convecção; 
D) convecção, condução e radiação; 
E) convecção, radiação e condução. 
 
17. Uma barra metálica é aquecida conforme a figura; A, B e C são termômetros. 
Admita a condução de calor em regime estacionário e no sentido longitudinal da 
barra. Quando os termômetros das extremidades indicarem 200 °C e 80°C, o 
intermediário indicará: 
 
 
A) 195 °C. 
B) 175 °C. 
C) 140 °C. 
D) 125 °C. 
E) 100 °C. 
 
 
 
 
18. A figura I mostra uma barra metálica de secção transversal quadrada. Suponha 
que 10 cal fluam em regime estacionário através da barra, de um extremo para 
outro, em 2 minutos. Em seguida, a barra é cortada ao meio no sentido transversal 
e os dois pedaços são soldados como representa a figura II. O tempo necessário 
para que 10 cal fluam entre os extremos da barra assim formada é: 
 
a) 4 minutos. 
b) 3 minutos. 
c) 2 minutos. 
D) 1 minuto. 
E) 0,5 minuto. 
 
19. Tem-se três cilindros de secções transversais iguais de cobre, latão e aço, 
cujos comprimentos são, respectivamente, 46 cm, 13 cm e 12 cm. Soldam-se os 
cilindros, formando o perfil em Y, indicado na figura. O extremo livre do cilindro de 
cobre é mantido a 100 °C e dos cilindros de latão e aço, a 0 °C. Supor que a 
superfície lateral dos cilindros esteja isolada termicamente. 
 
As condutividades térmicas do cobre, latão e aço valem, respectivamente, 0,92, 
0,26 e 0,12, 
expressas em cal.cm–1.s–1.°C–1. No regime estacionário de condução, qual a 
temperatura na junção? 
A) 30oC 
B) 40oC 
C) 50oC 
D) 60oC 
E) 70oC 
 
20. Durante uma aula de Física, três alunas citam exemplos relacionados ao tema 
“transmissão de calor”, conforme transcrito abaixo: 
 
“Garrafas térmicas são úteis para conservar bebidas quentes e frias. Essas 
garrafas são constituídas de uma ampola de vidro de paredes duplas, espelhadas 
interna e externamente. Entre as paredes de vidro, quase todo o ar é retirado. O 
espelhamento impede trocas de calor por radiação e o ar retirado entre as paredes 
impede trocas de calor por radiação e convecção.” (Júlia) 
 
“Dificilmente conseguimos segurar o bulbo de uma lâmpada de filamento que está 
acesa. O aquecimento do bulbo se dá através da radiação que o filamento emite 
quando aquecido.” (Maíra) 
 “As estufas são utilizadas para cultivar certos tipos de plantas que necessitam de 
um ambiente mais aquecido para se desenvolverem. Geralmente, elas são 
construídas com uma cobertura de vidro e paredes de alvenaria. Esses materiais 
são escolhidos porque são maus condutores 
de calor. O vidro é transparente à luz visível e opaco à radiação infravermelha e, 
junto com a alvenaria, consegue manter a temperatura interna da estufa mais 
elevada do que a do ambiente externo.” (Alice) 
Sobre a declaração das alunas, pode-se afirmar que apenas a de: 
A) Júlia é correta. 
B) Maíra é correta. 
C) Alice é correta. 
D) Júlia e a de Maíra são corretas. 
E) Maíra e a de Alice são corretas. 
 
 
Gabarito 
 
06 07 08 09 10 
D B E D B 
11 12 13 14 15 
D C D B B 
16 17 18 19 20 
E D E B E