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DRA CAMILLA OGAWA| TURMA Unidade 2- Temperatura, calor e eletricidade Nesta unidade estudaremos os conceitos de temperatura e calor, bem como os seus modos de transmissão, o princípio da igualdade das trocas de calor e uma introdução à eletricidade. Objetivos: Conceituar temperatura, energia térmica, calor e equilíbrio térmico; Entender o funcionamento do termômetro, citar os principais tipos e fazer conversões entre as escalas termométricas; Definir as formas de propagação de calor; Enunciar os princípios das trocas de calor, bem como desenvolver cálculos associados ao balanço de energia; Estudar os princípios relacionados à eletrostática e definir força elétrica; Estabelecer o campo elétrico e definir potencial elétrico. Importante assistir os vídeos relacionados a esta unidade. Fazer a leitura do livro didático e a resolução das autoatividades, participar do fórum desta unidade. Ampliar os conhecimentos com a leitura de materiais complementares. A Termologia é um ramo da Física que estuda os fenômenos térmicos como calor, temperatura, dilatação, energia térmica, estudo térmico dos gases etc. Quando um corpo se aquece as partículas que o compõem vibram cada vez com mais intensidade: esse fenômeno denomina-se temperatura. Exercício: Para aferir a temperatura de pacientes, um estudante de medicina criou sua própria escala linear de temperaturas. Nessa nova escala, os valores de O (zero) e 10 (dez) correspondem, respectivamente, a 37°C e 40°C. A temperatura de mesmo valor numérico em ambas as escalas é aproximadamente: a) 52,9 ºC b) 28,5 ºC c) 74,3 ºC d) - 8,5 ºC e) - 28,5 ºC Documentário Assista o documentário feito pela BBC: “Zero Absoluto: A Conquista do Frio” - Episódio 1, disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=jtLklcHVHic Exercícios propostos: Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a uma determinada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20ºC para 60ºC em 4 minutos, sendo o calor especifico sensível da água 1,0 cal/gºC, pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, é: a) 500 b) 600 c) 700 d) 800 e) 900 2. Uma barra de ferro de massa de 4kg é exposta a uma fonte de calor e tem sua temperatura aumentada de 30 ºC para 150 ºC. Sendo o calor específico do ferro c = 0,119 c/g.ºC, a quantidade de calor recebida pela barra é aproximadamente: a) 45 kcal b) 57,1 kcal c) 100 kcal d) 12,2 kcal e) 250,5 kcal X Dilatação Térmica é a variação que ocorre nas dimensões de um corpo quando submetido a uma variação de temperatura. De uma maneira geral, os corpos, sejam eles sólidos, líquidos ou gasosos, aumentam suas dimensões quando aumentam sua temperatura. Exercícios: O vidro pirex apresenta maior resistência ao choque térmico do que o vidro comum porque: a) possui alto coeficiente de rigidez. b) tem baixo coeficiente de dilatação térmica. c) tem alto coeficiente de dilatação térmica. d) tem alto calor específico. e) é mais maleável que o vidro comum. No momento do choque térmico, o material que possuir o menor coeficiente de dilatação será o mais resistente, uma vez que sofrerá uma menor dilatação e, assim, não comprometerá a sua estrutura. X 2. Uma barra de cobre com coeficiente de dilatação linear de 17x está inicialmente a 30 °C e é aquecida até que a sua dilatação corresponda a 0,17% de seu tamanho inicial. Determine a temperatura final dessa barra. a) 85 °C b) 65 °C c) 105 °C d) 130 °C e) 80 °C Exercício: 1. Um cilindro com dilatação térmica desprezível possui volume de 25 litros. Nele estava contido um gás sob pressão de 4 atmosferas e temperatura de 227 ºC. Uma válvula de controle do gás do cilindro foi aberta até que a pressão no cilindro fosse de 1 atm. Verificou-se que, nessa situação, a temperatura do gás e do cilindro era a ambiente e igual a 27 ºC. (Considere que a temperatura de 0 ºC corresponde a 273 K) Assinale a alternativa que apresenta o volume de gás que escapou do cilindro, em litros. a) 11,8. b) 35. c) 60. d) 85. e) 241. Eletrostática é a área da Física que abrange o estudo das cargas elétricas em repouso. Os fenômenos eletrostáticos estudados por essa área do conhecimento surgem em decorrência da força de atração e repulsão que as cargas elétricas exercem umas sobre as outras. Algumas das principais propriedades da Eletrostática, tais como: carga elétrica, eletrização, força elétrica, potencial elétrico, campo elétrico e energia potencial elétrica. Exercícios: De acordo com a lei de Coulomb, a força eletrostática entre duas cargas puntiformes em repouso é: a) inversamente proporcional ao produto do módulo das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. b) diretamente proporcional ao produto do módulo das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. c) diretamente proporcional ao produto do módulo das cargas e ao quadrado da distância entre elas. d) uma grandeza escalar, pois é completamente descrita somente por seu módulo. e) uma força de contato e de natureza elétrica. A lei de Coulomb afirma que o módulo da força de atração ou de repulsão entre duas cargas elétricas puntiformes separadas por uma distância d no vácuo é dada pela expressão: Portanto, é possível perceber que o módulo da força depende diretamente dos módulos das cargas Q e q e é inversamente proporcional ao quadrado da distância d entre elas. Dessa forma, a alternativa correta é a letra B. X 2. Duas esferas elétricas condutoras e idênticas de cargas elétricas iguais a + 2,0 C e -3,0 C tocam-se, transferindo elétrons entre si. A carga elétrica remanescente em cada esfera após o contato será igual a: a) 5,0 C b) 0,5 C c) -0,5 C d) -1,0 C e) 0 C Para calcularmos a carga elétrica remanescente após o contato entre as duas esferas idênticas, fazemos a média aritmética entre suas cargas: Simulação Para entender mais sobre o Ciclo de Carnot, explore a simulação disponível no site: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?f=mf_carnot&l=pt Simulação Para entender mais sobre a Lei de Coulomb explore a simulação disponível no site: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/coulombs-law Resolução de Autoatividade Questão 5– Unidade 2 – Tópico 1 Questão 8 – Unidade 2 – Tópico 2 Resolução de Autoatividade Questão 6 – Unidade 2 – Tópico 4 Resolução de Autoatividade 6 - O que se entende por elétron livre? Resposta: São elétrons fracamente ligados ao núcleo de um átomo e que, por esse motivo, apresentam grande mobilidade.