Tópicos de Física 2 - Parte 1-058-060

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56 UNIDADE 1 | TERMOLOGIA
O principal mecanismo físico responsável pelo 
aquecimento da atmosfera devido à ação do efeito 
estufa resulta da
a) absorção, por certos gases da atmosfera, de par-
te da radiação ultravioleta recebida pela Terra.
b) reflexão, por certos gases da atmosfera, da 
radiação visível emitida pela Terra.
c) absorção, por certos gases da atmosfera, de 
parte da radiação infravermelha proveniente 
da superfície da Terra.
d) reflexão, por certos gases da atmosfera, de parte 
da radiação de micro-ondas recebida pela Terra.
e) refração das radiações infravermelhas e ultra-
violetas na atmosfera terrestre.
 28. (Enem) As cidades industrializadas produzem 
grandes proporções de gases como o CO2, o 
principal gás causador do efeito estufa. Isso 
ocorre por causa da quantidade de combustíveis 
fósseis queimados, principalmente no trans-
porte, mas também em caldeiras industriais. 
Além disso, nessas cidades concentram-se as 
maiores áreas com solos asfaltados e concre-
tados, o que aumenta a retenção de calor, for-
mando o que se conhece por “ilhas de calor”. 
Tal fenômeno ocorre porque esses materiais 
absorvem o calor e o devolvem para o ar sob a 
forma de radiação térmica. Em áreas urbanas, 
devido à atuação conjunta do efeito estufa e das 
“ilhas de calor”, espera-se que o consumo de 
energia elétrica
a) diminua devido à utilização de caldeiras por 
indústrias metalúrgicas.
b) aumente devido ao bloqueio da luz do sol pelos 
gases do efeito estufa.
c) diminua devido à não necessidade de aquecer 
a água utilizada em indústrias.
d) aumente devido à necessidade de maior refri-
geração de indústrias e residências.
e) diminua devido à grande quantidade de radiação 
térmica reutilizada.
Nível 3Exercícios
 29. (Uepa) A área total das paredes externas de uma 
geladeira é 4,0 m2 e a diferença de temperatura 
entre o exterior e o interior da geladeira é 25 8C. 
Se a geladeira tem um revestimento de poliesti-
reno com 25 mm de espessura, determine a quan-
tidade de calor que flui através das paredes da 
geladeira durante 1,0 h, em watt-hora. A condu-
tividade térmica do revestimento de poliestireno 
é 0,01
W
m Co?
.
 30. Numa sauna, para separar a sala de banho do 
escritório, usou-se uma parede de tijolos com 
12 cm de espessura. A parede foi revestida do 
lado mais quente com uma camada de madeira 
com 6 cm de espessura e, do lado mais frio, com 
uma camada de cortiça com 3 cm de espessura. 
A temperatura da sauna é mantida a 70 8C, en-
quanto a do ambiente do escritório, a 20 8C. 
Determine as temperaturas nos pontos de sepa-
ração madeira/tijolo e tijolo/cortiça, após ser 
estabelecido o regime permanente.
Dados: kmadeira 5 2 ? 10
24 cal/s cm 8C;
ktijolo 5 15 ? 10
24 cal/s cm 8C;
kcortiça 5 1 ? 10
24 cal/s cm 8C.
 31. (Fuvest-SP) Um contêiner com equipamentos 
científicos é mantido em uma estação de pesqui-
sa na Antártida. Ele é feito com material de boa 
isolação térmica e é possível, com um pequeno 
aquecedor elétrico, manter sua temperatura in-
terna constante, Ti 5 20 8C, quando a temperatu-
ra externa é Te 5 240 °C. As paredes, o piso e o 
teto do contêiner têm a mesma espessura, 
« 5 26 cm, e são de um mesmo material, de con-
dutividade térmica k 5 0,05 J/(s ? m ? 8C). Suas 
dimensões internas são 2 3 3 3 4 m3. Para essas 
condições, determine
a) a área A da superfície interna total do contêiner;
b) a potência P do aquecedor, considerando ser 
ele a única fonte de calor;
c) a energia E, em kWh, consumida pelo aquecedor 
em um dia.
Note e adote:
A quantidade de calor por unidade de tempo (f) 
que flui através de um material de área A, 
espessura « e condutividade térmica k, com 
diferença de temperatura DT entre as faces do 
material, é dada por: f 5 kADT/«.
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57TÓPICO 2 | O CALOR E SUA PROPAGAÇÃO
 32. (UPM-SP) Tem-se 
três cilindros de 
secções transver-
sais iguais de co-
bre, latão e aço, 
cujos comprimen-
tos são, respecti-
vamente, 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 8C e o dos cilindros de 
latão e aço, a 0 8C. 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, ex-
pressas em cal ? cm21 ? s21 ? 8C21. No regime 
estacionário de condução, qual a temperatura 
na junção?
 33. A condutividade térmica do cobre é aproximada-
mente quatro vezes maior que a do latão. Duas 
placas, uma de cobre 
e outra de latão, com 
100 cm2 de área e 2,0 cm 
de espessura, são jus-
tapostas como ilustra 
a figura ao lado.
Considerando-se que 
as faces externas do conjunto sejam mantidas a 
0 8C e 100 8C, qual será a temperatura na inter-
face da separação das placas quando for atingido 
o regime estacionário? 
34. (UPM-SP) 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:
figura I
100 °C
0 °C
a) 4 minutos.
b) 3 minutos.
c) 2 minutos.
d) 1 minuto.
e) 0,5 minuto.
 35. (Unicamp-SP) Nas regiões mais frias do planeta, 
camadas de gelo podem se formar rapidamente 
sobre um volume de água a céu aberto. A figura 
a seguir mostra um tanque cilíndrico de água cuja 
área da base é A 5 2,0 m2, havendo uma camada 
de gelo de espessura L na superfície da água. 
O ar em contato com o gelo está a uma tempera-
tura Tar 5 210 8C, enquanto a temperatura da 
água em contato com o gelo é Tág 5 0,0 8C.
O calor é conduzido da água ao ar através do gelo. 
O fluxo de calor fcal, definido como a quantidade de 
calor conduzido por unidade de tempo, é dado por 
f 5
2
kA
T T
Lcal
ag ar , em que k 4,0 10
cal
s cm °C
3
5 ?
? ?
2 
é a condutividade térmica do gelo. Qual é o fluxo de 
calor fcal quando L 5 5,0 cm?
L
ar
A 5 2,0 m2
gelo
‡gua
 36. (UFPA) Para obter água aquecida, um estudante 
montou o seguinte sistema, esquematizado na 
figura I, a seguir: no coletor solar, feito de uma 
cuba de vidro, com fundo metálico preto-fosco, a 
água é aquecida pela radiação e, através de um 
ciclo convectivo usando as mangueiras 1 e 2, é 
armazenada no reservatório térmico.
O estudante realizou dois experimentos: primei-
ro o coletor foi exposto à ação do sol e depois, nas 
mesmas condições, apenas à luz de uma lâmpa-
da de 200 W. Os resultados da variação de tem-
peratura do reservatório em função do tempo, nos 
dois experimentos, estão representados no grá-
fico da figura II a seguir.
mangueira 2
mangueira 1
reservatório
térmico
figura I
coletor solar
R
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figura II
0 °C 100 °C
2 cm
100 °C 0 °C
latão
2 cm
100 cm2
cobre
0 °C
aço
(12 cm)
latão
(13 cm)
0 °C
100 °C
cobre
(46 cm)
junção
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58 UNIDADE 1 | TERMOLOGIA
0 10
25
30
35
40
45
50
20 30 40 50 60
temperatura (°C)
tempo (min)
radiação
solar
lâmpada
200 W
figura II
Com base na interpretação das figuras I e II, é 
correto afirmar:
a) Ao se usar a lâmpada, observa-se que o pro-
cesso de aquecimento da água foi mais eficiente 
do que com o uso da radiação solar.
b) No intervalo de 10 min a 40 min, observa-se 
que a radiação solar aqueceu a água a uma 
taxa 1,5 vez maior do que a lâmpada.
c) O aquecimentoda água com o uso da lâmpada 
é menos eficiente; no entanto, nesse caso, a 
resposta ao aquecimento é mais rápida.
d) Acima de 40 8C, o aquecimento com a radiação 
solar torna-se mais rápido.
e) O fundo preto-fosco não serve somente para 
absorver a radiação incidente, mas, principal-
mente, para produzir efeito estufa dentro do 
coletor solar.
 37. (Uepa) O efeito estufa é um fenômeno natural, 
característico de planetas onde existe atmosfera. 
Ele acontece na atmosfera da Terra e também na 
de Vênus, onde o efeito é muito acentuado e a 
temperatura alcança valores de cerca de 460 8C. 
Embora importante para a manutenção da vida 
no planeta, hoje é uma preocupação para muitos 
ambientalistas e cientistas. Com base em seus 
conhecimentos sobre o efeito estufa, analise as 
seguintes afirmativas:
I. Existem materiais, como o vidro, que permitem 
a passagem de luz, mas dificultam a passa-
gem de radiação térmica. Numa estufa com 
cobertura de vidro, por exemplo, parte da luz 
que entra é absorvida pelas plantas. Estas, 
sendo aquecidas, emitem radiação infraver-
melha, que tem dificuldade para atravessar o 
vidro e aquece o interior da estufa. Esse efeito 
é semelhante ao que acontece na atmosfera 
da Terra, daí o nome “efeito estufa”.
II. O efeito estufa é importante porque retém o 
calor na Terra, possibilitando a vida de animais 
e vegetais. Sua intensificação é que é danosa, 
ocasionando o aumento da temperatura do 
planeta. Como consequência disso, dentre ou-
tras ocorrências, parte da ilha do Marajó po-
derá ser inundada e os furacões no Caribe 
poderão ser mais frequentes e devastadores.
III. No efeito estufa, a radiação solar atravessa a 
atmosfera, parte é absorvida pela Terra e par-
te é refletida. Uma parcela da radiação absor-
vida é reemitida na forma de raios ultravioleta 
(ondas de calor), que têm pequeno compri-
mento de onda e dos quais uma pequena par-
te é absorvida, principalmente pelo gás car-
bônico, vapor de água e metano, nas altas 
camadas atmosféricas, criando um manto 
quente na superfície da Terra.
IV. Na Lua, não há ocorrência de efeito estufa em 
virtude de não existir atmosfera. Isso é uma 
das causas de as temperaturas no nosso sa-
télite variarem entre 2150 8C durante a noite 
e 100 8C durante o dia.
Estão corretas somente as afirmativas:
a) I, II e IV.
b) I, II e III.
c) I, III e IV.
d) I e II. 
e) II e IV.
MAISDESCUBRA
 1. Pesquise e cite (com a devida explicação) um fator positivo e outro negativo do efeito estufa na atmos-
fera da Terra. 
 2. Em 10 de dezembro de 1997, vários países assinaram, no Japão, um acordo que foi denominado Proto-
colo de Kyoto. Qual a relação do efeito estufa na nossa atmosfera com esse acordo?
 3. O Brasil é o país que mais recicla latas de alumínio, 98%. No entanto, quando se trata de garrafas PET 
(politereftalato de etileno), apenas pouco mais da metade é reciclada. O que podemos fazer para evitar 
que essas embalagens e o lixo que produzimos contribuam para o aumento do aquecimento global?
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