Prova de Física II

Prévia do material em texto

5910170 – Física II: Ondas, Fluidos e Termodinâmica – FFCLRP – USP – Prof. Antônio Roque 
Segunda Prova – para casa 
 
Segunda Prova de Física II 
1) Uma caixa de isopor usada para manter bebidas frias possui área total (incluindo a tampa) igual a 
0,80 m2 e a espessura da sua parede mede 2,0 cm. A caixa foi levada para a praia e está cheia de 
garrafas d’água, latas de refrigerante e cerveja e gelo a uma temperatura de 0 oC. Suponha que a 
temperatura externa é de 30 oC. 
a) Qual é a taxa de transferência de calor, em J/s, do exterior para o interior da caixa? 
(condutividade térmica do isopor = 0,01 W/m.K) 
b) Supondo que a caixa fique na praia nas condições acima por 8 horas, qual a massa de gelo 
que se liquefaz no interior da caixa durante esse período? (calor latente de fusão do gelo = 
3,34 × 105 J/kg)? 
2) Quando um gás passa por uma expansão adiabática e quase-estática em um recipiente, a sua 
pressão cai de 120 kPa para 100 kPa e a sua temperatura cai de 300 K para 280 K. Esse gás é 
monoatômico ou diatômico? 
3) Determine a eficiência de um motor a gasolina que segue um ciclo de Otto como o da figura 
abaixo. 
 
4) Para esta questão, você precisará das Tabelas 1 e 2 abaixo. 
a. Tabela 1. Calor liberado durante a oxidação de algumas substâncias encontradas nos 
alimentos. Os dados foram retirados da Tabela 1.2 de Haynie, D.T., Biological 
Thermodynamics, Cambridge University Press, Cambridge, 2001. ISBN 0-521-79549-4. 
 
Substância kJ.g-1 kcal.g-1 
Glicose 15,6 3,7 
Carboidrato 16 3,8 
Gordura 37 8,8 
Proteína 23 5,5 
Álcool etílico 29 6,9 
 
5910170 – Física II: Ondas, Fluidos e Termodinâmica – FFCLRP – USP – Prof. Antônio Roque 
Segunda Prova – para casa 
 
Tabela 2. Gasto energético em humanos. Os dados foram retirados da Tabela 1.3 de Haynie 
(2001). 
Atividade Tempo (min) Custo energético 
(kJ.min-1) 
Gasto energético 
total (kJ) 
Ficar deitado 540 5,0 2700 
Ficar sentado 600 5,9 3540 
Ficar de pé 150 8,0 1200 
Andar 150 13,4 2010 
Total 1440 
− 
9450 
 
Responda agora: 
a) Considere uma mulher de 55 kg. Suponha que ela tenha 8 kg de gordura. Se ela 
armazenar como carboidrato a mesma quantidade de energia que armazena como gordura, 
qual a porcentagem do seu peso total que está na forma de carboidrato? 
b) Um dado estudante passa, por dia, 7,5 horas deitado (dormindo), 15 horas sentado (em 
sala de aula, na biblioteca, na cantina e em casa) e 1,5 horas andando. Qual a necessidade 
energética diária do estudante? Estime quantas horas por dia você passa fazendo cada 
uma das atividades da Tabela 2 e calcule a sua necessidade energética diária. Se o 
estudante só se alimentasse de gordura, ou só de carboidrato, ou só de proteína, ou só de 
álcool etílico, calcule a massa de diária de cada uma dessas substâncias que ele teria que 
ingerir para satisfazer suas necessidades energéticas. Repita o mesmo para você. 
 
 
 
Esta é a segunda prova do curso de Física II. Ela não será feita em sala, mas em casa. A data de 
entrega é 28/06/2010 até a meia-noite.