com Gabarito da ap3 Biof_ ¦ísica. 2006-1pdf_1

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Gabarito da 3a. Avaliação Presencial – 2006/1 
Disciplina: Biofísica 
 
 
1. Do ponto de vista dos aspectos do equilíbrio, discuta a situação de um sistema constituído 
de dois compartimentos de volumes diferentes, separados por um êmbulo deslizante e 
contendo a mesma quantidade de gás ideal, n moles, mantida a temperatura constante T. 
Resposta 
A situação descrita corresponde a um sistema constituído de duas partes, de 
volumes diferentes, V1 e V2, contendo o mesmo número de moles de um mesmo 
gás, à mesma temperatura. Do ponto de vista térmico, as duas partes do sistema 
estão em equilíbrio, pois a temperatura é a mesma. Entretanto do ponto de vista 
mecânico a situação é de desequilíbrio, pois as forças em ambos os lados do 
êmbolo não são iguais, uma vez que as pressões são distintas, como determina a 
lei dos gases ideais, PV=nRT. O compartimento de menor volume exercerá uma 
força maior, porque a pressão deste lado é maior. Soltando o êmbolo ele deslizará 
no sentido do maior volume, até que as pressões se igualem. 
 
 
2. Explique os processos físicos envolvidos na obtenção da radiografia convencional. 
Resposta 
A obtenção de uma radiografia convencional envolve os seguintes 
processos: a geração de raios X, as interações deles com a matéria do objeto a 
ser radiografado, isto é a absorção dos raios e, finalmente, a detecção ou registro 
dos mesmos. 
Os raios X são produzidos em ampolas de vidro contendo um gás, dentro do qual 
são acelerados elétrons em direção a um alvo. Neste alvo, os elétrons são 
desacelerados bruscamente, fazendo surgir raios X. 
Estes raios direcionados sobre o objeto interagem com os átomos do 
objeto, produzindo ionização e vão sendo absorvidos, diminuindo a sua 
intensidade, em função da constituição do material irradiado e da sua espessura. 
A absorção dos raios X se caracteriza pelo decréscimo da sua intensidade numa 
função exponencial com a espessura, I = I0 e-µx, onde µ é o coeficiente de absorção. 
O processo de registro consiste na colocação de um anteparo sensível aos 
raios. Pode ser um filme com uma emulsão onde se processa uma reação química 
com a chegada dos raios, ou um mecanismo que os transforme em sinais 
elétrico-eletrônicos, como um monitor. 
 
 
3. O que acontece com a velocidade de um líquido movendo-se numa canalização de raio 
variável, quando ele passa de uma região maior raio para outra de menor? Se, num 
determinado trecho da parte mais larga tiver uma bifurcação em dois ramos de raios 
menores, o que acontecerá com a velocidade do líquido em cada um desses ramos mais 
estreitos? Compare os resultados nas duas situações. 
Resposta 
Quando a secção transversal da canalização tem sua área diminuída, a velocidade 
do líquido aumenta, pela equação da continuidade, a qual estabelece que o fluxo, 
no escoamento estacionário é constante; isto é, v1A1=v2A2. No caso da bifurcação, 
temos a considerar possibilidades distintas em relação aos ramos bifurcados: se 
as bifurcações, juntas, somam uma área de secção transversal maior, menor ou 
igual ao trecho largo de onde elas partem. Se as bifurcações, juntas, formam uma 
área maior, então a velocidade em cada ramo será menor que no trecho largo. Se 
a área for menor a velocidade aumenta. A primeira situação seria o oposto da 
situação colocada na primeira pergunta, já a segunda seria equivalente. 
 
4. Que tipos de interações governam a auto organização dos lipídios em bicamadas que 
formam a membrana celular? Mostre em um esquema como atuam tais interações na 
formação e estabilidade da membrana. 
Resposta 
As interações envolvidas são hidrofílicas e hidrofóbicas devidas ao caráter 
anfipático das moléculas de lipídios em relação às moléculas de água. Na 
interface com a água, as regiões apolares destas moléculas, suas caudas, 
interagem com as moléculas de água, produzindo a atração entre si, e as cabeças 
polares, com afinidade com as moléculas de água, repelindo-se entre si. A 
organização é produzida por esta duas interações oposta que “competem” entre 
si. 
 
 
 
5. Calcule a entropia gerada, em uma hora, no ambiente de uma sala de academia por 10 
pessoas fazendo exercícios físicos. Suponha que cada pessoa gera 100W de calor. 
Resposta 
A entropia gerada será 10 vezes a entropia gerada por uma pessoa, em uma hora. 
Se cada pessoa gera 100W de calor, isto significa dizer que ela cede à vizinhança 
100 J em 1 segundo. Logo, em 1 h=3600s, ela cederá uma quantidade de calor 
 
∆Qp=100x3600J=3,6x105J. 
 
A entropia gerada por uma pessoa é 
 
∆Sp=∆Qp/T=3,6x105/293 J/K 
 
A entropia gerada pelas 10 pessoas será então 
 
∆S =10x∆Sp=122.866,89 J/K.