Lista de termologia -Itaú

Prévia do material em texto

LISTA DE RECUPERAÇÃO – 2ª SÉRIE 
 
 
 2º BIMESTRE 
FÍSICA 
Professor: 
CLINTON 
21. Uma barra de alumínio de 50 cm de comprimento e 
área de seção transversal de 5 cm2 tem uma de suas 
extremidades em contato térmico com uma câmara de 
vapor de água em ebulição (100 °C). A outra 
extremidade está imersa em uma cuba que contém uma 
mistura 
bifásica de gelo fundente (0 °C): 
 
A pressão atmosférica local é normal. Sabendo que o 
coeficiente de condutibilidade térmica do alumínio vale 
0,5 cal/s cm °C, calcule: 
a) a intensidade da corrente térmica através da barra, 
depois de estabelecido o regime permanente; 
b) a temperatura numa seção transversal da barra, 
situada a 40 cm da extremidade mais quente. 
 
22. 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 
= 8,2 · 10-2 cal
cm.c°.s
 
 
 
23. Na figura a seguir, você observa uma placa de 
alumínio que foi utilizada para separar o interior de um 
forno, cuja temperatura mantinha-se estável a 220 °C, e 
o meio ambiente (20 °C). 
Após atingido o regime estacionário, qual a intensidade 
da corrente térmica através dessa chapa metálica? 
 
Suponha que o fluxo ocorra através da face de área 
maior. 
Dado: coeficiente de condutibilidade térmica do alumínio 
= 0,50 cal/s cm °C 
 
24. 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. 
Calcule a leitura do termômetro C quando os 
termômetros das extremidades indicarem 200 °C e 80°C.
 
 
25. A condutividade térmica do cobre é 
aproximadamente 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 justapostas 
como ilustra a figura dada abaixo. 
Considerando-se que as faces externas do conjunto 
sejam mantidas a 0 °C e 100 °C, qual será a 
temperatura na interface da separação das placas 
quando for atingido o regime estacionário? 
 
 
26. (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 °C. Se a geladeira 
tem um revestimento de poliestireno com 25 mm de 
espessura, determine a quantidade de calor que flui 
através das paredes da geladeira durante 1,0 h, em 
watt-hora. A condutividade térmica do revestimento de 
poliestireno é 0,01 W/(m °C). 
 
27. Numa indústria têxtil, desenvolveu-se uma pesquisa 
com o objetivo de produzir um novo tecido com boas 
condições de isolamento para a condução térmica. 
Obteve-se, assim, um material adequado para a 
produção de cobertores de pequena espessura 
(uniforme). Ao se estabelecer, em regime estacionário, 
uma diferença de temperatura de 40 °C entre as faces 
opostas do cobertor, o fluxo de calor por condução é 40 
cal/s para cada metro quadrado de área. 
Sendo k = 0,00010 cal/s cm °C o coeficiente de 
condutibilidade térmica desse novo material e a massa 
correspondente a 1,0 m2 igual a 0,5 kg, calcule a sua 
densidade 
 
 2 
28. 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. Calcule o tempo 
necessário para que 10 cal fluam entre os extremos da 
barra assim formada. 
 
 
29. Um recipiente de isopor, que é um bom isolante 
térmico, tem em seu interior água e gelo em equilíbrio 
térmico. Num dia quente, a passagem de calor por suas 
paredes pode ser estimada, medindo-se a massa de 
gelo M presente no interior do isopor, ao longo de 
algumas horas, como representado no gráfico (dado: 
calor latente de fusão do gelo  320 kJ/kg). 
 
 
Esses dados permitem estimar a transferência de calor 
pelo isopor como sendo, aproximadamente, de: 
 
a) 0,5 kJ/h 
b) 5 kJ/h 
c) 120 kJ/h 
d) 160 kJ/h 
e) 320 kJ/h 
 
30. Um grupo de amigos compra barras de gelo para um 
churrasco, num dia de calor. Como as barras chegam 
com algumas horas de antecedência, alguém sugere 
que sejam envolvidas num grosso cobertor para evitar 
que derretam demais. Essa sugestão: 
 
a) é absurda, porque o cobertor vai aquecer o gelo, 
derretendo-o ainda mais depressa. 
b) é absurda, porque o cobertor facilita a troca de calor 
entre o ambiente e o gelo, fazendo com que ele 
derreta ainda mais depressa. 
c) é inócua, pois o cobertor não fornece nem absorve 
calor ao gelo, não alterando a rapidez com que o 
gelo derrete. 
d) faz sentido, porque o cobertor facilita a troca de calor 
entre o ambiente e o gelo, retardando o seu 
derretimento. 
e) faz sentido, porque o cobertor dificulta a troca de 
calor entre o ambiente e o gelo, retardando o seu 
derretimento. 
 
31. Analise as afirmações referentes à condução 
térmica. 
 
I. Para que um pedaço de carne cozinhe mais 
rapidamente, pode-se introduzir nele um espeto 
metálico. Isso se justifica pelo fato de o metal ser 
um bom condutor de calor. 
II. Os agasalhos de lã dificultam a perda de energia 
(na forma de calor) do corpo humano para o 
ambiente, devido ao fato de o ar aprisionado entre 
suas fibras ser um bom isolante térmico. 
III. Devido à condução térmica, uma barra de metal 
mantém-se a uma temperatura inferior à de uma 
barra de madeira colocada no mesmo ambiente. 
 
Podemos afirmar que: 
 
a) I, II e III estão corretas. 
b) I, II e III estão erradas. 
c) apenas I está correta. 
d) apenas II está correta. 
e) apenas I e II estão corretas. 
 
32. Uma mesa de madeira e uma de metal são 
colocadas em uma mesma sala fechada, com 
temperatura constante. Depois de alguns dias, um 
estudante entra na sala e coloca uma das mãos na 
mesa de madeira e a outra na de metal. O estudante 
afirma, então, que a mesa de metal está mais fria do que 
a mesa de madeira, isto é, a uma temperatura menor do 
que esta. Em relação a esta afirmação, pode-se dizer: 
 
a) O estudante está correto. A condutividade térmica 
do metal é menor do que a da madeira e, portanto, 
nesse caso, o metal sempre estará a uma 
temperatura menor do que a da madeira. 
b) O estudante está correto. A condutividade térmica 
do metal é maior do que a da madeira e, portanto, 
nesse caso, o metal sempre estará a uma 
temperatura menor do que a da madeira. 
c) O estudante está errado. A mesa de madeira 
sempre estará mais fria do que a de metal, mas isto 
só poderá ser verificado com o uso de um 
termômetro preciso. 
d) O estudante está errado. As duas mesas estão à 
mesma temperatura, mas a mesa de metal parece 
mais fria do que a de madeira devido ao fato de a 
condutividade térmica do metal ser maior do que a 
da madeira. 
e) O estudante está errado. As duas mesas estão à 
mesma temperatura, mas a mesa de metal parece 
mais fria do que a de madeira devido ao fato de a 
condutividade térmica do metal ser menor do que a 
da madeira. 
 
 
 3 
33. O senhor Newton resolveu fazer uma geladeira em 
sua casa. Construiu duas caixas de madeira, tais que 
uma cabia dentro da outra e ainda sobrava um espaço 
entre as duas. Esse espaço foi preenchido com pó de 
serragem de madeira. 
 
a) O resultado foi bom devido à baixa capacidade 
térmica da serragem. 
b) O resultado foi bom porque o gelo, formado dentro 
da geladeira, tendo baixocalor específico, fará com 
que a serragem funcione como isolante térmico. 
c) O resultado foi bom porque a serragem tem elevada 
capacidade térmica. 
d) O resultado foi bom porque a serragem se 
compactou numa placa homogênea. 
e) O resultado foi bom porque o ar preso na serragem 
funciona como um bom isolante térmico. 
 
34. Uma garrafa e uma lata de refrigerante permanecem 
durante vários dias em uma geladeira. Quando pegamos 
a garrafa e a lata com as mãos desprotegidas para 
retirá-las da geladeira, temos a impressão de que a lata 
está mais fria do que a garrafa. Isso é explicado pelo 
fato de: 
a) a temperatura do refrigerante na lata ser diferente da 
temperatura do refrigerante na garrafa; 
b) a capacidade térmica do refrigerante na lata ser 
diferente da capacidade térmica do refrigerante na 
garrafa; 
c) o calor específico dos dois recipientes ser diferente; 
d) o coeficiente de dilatação térmica dos dois recipientes 
ser diferente; 
e) a condutividade térmica dos dois recipientes ser 
diferente. 
 
35. Suponha que uma determinada quantidade de calor 
Q flua, em regime estacionário, através de uma barra de 
uma superfície mantida à temperatura θ1, para a 
superfície oposta mantida à temperatura θ2, nas 
situações I e II, abaixo ilustradas. 
 
 
 
A mesma quantidade de calor Q gasta tempos t1 e 
t2 para atravessar a barra nas situações I e II, 
respectivamente. A razão 2
1
t
t
∆
∆
 vale: 
a) 14 
b) 12 
c) 2 
d) 4 
 
36. A figura mostra um corpo à temperatura T1 (fonte), 
colocado em contato com um corpo à temperatura T2 
(sumidouro), através de uma barra metálica condutora 
de comprimento L e condutividade térmica K. 
 
 
Sendo T1 > T2 na condição de equilíbrio (estável), pode-
se afirmar que: 
 
I. A temperatura ao longo da barra não varia, sendo 
igual a 1 2
2
T T−
 . 
II. A temperatura ao longo da barra decresce 
linearmente da esquerda para a direita. 
III. A temperatura no ponto médio da barra 
2
L 
 
 
é igual 
a ( )1 2
2
T T+ . 
a) As três afirmativas são corretas. 
b) Apenas as afirmativas II e III são corretas. 
c) Apenas a afirmativa II é correta. 
d) Apenas a afirmativa III é correta. 
e) Nenhuma das afirmativas é correta. 
 
37. Nas geladeiras, retira-se periodicamente o gelo do 
congelador. Nos polos, as construções são feitas sob o 
gelo. Os viajantes do deserto do Saara usam roupas de 
lã durante o dia e à noite. Relativamente ao texto acima, 
qual das afirmações abaixo não é correta? 
 
a) O gelo é mau condutor de calor. 
b) A lã evita o aquecimento do viajante do de- serto 
durante o dia e o resfriamento durante a noite. 
c) A lã impede o fluxo de calor por condução e diminui 
as correntes de convecção. 
d) O gelo, sendo um corpo a 0 °C, não pode dificultar o 
fluxo de calor. 
e) O ar é um ótimo isolante para o calor transmitido por 
condução, porém favorece muito a transmissão do 
calor por convecção. Nas geladeiras, as correntes 
de convecção é que refrigeram os alimentos que 
estão na parte inferior. 
 
 
38. Na praia, você já deve ter notado que, durante o dia, 
a areia esquenta mais rápido que a água do mar e, 
durante a noite, a areia esfria mais rápido que a água do 
mar. Isso ocorre porque o calor específ ico da água é 
maior que o da areia (a água precisa receber mais calor, 
por unidade de massa, para sofrer o mesmo 
aquecimento da areia). Esse fato explica a existência da 
brisa: 
a) do mar para a praia, à noite; 
b) da praia para o mar, durante o dia; 
c) do mar para a praia, durante o dia; 
d) sempre do mar para a praia; 
e) sempre da praia para o mar. 
 4 
 
 
 
GABARTO 
 
 
02. 28.980 cal 
 
03. a) 58 cal/g b) 15 cal/°C; ≈ 3,3 cal/°C c) 0,3 cal/g.°C; ≈ 
0,07 cal/g.°C 04.6 g 
 
 
21. a) 5 cal/s b) 20 °C 
22. 68 °F 
23. 6,0 · 104 cal/s 
24. 125 °C 
25. 80 °C 
26. 40 Wh 
27. 5,0 · 10-2 g/ cm3 
28. 0,5 minuto 
29. D 
30. E 
31.E 
32. D 
33. E 
34. E 
35. D 
36. B 
37. D 
38. C