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1 PLANO DE ESTUDOS DIRIGIDOS INFORMÁTICA/FÍSICA II – 2O/INTEGRADA PROFESSOR: Francisca das Chagas Morais TEMA: Termologia/ Ondulatória PERÍODO: 2º bimestre/ 1º semestre – Etapa I (de 01/06 à 14/08) OBJETIVOS • Reconhecer a caloria como unidade de medida de energia. • Diferenciar capacidade térmica do objeto do calor específico da substância. • Interpretar o conceito de equilíbrio térmico com o princípio da conservação de energia. • Caracterizar gases a partir do modelo cinético-molecular. • Compreender a representação gráfica de cada uma das transformações termodinâmicas. • Relacionar trabalho e calor trocados entre um gás e o ambiente. • Compreender o conceito de energia interna de um gás ideal e sua variação nas transformações termodinâmicas. • Caracterizar ondas em termos de forma e natureza. • Compreender as propriedades e grandezas de uma onda CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS ABORDADOS CONTEÚDO CRONOGRAMA Nº DE AULAS Assunto 01- Termologia: Calorimetria- Quantidade de Calor Sensível e Latente, Trocas de Calor. 10/06 à 19/06 5 aulas Assunto 02- Termodinâmica: Estudo dos Gases- Variáveis de um Gás, Transformações Gasosas, Equação de Clapeyron. 19/06 à 22/07 7 aulas Assunto 03- Termodinâmica: Energia Interna; Trabalho; Primeira Lei da Termodinâmica; Transformação Isocórica; Transformação Isotérmica; Transformação Adiabática; Transformação Cíclica; A Segunda Lei da Termodinâmica. 29/07 à 31/07 4 aulas Assunto 04- Ondulatória :Ondas e Fenômenos: Conceito de Ondas, Classificação, Elementos de uma Onda, Fenômenos Ondulatórios (Reflexão, Refração, Difração, Interferência, Ressonância) 05/08 à 12/08 4 aulas TOTAL DE AULAS DO PERÍODO 20 aulas ORIENTAÇÕES GERAIS SOBRE O PLANO DE ESTUDO O bimestre será realizado em forma de Estudo Dirigido de Caráter Teórico. Portanto, observem o que será utilizado e como será trabalhado cada assunto no ano letivo de 2021. ➢ Para o Assunto 1: vamos utilizar o Livro Didático (Física: Termologia, Óptica e Ondulatória, 2o ano- Bonjorno e Clinton) da página 21 a 31 e de 55 a 71 que traz conceitos, funções, questões resolvidas e exercícios propostos. Para auxiliar trago também nos anexos uma Apostila abordando elementos matemáticos que não vem no livro e exercícios resolvidos (acompanhar passo a passo da resolução).. Também estou disponibilizando links de vídeo aula de um único professor (Professor Marcelo Boaro) para que o aluno já se acostume com a sua didática (nos vídeos temos explicação de cada tópico abordado no conteúdo e resolução de questões). Os vídeos são fundamentais para ajudar na compreensão do conteúdo, porém não são obrigatórios. Deste conteúdo será realizado a 1o Avaliação do Bimestre. Na tabela abaixo vou identificar os links para auxiliar nas aulas. TEMA DO VÍDEO/CONTEÚDO URL Quantidade de Calor - Calor Específico - Aula 5 https://www.youtube.com/watch?v=ePwrxyCcqDg Quantidade de Calor - Calor Latente -Aula 6 https://www.youtube.com/watch?v=V9khwIT1d0A 2 Trocas de calor sem mudança de fase - Aula 7 https://www.youtube.com/watch?v=jkYPF_xPpoU Trocas de calor com mudança de fase - Aula 8 https://www.youtube.com/watch?v=oGjcVkwjWao ➢ Para o Assunto 2: vamos utilizar o Livro Didático (Física: Termologia, Óptica e Ondulatória, 2o ano- Bonjorno e Clinton) da página 76 a 94 que traz conceitos, funções, questões resolvidas e exercícios propostos. Também estou disponibilizando links de vídeo aula professor Boaro. Os vídeos são fundamentais para ajudar na compreensão do conteúdo, porém não são obrigatórios. Deste conteúdo teremos exercício de fixação. Na tabela abaixo vou identificar os links para auxiliar nas aulas. TEMA DO VÍDEO/CONTEÚDO URL Transformações Gasosas e Equação Geral dos Gases - aula 12 https://www.youtube.com/watch?v=XQ1EJDTNKpI Equação de Clapeyron e Transformações Adiabáticas -aula 13 https://www.youtube.com/watch?v=MBDr003b-Wo Energia Interna dos Gases (U) - aula 15 https://www.youtube.com/watch?v=saWDdrkwzf0 ➢ Para o Assunto 3: vamos utilizar somente o Livro Didático (Física: Termologia, Óptica e Ondulatória, 2o ano- Bonjorno e Clinton) da página 96 a 118 onde aborda todos os conceitos, questões resolvidas. Observar com cuidado cada conceito e as resoluções de questões. Estou disponibilizando nos Anexos um Exercício de Fixação (não é para ser entregue).Também estou disponibilizando links de vídeo aula professor Boaro. Os vídeos são fundamentais para ajudar na compreensão do conteúdo, porém não são obrigatórios.. Na tabela abaixo vou identificar os links para auxiliar nas aulas TEMA DO VÍDEO/CONTEÚDO URL Primeira lei da Termodinâmica #1 - Aula 16 https://www.youtube.com/watch?v=kNzjPoNwU20 Primeira lei da Termodinâmica #2 - aula 17 https://www.youtube.com/watch?v=TKQlTakmAao Máquina Térmica -aula 18 https://www.youtube.com/watch?v=WlxqaxFB_NQ Ciclo de Carnot- aula 19 https://www.youtube.com/watch?v=3n8CRANljck 2o Lei da Termodinâmica- aula 20 https://www.youtube.com/watch?v=LbXTXWxRaZg ➢ Para o Assunto 4: : vamos utilizar o Livro Didático (Física: Termologia, Óptica e Ondulatória, 2o ano- Bonjorno e Clinton) da página 218 a 238 que traz conceitos, funções, questões resolvidas e exercícios propostos. Para auxiliar trago também nos anexos uma Apostila abordando elementos matemáticos que não vem no livro e exercícios resolvidos (acompanhar passo a passo da resolução). Também estou disponibilizando links de vídeo aula professor Boaro. Os vídeos são fundamentais para ajudar na compreensão do conteúdo, porém não são obrigatórios. Deste conteúdo será realizado a 2o Avaliação do Bimestre. Na tabela abaixo vou identificar os links para auxiliar nas aulas. TEMA DO VÍDEO/CONTEÚDO URL ONDULATÓRIA: Conceitos Iniciais- Aula 1 https://www.youtube.com/watch?v=0WeaGRPun94 ONDULATÓRIA: Conceitos Iniciais- Aula 2 https://www.youtube.com/watch?v=nl7lKCY5Ed4 Reflexão e Refração das ondas Aula 5 https://www.youtube.com/watch?v=YOP1E9kL6sI Difração e Polarização- Aula 6 https://www.youtube.com/watch?v=3xz3HyKV0NE Ressonância e Interferência- Aula 7 https://www.youtube.com/watch?v=30T0C11fCKw ATIVIDADES AVALIATIVAS Teremos no bimestre duas avaliações sendo que a primeira envolve questões de múltiplas escolhas e alguns cálculos que devem constar na avaliação. A segunda avaliação possui questões de múltiplas escolhas e perguntas. Cada avaliação valerá 10 pontos sendo que, o valor de cada questão está inserido na mesma.. Através da sua participação no grupo teremos pontos de bônus. AVALIAÇÃO CONTEÚDO(S) INSTRUMENTOS AVALIATIVOS AV 01 Termologia: Calorimetria- Quantidade de Calor Sensível e Latente, Trocas de Calor. Exercício Avaliativo AV 02 Ondulatória :Ondas e Fenômenos: Conceito de Ondas, Classificação, Elementos de uma Onda, Exercício Avaliativo https://www.youtube.com/watch?v=jkYPF_xPpoU https://www.youtube.com/watch?v=oGjcVkwjWao https://www.youtube.com/watch?v=XQ1EJDTNKpI https://www.youtube.com/watch?v=MBDr003b-Wo https://www.youtube.com/watch?v=saWDdrkwzf0 https://www.youtube.com/watch?v=kNzjPoNwU20 https://www.youtube.com/watch?v=TKQlTakmAao https://www.youtube.com/watch?v=WlxqaxFB_NQ https://www.youtube.com/watch?v=3n8CRANljck https://www.youtube.com/watch?v=LbXTXWxRaZg https://www.youtube.com/watch?v=0WeaGRPun94 https://www.youtube.com/watch?v=nl7lKCY5Ed4 https://www.youtube.com/watch?v=YOP1E9kL6sI https://www.youtube.com/watch?v=3xz3HyKV0NE https://www.youtube.com/watch?v=30T0C11fCKw 3 Fenômenos Ondulatórios (Reflexão, Refração, Difração, Interferência, Ressonância) ENTREGA DAS ATIVIDADES Fica a cargo da Coordenação informar ao aluno o procedimento que será usado para entrega das avaliações e a frequência do bimestre estará relacionada à entrega das atividades devidamente realizadas. ATENDIMENTO AOS ESTUDANTES O atendimento será realizado de forma remota através do grupo que será criado usando a ferramenta WhatsAppcom o intuito de promover uma melhor compreensão do conteúdo e uma forma de tirar dúvidas a respeito do mesmo. Também poderá ser utilizado o e-mail que foi criado por mim como ferramenta para esta demanda. (chica.chagas26@ gmail.com). HORÁRIO DE ATENDIMENTO SEMANAL AO DISCENTE DIA DA SEMANA SEGUNDA TERÇA QUARTA QUINTA SEXTA HORÁRIO DO ATENDIMENTO 07:15h a 08:55h O horário para atendimento será obedecido horário previsto de aula, visando evitar conflitos nos horários de outros colegas. Se caso você não conseguir acesso no horário informe a dúvida no grupo ou email que responderei em um outro momento. Lembrando que será fundamental seu acesso quando possível para ter entendimento eficaz dos conteúdos. ANEXOS CALOR: É a energia que passa de um corpo para outro devido a uma diferença de temperatura. CALOR SENSÍVEL: é o calor que provoca alteração de temperatura. CALOR LATENTE: é o calor que provoca mudança de estado físico. UNIDADES DE CALOR: Joule ( J ), caloria( cal ), etc. 1 kcal = 1000 cal EQUIVALENTE MECÃNICO DO CALOR: 1 cal 4,18 J Parte 1:CALOR SENSÍVEL CALOR ESPECÍFICO DE UMA SUBSTÂNCIA ( c ): é a quantidade de calor que provoca em 1 g de uma substância uma alteração de temperatura de 1ºC. A tabela a seguir fornece alguns valores de calores específicos ATENÇÃO!! O calor específico da água é um dos maiores conhecidos e vale: 1,0 cal/g.ºC QUANTIDADE DE CALOR SENSÍVEL ( Q ): é proporcional à massa e a variação de temperatura. 4 SINAL DA QUANTIDADE DE CALOR SENSÍVEL Se a temperatura final for maior que a temperatura inicial ( θ > θ0 ), o corpo ganha calor, isto é: Se > 0, então Q > 0 Se a temperatura final for menor que a temperatura inicial ( θ < θ0 ), o corpo perde calor, isto é: Se < 0, então Q < 0 Capacidade Térmica O calor sensível também pode ser definido e calculado a partir da Capacidade Térmica. A capacidade térmica é uma propriedade do corpo diferente do calor específico, que é uma propriedade inerente à substância da qual o corpo é feita. A capacidade térmica de um corpo depende tanto do calor específico quanto de sua massa, no entanto, ela também pode ser calculada como a razão da quantidade de calor pela variação de temperatura: Substituindo Q = m.c. , na expressão C = Q , encontramos: C = m . c Uma piscina cheia d'água, por exemplo, apresenta uma capacidade térmica consideravelmente maior que a de um cubo de gelo e é por essa razão que, ao jogar um gelo na piscina, o cubo de gelo sofre uma variação de temperatura muito maior que a variação sofrida pela água da piscina. Já a variação da piscina seria praticamente nula, uma vez que sua massa é muito grande em comparação à massa do cubo de gelo. Exercícios resolvidos de calor sensível 1) Determine a quantidade de calor necessária para aquecer o volume de 2 L de água a uma temperatura de 25ºC até a temperatura de 100ºC, em condições normais de pressão. Dados: densidade da água: 1kg/L calor específico da água: 1 cal/g°C ou 4200 J/kg.K 1 cal = 4,2 J Resolução: Inicialmente, é necessário determinarmos a massa de água contida no volume de 1 L. Para tanto, devemos observar que a densidade da água, informada pelo exercício, é de 1 kg/L, portanto, a massa de água em questão é de 2 kg. Depois disso, usaremos a equação do calor sensível para calcularmos a quantidade de calor que é necessária para que ocorra o aquecimento da água de 25ºC para 100ºC: = .. cmQ Q= 200. 1. (100 – 25) Q= 150.000 cal ( 150kcal) 2. O calor específico de uma substancia é 0,5 cal/goC. Se a temperatura de 4 g dessa substancia se eleva de 10 oC, pode-se afirmar que ela absorveu uma quantidade de calor, em calorias, de: a) 0,5 b) 2 c) 5 d) 10 e) 20 Resolução: Retirando os dados fornecidos: c = 0,5 cal/goC m = 4 g Determinando a quantidade de calor, tem-se: Q = m . c. Ɵ Q = 4 . 0,5 . 10 Q = 20 cal = .. cmQ m: massa (g) c: calor específico ( cal/go C) : variação de temperatura (o C) = Q C Unidades de capacidade térmica:(cal/ºC ou J/K) https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/capacidade-termica.htm 5 Ɵ= 10 oC 3. Cedem-se 684 cal a 200g de ferro que estão a uma temperatura de 10oC. Sabendo-se que o calor específico do ferro vale 0,114 cal/goC, concluímos que a temperatura final do ferro será: a) 10oC b) 20oC c) 30oC d) 40oC e) nda Resolução: Dados fornecidos: Q = 684 cal c = 0,114 cal/goC m = 200 g Ɵo = 10 oC Determinando a temperatura final, tem-se: Q = m . c. Ɵ 684 = 200 . 0,114 . (ƟF - 10) 684 = 22,8 . (ƟF - 10) 30 = ƟF – 10 ƟF = 40 °C Alternativa D 4. Fornecendo-se a um corpo de massa 0,2kg a quantidade de calor de 0,2 kcal, sua temperatura passa de 5oC a 15oC, sem que ocorra mudança de estado. Pode-se afirmar que o calor específico do corpo em cal/goC é: a) 100 b) 50 c) 10 d) 1 e) 0,1 Resolução: Dados fornecidos: Q = 0,2 kcal = 200 cal m = 0,2 kg = 200 g Ɵ = 10 oC Determinando a temperatura final, tem-se: Q = m . c. Ɵ 200 = 200 . c . 10 200 = 2000 . c c = 0,1 cal/g.°C Alternativa E 5-O gráfico a seguir representa o calor absorvido por dois corpos sólidos M e N em função da temperatura. A capacidade térmica do corpo M, em relação à do corpo N, vale a) 1,4 b) 5, 0 c) 5,5 d) 6,0 e) 7,0 06-Em uma atividade de laboratório, Fábio aquece um corpo com o objetivo de determinar sua capacidade térmica. Para tanto, utiliza uma fonte térmica, de potência constante, que fornece 60 calorias por segundo e constrói o gráfico abaixo. Qual a capacidade térmica do corpo? Resolução: Determinando Q; Para: 1s= 60cal 20s= x x=1200cal Fórmula da capacidade térmica: http://4.bp.blogspot.com/-sretrPwctqM/T2YTJ0pwHII/AAAAAAAABR8/-aYCo34rUiQ/s1600/C.png 6 C=1200/40 C= 30 cal/o C Parte 2:CALOR LATENTE Nem toda a troca de calor existente na natureza se detém a modificar a temperatura dos corpos. Em alguns casos há mudança de estado físico destes corpos. Neste caso, chamamos a quantidade de calor calculada de calor latente. Estados físicos da matéria As fases ou estados físicos da matéria são três: sólido, líquido e gasoso. A Fase sólida caracteriza-se por apresentar uma grande força de atração entre as partículas, força essa de origem elétrica, o que implica em uma forma e volume definidos (exemplo: gelo). Na Fase líquida, a força entre as partículas é menor do que as do estado sólido, o que implica em um volume definido e uma forma variável (exemplo: água num copo). Já na Fase gasosa, a força entre as partículas é quase inexistente, o que corresponde a volume e formas variáveis (exemplo: vapor da água). A pressão e a temperatura, que são as variáveis de estado, influenciam no estado físico em que uma substância se encontra e ao receber ou perder certa quantidade de calor ela pode sofrer uma mudança/transição desse estado. A figura 1 mostra o nome que se dá às transições de fase: Fusão: passagem da fase sólida para a líquida. Exemplo: o gelo derretendo e se transformando em água líquida. Vaporização: passagem da fase líquida para a gasosa. Exemplo: a água fervendo e se transformando em vapor de água, como a vaporização dos rios, lagos e mares. Solidificação: passagem da fase líquida para a sólida. Exemplo: água líquida colocada no congelador para formar gelo. Condensação: passagem da fase gasosa para a líquida. Exemplo: o vapor da água se transformando em gotículas de água quando sua temperatura fica abaixo de 100 ºC. Sublimação: passagem que se dá de forma direta, da fase sólida para a gasosa ou da fase gasosa para a sólida; como acontece com a naftalina, por exemplo. Observação: a condensação também pode ser chamada de liquefação. Como dito acima, tanto apressão quanto a temperatura influenciam no estado físico que se encontra determinada substância. A água, por exemplo, em condições normais de pressão, 1 atm, está na fase sólida a temperaturas abaixo de 0 ºC; na fase líquida em temperaturas entre 0 ºC e 100 ºC e no estado gasoso para temperaturas acima de 100 ºC. Como já foi dito no início desta aula, quando, após uma troca de calor, um corpo muda seu estado físico da matéria, chamamos a quantidade de calor calculada de calor latente. QUANTIDADE DE CALOR LATENTE Verifica-se, experimentalmente, que a quantidade de calor latente (Q) recebida ou cedida por um corpo para mudar de fase é diretamente proporcional à sua massa(m) ou seja: A constante de proporcionalidade(L) é chamada calor latente de mudança de fase e se refere a quantidade de calor que 1 g da substância calculada necessita para mudar de uma fase para outra. . Sua unidade usual é cal/g e, no SI, J/kg Além de depender da natureza da substância, este valor numérico depende de cada mudança de estado físico. Por exemplo, para a água: 7 Exemplo: Qual a quantidade de calor necessária para que um litro de água vaporize? Dado: densidade da água=1g/cm³ e calor latente de vaporização da água = 540 cal/g. TROCAS DE CALOR As trocas de calor acontecem o tempo todo no cotidiano. Um exemplo clássico é a mistura de café quente com leite frio, o famoso café com leite. O café possui uma temperatura mais elevada que o leite, por isso, suas moléculas estão mais agitadas e possuem mais energia. O choque entre as moléculas mais rápidas do café e as moléculas mais lentas do leite provoca uma transferência de energia das mais rápidas (café) para as mais lentas (leite). Essa troca de energia térmica é chamada de calor. A troca de calor cessa quando os dois corpos atingem a mesma temperatura, denominada temperatura de equilíbrio térmico. Em um sistema isolado, a quantidade de calor que um corpo cede ao outro são iguais. A energia do corpo que cede é negativa e a do corpo que recebe é positiva. Dessa forma, podemos generalizar as trocas de calor da seguinte maneira: CALORÍMETRO O calorímetro é um dispositivo que permite estudar as trocas de calor entre corpos. A estrutura do calorímetro dificulta as trocas de calor entre o seu interior e o exterior. O esquema de um calorímetro está representado na figura ao lado: O calorímetro pode ou não participar das trocas energéticas. Se não participar, diz-se que possui capacidade térmica desprezível. Se participar, o calorímetro possui uma capacidade térmica. Exercício resolvido 1-(MACKENZIE) Quando misturamos 1,0 kg de água (calor específico sensível = 1,0 cal/g°C) a 70°C com 2,0 kg de água a 10°C, obtemos 3,0 kg de água a: 8 a) 10°C b) 20°C c) 30°C d) 40°C e) 50°C Resolução A soma das quantidades de calor trocadas entre duas substâncias misturadas deve ser igual a zero, logo: Quantidade de calor para 1 Kg de água = Q1 Quantidade de calor para 2 Kg de água = Q2 Q1 + Q2 = 0 m1. c. Δ Ɵ + m2. c. Δ Ɵ = 0 Sabendo que 1 kg = 1000 g, temos: 1000 . 1 . (Ɵ F – 70) + 2000 . 1 . (Ɵ F – 10) = 0 1000 Ɵ F – 70.000 + 2000 Ɵ F – 20.000 = 0 3000 Ɵ F – 90.000 = 0 3000 Ɵ F = 90.000 Ɵ F = 90.000 ÷ 3000 Ɵ F = 30°C A temperatura final (Ɵ F) da mistura é 30°C. 2-Uma barra de cobre de massa igual a 200 g e a uma temperatura de 230°C é mergulhada dentro de um recipiente que contém 200 g de água, inicialmente a 20°C. Sabendo que a temperatura do equilíbrio térmico é de 25°C, determine a capacidade térmica do recipiente que contém a água em cal/°C. DADOS: Calor específico do cobre = 0,03 cal/g°C Calor específico da água = 1 cal/g°C a) 46 b) 56 c) 36 d) 26 e) 16 Resolução LETRA “A” Sabendo que a soma das quantidades de calor trocadas entre a barra de cobre, a água e o recipiente deve ser nula, temos: Quantidade de calor da barra de cobre: QC Quantidade de calor da água: QA Quantidade de calor do recipiente: QR QC + QA + QR = 0 Substituindo os valores, teremos: 200.0,03.(25 – 230) + 200.1.(25 – 20) + QR = 0 6 . ( - 205) + 200.5 + QR = 0 - 1230 + 1000+ QR = 0 - 230 + QR = 0 QR = 230 cal Sendo 230 cal a quantidade de calor recebida pelo recipiente e sabendo que o calor sensível pode ser dado pelo produto da capacidade térmica pela variação de temperatura, temos: QR = C . Δ Ɵ 230 = C . (25 – 20) C = 230 / 5 C = 46 cal/°C 3-(FIEB-SP) O copo interno de um calorímetro é feito de alumínio e tem massa de 30 g. Em seu interior, onde há 150 g de água pura à temperatura de 20 ºC, são despejados 200 g de bolinhas de aço que se encontram inicialmente à temperatura de 60 ºC. Sabendo que o calor específico do alumínio é 0,2 cal/g.ºC, o da água, 1 cal/g.ºC, e a temperatura de equilíbrio térmico do conjunto igual a 25 ºC, o calor específico do aço e a quantidade de calor trocada pelas bolinhas de aço com o sistema têm valores, respectivos e aproximadamente, iguais a a) 0,11 cal/g.oC e 780 cal, cedidas. b) 0,11 cal/g. oC e 780 cal, recebidas. c) 0,55 cal/g. oC e 890 cal, cedidas. d) 0,55 cal/g. oC e 890 cal, recebidas. e) 0,88 cal/g. oC e 780 cal, cedidas. Resolução Letra A. 9 A soma das quantidades de calor trocadas no calorímetro é nula. Sendo assim, podemos escrever: Como houve diminuição da temperatura das bolinhas de aço, elas cederam calor para o sistema. Avaliação de Física II ( 1o Nota – 2o bimestre) Assunto: Calorimetria: Calor Sensível , Latente e Trocas de Calor Instruções para prova: Leia atentamente as questões abaixo.. Resolva a avaliação Preencha o CARTÃO RESPOSTA Utilize somente de caneta esferográfica preta ou azul. ENVIAR SOMENTE O CARTÃO RESPOSTA DEVIDAMENTE PREENCHIDO (valor= 1 ponto) 1-(SIS-2018)Duas fontes térmicas idênticas aquecem, durante o mesmo intervalo de tempo, massas iguais de duas substâncias diferentes, A e B, que se encontravam inicialmente à mesma temperatura. Decorrido esse tempo, verifica-se que a temperatura da substância A é maior que a temperatura da substância B. Em relação à substância B, a substância A apresenta (A) maior capacidade térmica. (B) menor calor específico. (C) maior calor específico. (D) menor calor latente.] (E) maior calor latente (valor= 1 ponto) 2-(Vunesp-SP)A figura mostra os gráficos das temperaturas em função do tempo de aquecimento, em dois experimentos separados, de dois sólidos, A e B, de massas iguais, que se liquefizeram durante o processo. A taxa com que o calor é transferido no aquecimento é constante e igual nos dois casos. Se Ta e Tb forem as temperaturas de fusão e L a e L b os calores latentes de fusão de A e B, respectivamente, então: a)TA TB e LA LB b) TA TB e LA = LB c) TA TB e LA LB d) TA TB e LA LB e) TA TB e LA = LB (valor= 1 ponto) 3-(UEL-PR) Os cinco corpos, apresentados na tabela, estavam à temperatura ambiente de 15 °C quando foram, simultaneamente, colocados num recipiente que continha água a 60 °C. Material Massa (g) Calor específico (cal/go C) alumínio 20 0,21 chumbo 200 0,031 cobre 100 0,091 ferro 30 0,11 ltão 150 0,092 10 Ao atingirem o equilíbrio térmico, o corpo que recebeu maior quantidade de calor foi o de: a) alumínio b) chumbo c) cobre d) ferro e) latão (valor= 1 ponto) 04-A tabela abaixo fornece a massa (m) de cinco corpos, o calor específico (c) das respectivas substâncias e o calor (Q) fornecido a cada um deles. Supondo que não ocorram mudanças de estado analise se as afirmações são verdadeiras ou falsas. ( ) A capacidade térmica do corpo A vale 20 cal/OC ( ) O corpo que possui maior capacidade térmica é o corpo C. (....) O corpo que sofre maior variação de temperatura é o B. (....) Os corpos D e E possuem a mesma capacidade térmica (....)Os corpos A e B sofrem a mesma variação de temperatura. (valor= 2 pontos) 5-Calcule a quantidade de calor necessária para transformar 300 g de gelo a 0o C em água , sabendo que o calor latente de fusão da água é LF = 80 cal/g. (valor= 2 pontos) 6-(UFPel-RS) No nordeste do Brasil, as condições de insolação favorecem o uso do fogão solar, cujo funcionamento é baseado na concentração de energia por meio de espelhos. A água absorve 2 x104calorias por minuto quando aquecida num determinado tipo de fogão solar. Determine o tempo necessário para aquecer 4 kg de água de 30 °C a 80 °C. Considere o calor específico da água a 1 cal/g °C. (valor= 2 pontos) 7-Um calorímetro de capacidade térmica 9 cal/oC contém 80g de água a 20oC. Um corpo de massa 50g a uma temperatura x é colocado no interior do calorímetro. A temperatura de equilíbrio térmico é 30oC e o calor específico do corpo vale 0,25cal/goC. Calcule x. 11 Turma: 2o Ano do Curso Integrado em Informática valor= 10 pontos Professora: Francisca Morais Aluno (a): .................................................................................................... Data: ......./ 08 /2021 Assunto: Calorimetria: Calor Sensível , Latente e Trocas de Calor Avaliação de Física II (1o Ava. do 2o Bi) CARTÃO RESPOSTA QUESTÃO 1 A B C D E QUESTÃO 2 A B C D E QUESTÃO 3 A B C D E QUESTÃO 4 A V F B V F C V F D V F E V F Resolução da questão 5 Resolução da questão 6 Resolução da questão 7 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO AMAZONAS IFAM-CAMPUS PARINTINS 12 EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO Assunto: Estudo dos Gases 1-(PUC MG 99). Uma das leis dos gases ideais é a Lei de Boyle, segundo a qual, mantida constante a temperatura, o produto da pressão de um gás pelo seu volume é invariável. Sobre essa relação, são corretas as afirmações abaixo, EXCETO: a) À temperatura constante, a pressão de um gás é inversamente proporcional ao seu volume. b) O gráfico pressão x volume de um gás ideal corresponde a uma hipérbole. c) À temperatura constante, a pressão de um gás é diretamente proporcional ao inverso do seu volume. d) À temperatura constante, se aumentarmos uma das grandezas (pressão ou volume) de um certo valor, a outra diminuirá do mesmo valor. e)À temperatura constante, multiplicando-se a pressão do gás por 3, seu volume será reduzido a um terço do valor inicial. 2-Em uma transformação isocórica sofrida por uma amostra de gás, a pressão é diretamente proporcional: a) ao volume, em qualquer unidade. b) ao volume, em litros. c) à temperatura, em qualquer unidade. d) à temperatura, na escala Celsius. e) à temperatura, na escala Kelvin. 3- Numa transformação isobárica sofrida por uma amostra de gás, o volume é diretamente proporcional: a) à pressão, em qualquer unidade. b) à pressão, em atmosferas. c) à temperatura, em qualquer unidade. d) à temperatura, na escala Celsius. e) à temperatura, na escala Kelvin. 4-(UFRN-RN) Reduzindo-se à metade a pressão exercida sobre 150 cm3 de ar, o novo volume, a temperatura constante, será, em cm3: a) 75 b) 150 c) 300 d) 750 e) 1500 5- Uma massa gasosa sofre duas transformações, AB e BC, conforme figura. A temperatura do gás no ponto A é 27oC. Determine as temperaturas do gás nos pontos B e C. p ( atm) 5 C 2 B A 0 1 5 V (m3 ) 6-O diagrama a seguir representa certa transformação gasosa. Determine o volume final do gás ao aumentar sua temperatura. V (ℓ ) V 50 0 200 300 T ( K ) 7-Um gás ideal encontra-se sob uma pressão p1, com volume V1, à temperatura de 27 oC. Esse gás sofre uma transformação e atinge o volume V2 = 2.V1, à temperatura de 127 oC e à pressão p2, que é igual a: a) p1/4 b) p1/2 c) 2p1/3 d) p1 e) 3p1/2 8-Se dois mols de um gás, à temperatura de 27 ºC, ocupam um volume igual a 57,4 litros, qual é, aproximadamente, a pressão desse gás? (Adote R = 0,082 atm.L/mol.K). 13 EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO Assunto: Termodinâmica 1-Um sistema composto por n mols de um gás ideal sofre a transformação mostrada no gráfico. Apresentamos a seguir três proposições: I-O trabalho envolvido na transformação é positivo. II-Durante a transformação o sistema cedeu calor para o meio. III-A energia interna do gás na condição 2 é menor do que a energia interna do gás na condição 1. Assinale a alternativa correta. a)Apenas a proposição II é verdadeira. b)Apenas a proposição III é verdadeira. c)Apenas as proposições II e III são verdadeiras. d)Apenas as proposições I e III são verdadeiras. e)As proposições I, II e III são verdadeiras. 2-(FATEC)-Haverá trabalho realizado sempre que uma massa gasosa a) sofrer variação em sua pressão. b) sofrer variação em sua temperatura. c) receber calor de fonte externa. d) sofrer variação em seu volume. e)sofrer variação de energia interna. 3-Um gás sofre uma transformação isotérmica recebendo do meio ambiente 3 000 J de calor. Sendo n = 4, o número de mols do gás, podemos afirmar que a variação de sua energia interna e o trabalho realizado na transformação valem, em joules, respectivamente: a) 0 e 3 000 b) 2 000 e – 3 000 c) – 3 500 e 800 d) – 2 000 e 0 e) 4 000 e 2 000 4-Durante o treinamento de uma brigada do corpo de bombeiros, acidentalmente, a válvula de um extintor de incêndio quebrou e o gás saiu rapidamente. Observou-se, então, uma fina camada de gelo na superfície do cilindro. Uma explicação para esse fenômeno é que ocorreu com o gás uma: a)expansão adiabática, diminuindo a temperatura e aumentando a pressão. b)expansão adiabática, diminuindo a temperatura e a pressão c)expansão adiabática, aumentando a temperatura e diminuindo a pressão. d)compressão adiabática, diminuindo a temperatura e a pressão. e) compressão adiabática, aumentando a temperatura e a pressão. 5-Um gás ideal é comprimido adiabaticamente, realizando-se sobre ele um trabalho de 300J. Determine: a)como variam a pressão, o volume e a temperatura do gás no processo. b)a quantidade de calor trocada com o ambiente; c)a variação de energia interna sofrida pelo gás; 6-Um gás sofre a transformação cíclica ABCA, indicada no gráfico. Determine : a) A variação da energia interna do gás. b) O trabalho realizado no ciclo c) A quantidade de calor. d) O trabalho realizado de A para B V P T1 T2 P2 P1 14 O N D U L A T Ó R I A : ONDAS e FENÔMENOS ONDA: é toda perturbação que se propaga em um meio físico. PROPRIEDADE PRINCIPAL DE UMA ONDA: uma onda transporta energia sem deslocar matéria. CLASSIFICAÇÃO DAS ONDAS QUANTO À NATUREZA a) MECÂNICA: é toda onda que precisa de meio material para se propagar. Exemplos: o som e ondas em cordas b) ELETROMAGNÉTICAS: são ondas geradas por cargas elétricas oscilantes e não necessitam de um meio material para se propagar, podendo se propagar no vácuo. Exemplos: ondas de rádio, ondas de televisão, luz, raios X, raios gama, infravermelho, etc. QUANTO À DIREÇÃO DE VIBRAÇÃO a) TRANSVERSAIS: são aquelas cujas vibrações são perpendiculares à direção de propagação. b) LONGITUDINAIS: são ondas cujas vibrações coincidem com a direção de propagação. DIMENSÕES DAS ONDAS UNIDIMENSIONAIS: propagam-se em apenas uma direção BIDIMENSIONAIS: propagam-se em duas direções TRIDIMENSIONAIS: propagam-se em todas as direçõesESTUDO MATEMÁTICO Onda transversal Propagando-se numa mola helicoidal Onda longitudinal Propagando-se numa mola helicoidal 15 a)CRISTA: É representada pela parte mais elevada da onda b) VALE: É representada pela parte mais baixa da onda c) AMPLITUDE ( a ): É a distância do nível de equilíbrio a uma crista ou a um vale. d) COMPRIMENTO DE ONDA( ): É a distância entre duas cristas consecutivas ou dois vales consecutivos. e) PERÍODO ( T ): É o tempo gasto para que a onda percorra um comprimento de onda. f) FREQÜÊNCIA( f ): É o número de comprimentos de ondas percorridos na unidade de tempo. IMPORTANTE!! Período e freqüência são grandezas inversamente proporcionais. T fou f T 11 == EQUAÇÃO FUNDAMENTAL DAS ONDAS A partir da definição de velocidade média vm = t s == = Ttes vvdo m sen , tem-se: T v = ou v = .f EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 1-(Mackenzie SP/2006) As antenas das emissoras de rádio emitem ondas eletromagnéticas que se propagam na atmosfera com a velocidade da luz (3,0.105 km/s) e com frequências que variam de uma estação para a outra. A rádio CBN emite uma onda de frequência 90,5 MHz e comprimento de onda aproximadamente igual a: a) 2,8 m b) 3,3 m c) 4,2 m d) 4,9 m e) 5,2 m 2-(Unifor/CE/Janeiro/Conh. Gerais/2001) Na figura está representada a configuração de uma onda mecânica que se propaga com velocidade de 20 m/s. A frequência da onda, em hertz, vale: a) 5,0 b) 10 c) 20 d) 25 e) 50 16 3-É correto afirmar sobre as ondas mecânicas: a) transportam massa e energia b) transportam massa e quantidade de movimento c) transportam matéria d) Transportam energia e quantidade de movimento e) Nda Resposta: As ondas mecânicas são perturbações de um meio material elástico que se propagam por esse meio, transportando energia e quantidade de movimento. Portanto, na propagação das ondas há transporte de energia e quantidade de movimento. Alternativa “d”. 4-Suponha uma corda de 10 m de comprimento e massa igual a 500 g. Uma força de intensidade 300 N a traciona, determine a velocidade de propagação de um pulso nessa corda. FENÔMENOS ONDULATÓRIOS 1- REFLEXÃO: É o fenômeno em que uma onda incide em uma superfície e retorna ao meio de origem. OBS:Na reflexão, a onda mantém suas características. CASOS DE REFLEXÃO DO SOM a)ECO: Ocorre quando o observador ouve separadamente o som direto e o som refletido. v=∆S/∆t sendo: v= 340m/s, ∆t=0,1s e ∆S= 2x 340.0,1= 2.x x=17m 17 b) REFORÇO: Ocorre quando o observador ouve o som direto juntamente com som refletido. Há somente um aumento da intensidade sonora. c) REVERBERAÇÃO: Ocorre em ambiente fechados onde as ondas sonoras vão se propagar até as paredes do recinto, onde sofrerão reflexão que se dará em todas as direções. 2- REFRAÇÃO: Ocorre quando uma onda passa de u meio para o outro. OBS:A frequência da onda permanece constante na refração 3- DIFRAÇÃO: Ocorre quando uma onda contorna um obstáculo ou passa através de uma fenda. É importante notar que, no fenômeno da difração, permanecem constantes a frequência, o comprimento de onda e a velocidade de propagação da onda. A única alteração ocorre na linha da onda. 4-INTERFERÊNCIA: É o resultado da superposição de ondas. Apenas a amplitude das ondas é modificada durante o encontro das ondas. A= A1 + A2 A= A1 – A2 MEIO 1 MEIO 2 18 5- POLARIZAÇÃO: Diz-se que uma onda está polarizada quando sua propagação ocorre apenas em um plano. A polarização é um fenômeno exclusivo das ondas transversais, não podendo ocorrer com as ondas longitudinais. Assim, as ondas luminosas, que são transversais, podem ser polarizadas, ao contrário das ondas sonoras, que não se polarizam, por serem longitudinais. 6- RESSONÂNCIA: é o fenômeno no qual um corpo oscilante ( alvo) sofre aumento considerável em suas amplitudes de vibração características ao absorver a energia emitida por outro corpo (fonte) que vibra na mesma frequência que o alvo. Todos os corpos possuem uma frequência natural de vibração. Quando uma fonte externa coincide com essa frequência, a amplitude do sistema aumenta. Avaliação de Física II ( 1o Nota – 2o bimestre) Assunto: Ondulatória: Ondas e Fenômenos Instruções para prova: Leia atentamente as questões abaixo.. Resolva a avaliação Preencha o CARTÃO RESPOSTA Utilize somente de caneta esferográfica preta ou azul. ENVIAR SOMENTE O CARTÃO RESPOSTA DEVIDAMENTE PREENCHIDO Observação: cada questão de 1 a 10 vale 0,7 pontos 1-(UFPel)-De acordo com seus conhecimentos sobre Óptica e Ondas, analise as afirmativas abaixo. I-A luz é um movimento ondulatório de frequência muito elevada e de comprimento de onda muito pequeno. II- A luz é uma onda eletromagnética cuja velocidade de propagação na água é menor do que no ar. III-O som é uma onda longitudinal que necessita de um meio sólido, líquido ou gasoso para se propagar. IV-A luz é um movimento ondulatório de baixa frequência e de pequeno comprimento de onda. Estão corretas as afirmativas. a. ( ) I, II e III. b. ( ) II, III e IV. c. ( ) somente I e III. d. ( ) II e IV. e. ( ) I, II, III e IV. 2-(UEA- SIS- 2017)O som emitido por uma fonte sonora (por exemplo, uma sirene) pode ser ouvido mesmo que o ouvinte esteja atrás de um obstáculo que se interponha entre ele e a fonte 19 sonora. A propriedade do som que o permite contornar obstáculos é conhecida como (A) absorção. (B) difração. (C) polarização. (D) reflexão. (E) refração. 3-(UEA- SIS- 2017)De acordo com as características das ondas sonoras, é correto afirmar que o som pode (A) ser polarizado. (B) se propagar no vácuo. (C) ter velocidade constante. (D) se propagar unidimensionalmente. (E) ser uma exemplificação de ondas transversais. 4-(UFPel)-No mundo em que vivemos, estamos rodeados de fenômenos físicos. Um desses fenômenos são as ondas, nas quais vivemos imersos, seja através do som, da luz, dos sinais de rádio e televisão etc... Com base nos seus conhecimentos sobre Ondas e sobre a propagação delas em meios elásticos, analise as afirmativas abaixo. I-A velocidade de propagação de uma onda não se altera quando ela passa de um meio para outro. II-Nas ondas longitudinais, as partículas do meio vibram na mesma direção de propagação da onda. III-A frequência de uma onda não se altera quando ela passa de um meio para outro. IV- O som é uma onda eletromagnética, pois, se propaga no vácuo. V-As ondas eletromagnéticas são sempre do tipo transversal Dessas afirmativas estão corretas apenas A. ( ) I, II, III e V. B. ( ) I, II e IV. C. ( ) II, III e V. D. ( ) III e IV. E. ( ) III, IV e V. 5- Um rapaz e uma garota estão em bordas opostas de uma lagoa de águas tranquilas. O rapaz, querendo comunicar-se com a garota, coloca dentro de um frasco plástico um bilhete e, arrolhando o frasco, coloca- o na água e lhe dá uma pequena velocidade inicial. A seguir, o rapaz pratica movimentos periódicos sobre a água, produzindo ondas que se propagam, pretendendo com isso aumentar a velocidade do frasco em direção à garota. Com relação a esse fato podemos afirmar: a) Se o rapaz produzir ondas de grande amplitude, a garrafa chega à outra margem mais rapidamente. b) O tempo que a garrafa gasta para atravessar o lago dependerá de seu peso. c) Quanto maior a frequência das ondas, menor será o tempo de percurso até a outra margem. d) A velocidade da garrafa não varia, porque o que se transporta é a perturbação e não o meio. e) Quanto menoro comprimento de onda, maior será o aumento na velocidade da garrafa. 6-(UFSM) – Selecione a alternativa que apresenta as palavras que completam corretamente as lacunas a seguir: Ao contrário de uma onda luminosa, uma onda sonora propagando-se no ar não pode ser ______________________, já que é uma onda____________________. a)Polarizada- longitudinal b) polarizada – transversal. c) refratada – longitudinal. d) refratada – transversal. e) difratada – longitudinal 7-As figuras I e II representam dois pulsos que se propagam em duas cordas I e II. Uma das extremidades da corda I é fixa e uma das extremidades da corda II é livre. Quais as formas dos pulsos refletidos em ambas as cordas? A) Na corda I haverá reflexão sem inversão de fase e na corda II haverá reflexão com inversão de fase. B) Na corda I haverá reflexão com inversão de fase e na corda II haverá reflexão 20 sem inversão de fase. C) Nas cordas I e II haverá reflexão com inversão de fase. D) Nas cordas I e II haverá reflexão sem inversão de fase. E) Reflexão é uma propriedade que não ocorre numa corda. 8-ITA-SP-Considere as afirmativas: I-Os fenômenos de interferência, difração e polarização ocorrem com todos os tipos de onda. II.Os fenômenos de interferência e difração ocorrem apenas com ondas transversais. III.As ondas eletromagnéticas apresentam o fenômeno de polarização, pois são ondas longitudinais. Então, está(ão) correta(s) a) nenhuma das afirmativas. b) apenas a afirmativa I. c) apenas a afirmativa II. d) apenas as afirmativas I e II. e) apenas as afirmativas I e III. 9- (UEA-2017) Durante um exame de ultrassonografia, uma onda passa de um tecido para outro e sua velocidade varia. Nessa situação, a onda sofre (A) refração e sua frequência não se altera. (B) refração e seu comprimento de onda não se altera. (C) reflexão e sua frequência não se altera. (D) interferência e seu comprimento de onda não se altera. (E) reflexão e seu comprimento de onda não se altera. 10. (EFOMM) As ondas contornam obstáculos. Isto pode ser facilmente comprovado quando ouvimos e não vemos uma pessoa situada em uma outra sala, por exemplo. O mesmo ocorre com o raio luminoso, embora este efeito seja apenas observável em condições especiais. O fenômeno acima descrito é chamado de: a) difusão b) dispersão c) difração d) refração e) reflexão (Valor= 1,0 ponto) 11.Coloque V para verdadeiro e F para falso diante de cada afirmativa abaixo: a)( )Polarização só ocorre com ondas luminosas. b)( .) Difração é a propriedade que permite a onda contornar obstáculos. c)( ) Refração acontece com som e luz. d)( ) É possível variar amplitude de uma onda sem alterar sua frequência. e)( ) Interferência só ocorre com o som. (Valor= 0,5 pontos) 12-Uma onda tem frequência de 10 Hz e se propaga com velocidade de 400 m/s. Então, seu comprimento de onda vale, em metros: a)0,04 b)0,4 c)4 d) 40 e)400 (Valor= 1,5 pontos) 13-Uma onda mecânica que se propaga num meio com velocidade 5 m/s tem, num determinado instante, a configuração mostrada. Determine: a)o comprimento de onda b)o período da onda c)a frequência da onda 21 Turma: 2o Ano do Curso Integrado em Informática valor= 10 pontos Professora: Francisca Morais Aluno (a): .................................................................................................... Data: ......./........../....... Assunto: Ondulatória: Ondas e Fenômenos Avaliação de Física II (2o Ava. do 2o Bi) CARTÃO RESPOSTA QUESTÃO 1 A B C D E QUESTÃO 2 A B C D E QUESTÃO 3 A B C D E QUESTÃO 4 A B C D E QUESTÃO 5 A B C D E QUESTÃO 6 A B C D E QUESTÃO 7 A B C D E QUESTÃO 8 A B C D E QUESTÃO 9 A B C D E QUESTÃO 10 A B C D E QUESTÃO 11 A V F B V F C V F D V F E V F Resolução da questão 12 Resolução da questão 13 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO AMAZONAS IFAM-CAMPUS PARINTINS
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