Resolução comentada dos exercícios de vestibulares sobre
Processos de propagação de calor
01- Trata-se da irradiação térmica onde as ondas de calor provenientes do Sol, por meio das ondas eletromagnéticas, atravessam uma grande distância, no vácuo, até chegar à Terra e transferir a ela o calor vindo do Sol.
02- I. Falsa — se ele for metálico (condutor) ele permite maior transferência de calor para o exterior.
II. Correta — veja teoria
III. Correta — cor escura absorve maior quantidade de energia radiante.
R- E
03- A lâmpada aquece o ar que está logo acima dela, que fica menos denso, mais leve e sobe (por convecção) passando entre as pás do ventilador e girando-o — R- A
04- R- D — veja teoria
05- Nas geladeiras, as correntes de convecção é que refrigeram os alimentos que estão na parte inferior.
R- D — veja teoria
06- R- A — veja teoria
07- Trata-se de um exaustor eólico onde o vento faz as palhetas do rotor girarem, o que provoca uma ligeira queda de pressão, que provoca a retirada do ar quente, gases, fumaças, etc. do ambiente, levando-os para fora. Caso não haja vento ele funciona apenas por convecção
térmica, devido a diferença térmica entre o ar interno e o externo. A massa de ar quente, por ser mais leve, desloca-se na direção do exaustor, exercendo pressão nas palhetas do rotor, movimentando-o — R- A
08- I. Correta
II. Correta
III. Como estão no mesmo ambiente, estão em equilíbrio térmico com ele e possuem a mesma temperatura — Falsa
09- R- E
10- R- D
11- A lã é um péssimo condutor de calor, devido ao ar que ela capta entre suas fibras — R– B
12- Como a temperatura de Ana permaneceu constante (aproximadamente 36,5oC, que é a temperatura média do ser humano) e ela troca (no caso cede calor ao ambiente), a região onde ela cede menos calor ao ambiente é a região onde a temperatura é maior — R- A
13- O tabuleiro é melhor condutor de calor que o bolinho e retira calor da mão que está em contato com ele mais rapidamente —
R-B
14- I. Correta — para captarem o ar entre sua penas pois o ar é isolante t´wermico.
II. Correta — são aproveitadas por planadores e por pássaros
III. Correta — Para que seja mínima a transferência por radiação, as superfícies das paredes são revestidas de prata, o que as torna altamente espelhadas. Assim as radiações são refletidas internamente sem que haja transmissão para o exterior. Como o vidro é muito frágil, o vaso é acondicionado em um recipiente de metal ou plástico. A rolha para fechamento da garrafa é geralmente oca e feita de borracha ou plástico, que oferecem bom isolamento térmico.
R- A
15- As radiações solares diretas (radiações de luz visíveis) não são filtradas pelas lonas plásticas transparentes, atravessando-as com facilidade. Isso acontece quando a luz solar nos aquece dentro de casa, mesmo quando as janelas estão fechadas ou quando estamos dentro do carro sob o sol.
Essa luz solar carrega em si grande quantidade de energia, capaz de ser transmitida para o interior da estufa. Esse processo de condução de calor é conhecido como irradiação.
A facilidade que a radiação direta tem em atravessar a superfície das lonas transparentes não se repete para a parcela de energia refletida. A lona tem uma grande capacidade de “prender” este calor (radiações infravermelhas). Por isso o interior fica mais quente que o exterior — R- B
16- (01) Falsa — prego e ar estão numa mesma temperatura, acontece que o prego é melhor condutor e fornece mais calor à pele que o ar, que é isolante.
(02) Correta — veja (01)
(04) Falsa — o ar tem maior calor específico que o prego (sua temperatura aumenta ou diminui com maior dificuldade)
(08) Falsa — Falsa — veja (01).
(16) Correta — veja (01)
R- (02 + 16)=18
17- R- B — veja teoria
18- 1 – Correta — na condução o calor se transmite de molécula em molécula e a convecção ocorre devido ao movimento de matéria que estão sob diferentes temperaturas.
2 – Falsa — ocorre e fluidos (sólidos e líquidos).
3 – Correta — veja teoria
R- D
19- R- C — veja teoria
20- O ar acima da lâmpada fica mais quente, mais leve e sobe formando correntes de convecção que giram a ventoinha — R- B
21- I. Correta — é para favorecer as correntes de convecção
II. Falsa — o gelo é isolante térmico
III. Correto — quanto mais facilitar a saída de calor, mais frios ficarão os alimentos
R- D
22- I. Correta — a água quente, menos densa, mais leve, fica na parte superior.
II. Correta — se o vidro fosse condutor o calor da chama desceria por ele, por condução..
III. Correta — ela evita trocas de calor por condução
R- D
23- Corpos negros absorvem mais calor — R- C
24- Do coletor a água quente, mais leve, menos densa, sobe até o reservatório, de onde a água fria, mais densa, mais pesada desce até o coletor para ser novamente aquecida — R- B
25- Como impede trocas de calor com o meio externo, trata-se de um processo adiabático — R- D
26– R- C — veja teoria
27- Haverá trocas de calor entre eles, pois suas temperaturas são diferentes e o vácuo impede as trocas de calor por condução e convecção — R- E
28- R-B — veja teoria
29- 01. Correta — são correntes de convecção.
02. Correta — o negro absorve calor.
04. Correta — veja teoria
08. Falsa — ocorre sim, os canos, as placas coletoras transmitem calor por condução à água.
16. Falsa — ocorre também, a água quente transmite calor à água fria por condução.
R- (01) + (02) + (04) = 07
30- R- B — veja teoria
31- Antes de Serginho deitar, todo o ambiente, além dos cobertores e cama estavam a uma temperatura inferior à de seu corpo (37oC) — depois que deitou, após certo tempo, cama, ar entre ele e o cobertor e a parte interna do cobertor entraram em equilíbrio térmico com seu corpo, ficando todos a 37oC, pois os cobertores são isolantes térmicos — R- B
32– R- C — veja teoria
33- R- C — veja teoria
34- R- A — veja teoria
35- Leia atentamente o texto e observe os dados da tabela — R- C
36- R- A — veja teoria
37- vidro — Φvidro=Q/Δt=KAΔθ/eΔt = 1AΔθ/2,5Δt — tijolo — Φvidro=Q/Δt=0,12AΔθ/180Δt = 0,1AΔθ/150Δt — Φvidro/ Φtijolo=
=1AΔθ/2,5Δt X 150Δt/A.Δθ=150/0,25=600 — R- D
38- Mesma secção transversal (A é a mesma) — como eles estão isolados termicamente a quantidade de calor e consequentemente o fluxo de calor que o cobre fornece é igual à soma dos fluxos recebidos pelo aço e pelo latão — Kcobre.A.Δθcobre/ecobre = Kaço.A.Δθaço/eaço + Klatão.A.Δθlatão/elatão — 0,92.A.(100 – θ)/46 = 0,12.A.(θ – 0)/12 + 0,26.A.(θ – 0)/13 — 2 – 0,02θ = 0,01θ + 0,02θ — θ=2/0.05 — θ=40oC
39- A perda mensal da parede de 4cm comparada com a perda mensal da parede de 10cm fornece um acréscimo de 20kWh na perda energética mensal o que corresponde a 10% do consumo total de eletricidade que é de 200kWh — R- C
40- Φ=K.A.Δθ/e=2.100.(47 – 27)/5.10-2 — Φ=8,0.104W (J/s)
41- Φ=K.A.Δθ/e — K=Φe/A. Δθ — K=W.m/m2.K — K=J/smK — R- D
42- Φ=K.A.Δθ/e — maior fluxo, maior Δθ — o fluxo é diretamente proporcional à K e inversamente proporcional a e — R- D
43- É indiferente utilizar o produto A ou B, pois, de acordo com a lei de Fourier, Φ=K.A.Δθ/e, o fluxo de calor depende diretamente do coeficiente de condutibilidade térmica K e inversamente da espessura e — assim, nos dois casos o fluxo de calor é o mesmo
44- R- C — veja teoria
45- R- D — veja teoria
46- a) O efeito estufa é um aquecimento natural da atmosfera provocado pela retenção de calor nas nuvens e outras partículas em suspensão. O que se discute nas últimas décadas é o possível aumento de temperatura provocado pelo lançamento de partículas que resultam da queima de combustíveis fósseis e outros materiais.
b) O autor se baseia nas normais medidas entre 1951 e 1980, em relação às do período 1921-1950, que mostram uma pequena redução de -0,3°C na temperatura.
47- R- A — veja teoria
48- R- A — veja teoria
49- Apenas a 16 está errada, pois, como estão em equilíbrio térmico, estão à mesma temperatura e não há fluxo de calor entre eles.
(01 + 02 + 04 + 08) = 15
50- O fluxo de calor entre dois ambientes a diferentes temperaturas é diretamente proporcional à diferença de temperatura entre eles. Assim, quanto maior for a diferença de temperatura entre o radiador e o meio ambiente, maior o fluxo de dissipação de calor.
R- B
51- Quando está frio, usamos lã, que é um isolante térmico, para impedir que o calor se propague do nosso corpo (mais quente) para o meio ambiente (mais frio). No caso dos povos do deserto, eles usam lã para impedir a passagem do calor do meio ambiente (mais quente) para os próprios corpos (mais frios). A cor branca apresenta maior índice de refletividade de luz, diminuindo a absorção e, consequentemente, o aquecimento do tecido.
R- C
52- R- E — veja teoria
53- A lâmpada incandescente gera mais radiação infravermelha (ondas térmicas) — R- D
54- 01. Correta
02. Correta
04- Correta — Φ=Q/Δt
08- Correta
16- Falsa — é nulo
R- (01 + 02 + 04 + 08)= 15
55- R- E — veja teoria
56- Observe na figura que a corrente ascendente (ar quente sobe) está na costa da América do Sul.
R- A
57- Admitindo que a potência elétrica total consumida é a mesma para os cinco fornos, e que eficiência seja sinônimo de rendimento, o forno com maior eficiência é aquele capaz de fornecer a maior potência útil às diferentes amostras, isto é, ceder a maior quantidade de energia no menor intervalo de tempo, pois Po (potência)=W (energia)/∆t (intervalo de tempo) — R- C
58- De acordo com o enunciado, o desaparecimento da faixa no planeta relaciona-se ao movimento das diversas camadas de nuvens em sua atmosfera devido às diferenças de temperaturas entre elas — uma possível explicação é a alteração na densidade das nuvens do planeta, pois nuvens menos densas, com maiores temperaturas se posicionam em altitudes maiores — R- E
59- O efeito estufa e as “ilhas de calor” causam o aumento da temperatura local, impondo a necessidade de maior refrigeração, tanto em indústrias cujas máquinas devem operar em certas faixas de temperatura, quanto em residências, a fim de garantir conforto térmico aos seus habitantes. Logo, haverá aumento do consumo de energia elétrica — R- D
60-
61- Observe uma barra termicamente condutora mantida com suas extremidades inseridas em duas fontes de calor mantidas a
temperaturas constantes — o fluxo de calor através da barra é dado pela Lei de Fourier — φ = K.A.(T1 – T2)/L — a figura abaixo mostra as duas barras citadas conduzindo calor:
φA= φB, pois o fluxo de calor (ou fluxo térmico) φ através de uma superfície de área S é definido como a quantidade de calor (Q) por unidade de tempo (t) por unidade de área (S) — φ=Q/t.s — observe que, nesse caso, como as grandezas são as mesmas o fluxo de calor também será o mesmo — KA.{π(2d)2/4}.∆T/L = KB.{π(d)2/4}.∆T/L — 4KA=KB — KA=KB/4 — R- A
62- Fluxo de calor (ou fluxo térmico) φcalor através de uma superfície de área S é definido como a quantidade de calor (Q) por unidade de tempo (t) por unidade de área (S) — φcalor=Q/t.s — observe que, nesse caso, como as grandezas são as mesmas o fluxo de calor também será o mesmo — R- D
63- Calor necessário para fundir o gelo — Q=mL=9.10-3.3,5.105 — Q=3.150J — lei de Fourier — Q/∆t = K.A.∆θ/ℓ —
K=Q.ℓ/∆t.A.∆θ = 3.150×0,6/600.1,5.10-4.100 — K=210 W/mK — R- E
64- Dados — V = 400 L — m = 400 kg — I = 130 W/m2 — ∆T = 60 – 15 = 45 °C — considerando: — densidade da água – d = 1 kg/L — calor específico sensível da água – c = 4.200 J/kg·°C — intensidade de radiação média dada seja diária, ou seja, para um tempo de 24 h — assim — ∆t = 24×3.600 = 86.400 s — a intensidade de radiação é dada pela relação entre a potência radiada e a área de captação — I=P/A=Q/A.∆t — A=400×4.200×45/86.400×130 — A=6,73m2 — R- E
65– 01. Correta — O calor se propaga sempre que há diferença de temperatura entre dois ou mais corpos. Essa propagação ocorre sempre do corpo de maior para o de menor temperatura.
02. Correta — Substituindo m=1g e Δt=1oC na expressão Q=m.c.Δt — Q=1.c.1 — Q=c — ou seja, o calor específico de uma substância é a quantidade de calor necessária para fazer a temperatura da massa de 1g dessa substância sofrer uma variação de temperatura de 1oC.
04. Correta — O calor é conduzido de um ponto a outro do corpo sem que haja deslocamento das partículas.
Explicando microscopicamente o fenômeno: a região próxima da chama tem o movimento vibratório de suas moléculas aumentado, adquirindo assim maior energia cinética, que é transferida através de choques às partículas vizinhas, que também aumentam seu movimento vibratório. Através desse transporte de energia, toda a barra é aquecida — a condução não ocorre no vácuo, pois ela precisa de um meio material para se propagar.
08. Correta — Trata-se da transferência de energia térmica (calor) pela matéria em movimento devido à diferença de densidades dessa matéria — essa matéria só pode ser fluida (líquido, gás ou vapor) — observe a figura abaixo onde se tem tubos de vidro contendo água líquida.
A água em A, aquecida, expande-se, fica menos densa, mais leve e sobe o trecho AB. A água mais fria, mais densa e mais pesada do trecho CD desce e ainda empurra para cima a água quente do ramo AB. Obtém-se então uma circulação de água na qual a transferência de calor é feita através da matéria (no caso, água) e que recebe o nome de corrente de convecção.
16. Falsa — É o fenômeno pelo qual a energia emitida pelo Sol chega até a Terra através do vácuo
— realiza-se através de ondas eletromagnéticas que são compostas por diversas ondas de freqüências diferentes (raios cósmicos, raios X, raios ultravioleta, luz visível, raios infravermelhos, microondas, etc.).
Corretas: 01, 02, 04 e 08 — Soma=15.
66-Denomina-se convecção térmica o processo de transferência de calor que acontece graças a movimentação de um material — observe que é exatamente isso que acontece no exemplo mostrado — o material que se move pelo ambiente é o ar e, o ar frio é aquecido na câmara de aquecimento, fica mais quente (menos denso) e sobe, passando pela câmara de secagem — a movimentação do ar, mais quente e mais frio, cria as chamadas correntes de convecção. a evaporação é a passagem lenta do líquido para o gasoso, acontece mais rapidamente com o auxílio do vento (ar em movimento), principalmente, no caso, ar quente.
67- Quando você abre a porta da geladeira, a temperatura em seu interior é menor que a do ambiente da sala e, como o calor se transfere do corpo de maior para o de menor temperatura, inicialmente a temperatura da sala irá diminuir — posteriormente, com a geladeira ligada, ela fica retirando calor de seu interior e o transferindo para o ambiente e, então a temperatura da sala irá aumentando — R- C
68-(COLÉGIO NAVAL)
Veja teoria abaixo:
O aparelho de ar condicionado deve ficar na parte mais alta do recinto, para que a ar frio mais denso, mais pesado
desça.
Garrafa térmica – Há aproximadamente um século, foi inventada por James Dewar e foi construída de maneira que evite a transmissão de calor pelos três processos (condução, convecção e irradiação).
A condução térmica é evitada pelo vácuo entre as paredes duplas e pela tampa de material isolante. A irradiação é evitada pelas paredes espelhadas que refletem as radiações tanto interna como externamente. A convecção é evitada pelo vácuo entre as paredes duplas.
O congelador deve ficar na parte superior da geladeira, pois o ar frio mais denso (mais pesado) desce e o ar quente menos denso
(mais leve) sobe, originando no interior da geladeira, correntes de convecção.
Para facilitar a retirada de uma tampa metálica presa num vidro pode-se derramar água quente na tampa para que o calor, transmitido por condução provoque a dilatação da mesma.
R- A.