Resolução comentada dos exercícios de vestibulares sobre Processos de propagação de calor

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.

 

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