CALORIMETRIA E O ENEM

01. A luz solar é fundamental na dinâmica dos ecossistemas, e a fotossíntese é uma das principais reações químicas da natureza — sem ela, a maioria das formas de vida não existiria.Realizada pelo fitoplâncton e pelas macrófitas, a fotossíntese envolve uma série de reações, que convertem a energia luminosa vinda do Sol em energia química, na forma de alimento (carboidratos), e liberam oxigênio e vapor d’água. Parte da energia gerada é incorporada ao corpo do vegetal e parte é perdida no processo de respiração. A energia gerada dessa forma é transferida quando os vegetais são consumidos por outros seres vivos e quando estes, por sua vez, também se tornam presas. Esse trajeto de transferência da energia de um organismo a outro, em série, é

chamado de "cadeia alimentar"ou "cadeia trófica". Cerca de 90% da energia transferida, porém, são perdidas no processo de respiração, de modo que pouca energia concentrada é de fato aproveitada. Isso explica por que as cadeias alimentares são relativamente curtas, como nos exemplos "capim → vaca → homem" e "algas → peixes herbívoros → peixes carnívoros → jacaré ou homem". [...]

Nota-se, ainda, que grande parte da matéria orgânica acumulada no fundo, gerada no próprio lago ou vinda de fora, aumenta a condutividade elétrica, em relação à superfície. A condutividade, porém, indica a quantidade total de íons liberados pela decomposição da matéria orgânica, mas não a de cada íon.

(CLETO FILHO, 2006, p. 62-64).

A partir das informações do texto, pode-se afirmar:

A) A densidade das águas superficiais do lago diminui com a diminuição da temperatura ambiente e do período de luminosidade diária.

B) O quantum de energia luminosa absorvida pelos organismos planctônicos é igual a hf_v, sendo h a constante de Planck e f_v, a freqüência da radiação de cor verde.

C) A convecção térmica promove a circulação da água do lago, que tende a uniformizar a temperatura nas diferentes profundidades.

D) O aumento da matéria orgânica na água do lago favorece a fotossíntese do plâncton que está no fundo.

E) A resistividade elétrica da água do lago aumenta com a liberação de íons pela decomposição da matéria orgânica que se acumula no fundo.

A convecção ocorre nos fluídos (líquidos e gases)

02. O gráfico a seguir representa a temperatura característica de um local em função da hora e do dia.

O ponto assinalado no gráfico pela letra X corresponde aproximadamente ao seguinte instante:

A) momentos que precedem o nascer do sol.

B) logo após o meio-dia.

C) logo após o pôr do sol.

D) momentos próximos à meia-noite.

E) entre o pôr do sol e a meia-noite.

Considerando que a temperatura mais alta do dia acon­teça ao meio-dia – a crista da onda – a temperatura mais baixa ocorreria por volta da meia-noite – o vale da onda.

03. A energia utilizada para a manutenção e o desempenho do corpo humano é obtida por meio dos alimentos que são ingeridos. A tabela a seguir mostra a quantidade média de energia absorvida pelo corpo humano a cada 100 gramas do alimento ingerido.

 Se for preciso, use: 1 caloria = 4,2 joules; calor específico sensível da água = 1,0 cal/g. °C.

Analisando a tabela, podemos concluir que, em termos energéticos:

A) o chocolate é o alimento mais energético dentre os listados;

B) uma fatia de mamão equivale, aproximadamente, a 10 folhas de alface;

C) um copo de Coca-cola fornece uma energia de, aproximadamente, 328 J;

D) 0,50 kg de sorvete é equivalente a, aproximadamente, 320 g de batatas fritas;

E) um sanduíche com 2 fatias de pão, 2 folhas de alface e 2 folhas de repolho equivale a 1 unidade de batata frita.

a) Falso — O alimento mais energético é a margarina vegetal.

b) Falso — 1 fatia de mamão → 32 kcal.

10 folhas de alface → 7,5 kcal.

c) Falso — 1 copo de Coca-Cola → 2 · 39 kcal = 78 kcal = 327,6 kJ.

d) Verdadeiro — 0,5 kg de sorvete → 5 · 175 kcal = 875 kcal.

320 g de batatas fritas → 3,2 · 274 kcal = 876,8 kcal.

e) Falso — 1 sanduíche → (269 + 15/10 + 28/5) kcal = 276,1 kcal.

1 unidade de batatas fritas → 274/2 kcal = 137 kcal.

04. Um médico, após avaliação criteriosa, recomenda a um paciente uma dieta alimentar correspondente a 1200 cal/dia, fornecendo-lhe uma lista de alimentos com as respectivas “calorias”. (Espera o médico que, com esse regime, a pessoa, pelo menos, não engorde.) Os médicos utilizam, na realidade, a “grande caloria”, que vale 1 000 cal utilizadas na Física, ou seja, esse regime é na verdade de 1 200 000 cal/dia. Com base nesses dados e considerando o calor específico da água igual a 1,0 cal/g °C e 1,0 cal igual a 4,2 J, qual a potência média mínima (em watts) que a pessoa mencionada deverá dissipar, ao longo das suas atividades diárias, para, pelo menos, não ganhar peso?

A) 58 W       B) 46 W       C) 39 W       D) 25 W       E) 14 W

Pot = Q/Δt = 1 200 000 cal/1 dia = 1 200 000 · 4,2 J/ 24 · 60 · 60 s = 58,3 J/s = 58 W.

05. Um aluno entrou em uma lanchonete e pediu dois refrigerantes, um “sem gelo”, à temperatura de 25 °C, e o outro “gelado”, à temperatura de 5,0 °C. Ele preencheu 1/4 da capacidade de um copo grande com o refrigerante “sem gelo” e terminou de completar o copo com o refrigerante “gelado”.

 Desprezando as trocas de calor que não sejam entre os líquidos, determine a temperatura final de equilíbrio térmico do refrigerante.

A) 50°C       B) 40°C       C) 30°C       D) 20°C       E) 10°C

Q_cedido + Q_recebido = 0 → (m.c.Δθ)_quente + (m.c.Δθ)_fria = 0 → m.c.(θ_f – 25) + 3.m.c.(θ_f – 5) = 0 → θ_f – 25 + 3θ_f – 15 = 0 → 4θ_f = 40 → θ_f = 10°C.

06. (UFES) Os cozinheiros sabem que um bom pudim deve ser cozido em banho-maria: a fôrma contendo o pudim é mergulhada em um recipiente no qual se mantém água fervendo. A razão física para esse procedimento é que:

A) o cozimento se dá a pressão controlada.

B) o cozimento se dá a temperatura controlada.

C) a água é um bom isolante térmico.

D) o peso aparente do pudim é menor, devido ao empuxo (princípio de Arquimedes).

E) a expansão volumétrica do pudim é controlada.

O cozimento do pudim deve ser feito a uma temperatura próxima de 100 °C. Assim, usa-se a água em ebulição para controlar a temperatura de cozimento.

07. Quando alguém vai tomar um café muito quente, costuma assoprar a superfície do líquido. Com isso, o café esfria mais depressa, porque:

A) o ar expelido pela pessoa é mais frio que o café e retira calor do sistema;

B) o ar expelido pela pessoa evita que o calor saia pela superfície livre, forçando-o a sair pelas faces da xícara;

C) o ar expelido retira o vapor de água existente na superfície do café, reduzindo a pressão de vapor e, desse modo, favorecendo a evaporação;

D) o ar expelido combina quimicamente com o vapor de água, retirando energia térmica do café;

E) é um costume que vem do século XVII, da Corte dos reis da França, quando os nobres descobriram o café.

Com o sopro da pessoa, a pressão na região acima do líquido diminui. A rapidez de evaporação está ligada a essa pressão e vai aumentar com a redução de pressão. Como a evaporação é um processo endotérmico, ela retira calor da massa líquida que fica na xícara, provocando o seu resfriamento.

08. O gráfico a seguir fornece o tempo de cozimento, em água fervente, de uma massa m de feijão em função da temperatura.

Sabe-se que a temperatura de ebulição da água, em uma panela sem tampa, é função da pressão atmosférica local. Na tabela abaixo, encontramos a temperatura de ebulição da água em diferentes pressões. Ao nível do mar (altitude zero), a pressão atmosférica vale 76 cm Hg e ela diminui 1,0 cm Hg para cada 100 metros que aumentamos a altitude.

Analise as afirmações.

I. Ao nível do mar, essa massa m de feijão irá demorar 40 minutos para o seu cozimento.

II. O Mar Morto encontra-se aproximadamente 400 metros abaixo do nível dos mares (altitude – 400 m). Nesse local, o mesmo feijão demoraria 30 minutos para o seu cozimento.

III. O tempo de cozimento desse feijão seria de 1,0 hora num local de altitude aproximadamente igual a 1,0 km.

IV. Se esse feijão estivesse no interior de uma panela de pressão fechada, cuja válvula mantém a pressão interna a 1,42 atm (1,0 atm equivale a 76 cm Hg), independentemente do local, o tempo de cozimento seria de aproximadamente 10 minutos.

É (são) verdadeira(s):

A) somente I.

B) somente I e III.

C) somente I, II e IV.

D) somente II, III e IV.

E) I, II, III e IV.

I) Verdadeira — Ao nível do mar, a pressão vale 76 cm Hg. Na tabela, 76 cm Hg correspondem à temperatura de ebulição da água em 100 °C. No gráfico, 100 °C correspondem a 40 minutos de cozimento.

II) Verdadeira — Altitude – 400 m, a pressão atmosférica vale (76 + 4) cm Hg. Na tabela, 80 cm Hg correspondem a 102 °C. No gráfico, 102 °C correspondem a 30 minutos para o cozimento.

III) Falsa — No gráfico, 1,0 h (60 min) de cozimento corresponde a 97 °C. Na tabela, 97 °C correspondem a 68 cm Hg; (76 – 68) cm Hg = 8 cm Hg. A variação de 8 cm Hg corresponde à variação de 800 m na altitude.

IV) Verdadeira — No interior da panela de pressão fechada, a pressão mantém-se constante a partir da ebulição da água, independentemente do local. P = 1,42 atm = 1,42 · 76 cm Hg = 108 cm Hg. Na tabela, 108 cm de Hg correspondem a 111 °C. No gráfico, 111 °C correspondem a 10 minutos.

09. Observe as informações:

I. A umidade relativa do ar corresponde à razão entre a pressão parcial de vapor existente no local e a pressão de vapor saturado na temperatura local.

II. O ser humano sente-se confortável quando a umidade relativa do ar está por volta de 50%. Uma umidade maior que 50% reduz a evaporação do suor da pele, provocando desconforto. Uma umidade menor que 50% tem um efeito secante na pele e na mucosa.

III. A tabela a seguir mostra a pressão máxima de vapor de água em função da temperatura.

Uma pessoa encontra-se num ambiente onde a temperatura é de 25 °C e a pressão de vapor de água é de 16,2 mm Hg. Pode-se afirmar que:

A) nesse local está chovendo;

B) a umidade relativa do ar, nesse ambiente, é menor que 50%;

C) a umidade relativa do ar, nesse ambiente, é igual a 89%;

D) essa pessoa pode estar sentindo sua pele ressecada;

E) a umidade relativa do ar, nesse ambiente, é aproximadamente igual a 68%.

μ = Pp/Pm = 16,2/23,8 = 0,68 = 68%.

OBS.: Do texto, temos Pp = 16,2 mm Hg e, a 25 °C, encontramos na tabela: Pm = 23,8 mm Hg.

10. (UMESP-SP) O gráfico abaixo representa a variação da pressão atmosférica (torr) em função dos meses do ano no cume do monte Everest (8 848 m).

Sabendo-se que o aumento da pressão barométrica favorece uma maior concentração de oxigênio no ar, a estação do ano local mais favorável para uma expedição de alpinistas rumo ao cume do monte é

A) primavera.      B) verão.      C) outono.      D) inverno.      E) inverno sem a presença de tempestades de neve.

Como o aumento da pressão barométrica favorece uma maior concentração de gás oxigênio no ar, o mês mais favorável para a expedição é junho, que no monte Everest corresponde ao verão.

11. A tabela abaixo mostra algumas estimativas de calor específico para determinados alimentos:

Suponha que você vai a um churrasco na casa de um amigo que fica a 1 h de sua casa, e que precisa levar 10 kg de carne, sendo: 3 kg de frango, 4 kg de carne bovina, 3 kg de carne suína. Considere o calor específico do gelo como 0,5 cal/gºC, o da água como 1,0 cal/gºC, o calor de fusão do gelo como 80 cal/g e que 1,0 cal = 4,2 J. Calcule a capacidade térmica total desses alimentos, em kcal/ºC.

A) C_frango = 1.26 kcal/ºC; C_bovina = 1.72 kcal/ºC; C_suína = 0.99 kcal/ºC.

B) C_frango = 1.26 kcal/ºC; C_bovina = 0.99 kcal/ºC; C_suína = 1.72 kcal/ºC.

C) C_frango = 1.72 kcal/ºC; C_bovina = 0.99 kcal/ºC; C_suína = 1.26 kcal/ºC.

D) C_frango = 1.72 kcal/ºC; C_bovina = 1.26 kcal/ºC; C_suína = 0.99 kcal/ºC.

E) C_frango = 0.99 kcal/ºC; C_bovina = 1.72 kcal/ºC; C_suína = 1.26 kcal/ºC.

C_frango = m.c = 3.0,42 = 1,26 kcal/ºC;

C_bovina = m.c = 4.0,43 = 1,72 kcal/ºC;

C_suína = m.c = 3.0,33 = 0,99 kcal/ºC;

12. Uma parcela de radiação solar que chega à Terra diariamente atravessa a atmosfera atingindo a superfície do planeta. Parte reflete-se novamente para o espaço e uma parcela dessa radiação refletida é absorvida por certos gases presentes na atmosfera, aquecendo-a. Esse fenômeno garante que as camadas inferiores da atmosfera mantenham-se a temperaturas favoráveis ao desenvolvimento da vida como a conhecemos. É o chamado Efeito Estufa. O principal gás estufa produzido pela atividade industrial é o CO₂.

Em dezembro de 2009, a concentração de CO₂ na atmosfera foi estimada em 387,27 ppm. Em 1993, por exemplo, essa concentração de CO₂ era de cerca de 350 ppm. Qual o aumento na temperatura a ser sentida em 2010, segundo a projeção do IPCC?

A) entre 1,5 ºC e 2,25 ºC.

B) entre 2,5 ºC e 2,75 ºC.

C) entre 1,15 ºC e 2, 5 ºC.

D) entre 2,5 ºC e 3,25 ºC.

E) entre 1,85 ºC e 2,95 ºC.

A medida de 387 ppm de CO₂ corresponde a uma elevação térmica entre 1,5 ºC e 2,25 ºC na estimativa do IPCC.

13. A sala de estudo será refrigerada de modo a manter a temperatura interna em 23 ºC. Considere que a temperatura externa atinge um máximo de 33 ºC. Calcule o fluxo de calor transferido, por condução, através das paredes, teto e piso da sala e indique, dentre os valores apresentados na tabela abaixo, a potência mínima que um aparelho de ar-condicionado deve possuir para satisfazer as condições desejadas.

Dados: Condutibilidade térmica média das paredes, teto e piso: k = 2.10^–4 kcal.(s.m.ºC)^–1; espessura média das paredes, teto e piso e = 10 cm; áreas das paredes, teto e piso A = 50 m²; desprezar as trocas de calor por convecção e irradiação.

A) 1        B) 2         C) 3        D) 4         E) 5

Determinando o fluxo de calor: φ = Q/Δt = k.A.Δθ/e = 2.10^-1. 5.10.(33 – 23)/10^-1 = 10³ cal/s = 1 kcal/s. Portanto, o aparelho que deve ser utilizado é o de número 4, que possui potência mínima de 1,260 kcal/s.

14. Leopoldo foi ao supermercado comprar adoçante dietético. Ficou perplexo ao verificar que as informações energéticas escritas nos rótulos de dois desses produtos eram bastante contraditórias. A tabela a seguir resume essas informações energéticas.

* Valor Diário de Referência (VDR): é o valor que representa a quantidade de calorias que deve ser ingerida por uma pessoa, de modo a suprir apropriadamente, sem excesso nem deficiência, suas necessidades energéticas durante 24 horas. O consumo diário habitual de qualquer um dos dois produtos, por um usuário destes, é de vários envelopes, ou gotas, por dia.

As contradições que ele observou, portanto, foram:

1) o valor calórico citado para um envelope, no rótulo do produto 1, é maior que o VDR;

2) o VDR, no rótulo do produto 1, é muito menor que o VDR que consta no rótulo do produto 2.

Com o objetivo de esclarecer essas contradições, responda.

Considerando que Leopoldo, em um dia de trabalho, eleva de 2 metros de altura 1.000 sacos de cereais, e que a massa de cada saco é 60 kg, calcule o trabalho realizado por ele nesse dia para cumprir essa tarefa e usando como referência o resultado obtido, especifique qual dos produtos contém o valor correto do VDR em seu rótulo. (Use g =10 m/s² e 1 J = 0,24 cal.)

A) 1200 kJ e o rótulo 2.

B) 1200 kJ e o rótulo 1.

C) 1500 kJ e o rótulo 2.

D) 1500 kJ e o rótulo 1.

E) 2500 kJ e o rótulo 2.

I. Calcular o trabalho para o operário erguer um saco de cimento:

W_saco = mgh = 60.10.2 = 1.200 J. Logo, o trabalho total W_total = N.W_saco,= 1000.1200 = 1200 kJ.

II. No rótulo 1 o consumo energético diário (dieta) de 2.500 cal = 10.500 J ou 10,5 KJ é muito menor que o trabalho realizado pelo operário que é de 1.200 KJ. No rótulo 2 o consumo energético diário (dieta) de 2.000 Kcal = 8.400 KJ é compatível com o valor do trabalho realizado pelo operário de 1.200 KJ, daí concluímos que o rótulo 2 é o que contém as informações energéticas corretas.

15. (CPS-010)  Os manuais de aparelhos celulares recomendam que estes permaneçam distantes do corpo por pelo menos 2,5 cm, pois a Organização Mundial de Saúde (OMS) divulgou um relatório sobre o impacto, na saúde humana, da radiação emitida por estes aparelhos, informando que os sinais emitidos por eles conseguem penetrar até 1 cm nos tecidos humanos, provocando um aumento de temperatura.

Considere que:

 os sinais emitidos pelos celulares têm, em média, potência de 0,5 W e são gerados apenas durante o uso do telefone;

 1 W (um watt) = 1 J/s ( um joule de energia por segundo);

 o calor específico da água vale 4,2 J/g°C, ou seja, são necessários 4,2 J para variar em 1º C a temperatura de 1 g de água.

Supondo que a radiação emitida por um desses aparelhos seja usada para aquecer 100 g de água e que apenas 50% da energia emitida pelo celular seja aproveitada para tal, o tempo necessário para elevar a temperatura dessa quantidade de água de 1ºC será de

A) 10 min.             B) 19 min.                C) 23 min.                 D) 28 min.                   E) 56 min. 

Dados: P_T  = 0,5 W; η = 50%; m = 100 g; c = 4,2 J/g.°C.

A quantidade de calor necessária para aquecer a massa de água de 1°C é: Q = m.c.Δθ  = 100_.(4,2).(1) = 420 J.

A potência útil é: P_u = η.P_T = 0,5.(0,5) = 0,25 W.

Logo, temos: Δt = Q/P_u = 420/0,25 = 1680 s = 28 min.

16. A tabela abaixo mostra apenas alguns valores, omitindo outros, para três grandezas associadas a cinco diferentes objetos sólidos:

– massa;

– calor específico;

– energia recebida ao sofrer um aumento de temperatura de 10°C.

A alternativa que indica, respectivamente, o objeto de maior massa, o de maior calor específico e o que recebeu maior quantidade de calor é:

A) I, III e IV      B) I, II e IV      C) II, IV e V      D) II, V e IV      E) I, II e III

A quantidade de calor pode é obtida através da relação: Q = m.c.Δθ. Bata aplicá-la a cada linha da tabela, sabendo que a variação de temperatura é sempre igual a 10ºC, para se obter a grandeza que está faltando.

Linha I:  Q = m.c.Δθ  300 = m×0,3×10  m = 100 g

Linha 2: Q = m.c.Δθ  400 = m×0,2×10  m = 200 g

Linha 3: Q = m.c.Δθ  450 = 150×c×10  c = 0,3 cal/g⁰C

Linha 4: Q = m.c.Δθ  Q = 150×0,4×10  Q = 600 cal

Linha 5: Q = m.c.Δθ  Q = 100×0,5×10  Q = 500 cal

Desse modo os objetos de maior massa, maior calor específico e aquele que recebeu a maior quantidade de calor são, respectivamente, II, IV e V.

17. Qualquer atividade física consome calorias (energia) do nosso corpo. O simples fato de se estar dormindo consome 1,54 Kcal por minuto para uma pessoa de 70 Kg. Isso é devido ao fato que mesmo quando estamos parados, sem realizar movimentos, o nosso organismo desempenha diversas funções metabólicas que visam manter o corpo "vivo" (metabolismo basal); além disso, alguns músculos precisam estar levemente contraídos para manter a postura corporal (tônus muscular).  Abaixo é apresentada uma tabela com alguns alimentos e o seu respectivo valor calórico aproximado.

                     

Alimento	Valor      Calórico (kcal)
Queijo Mussarela  (1 fatia - 15 g)	47
Iogurte natural desnatado (185 g)	92
Suco de Laranja (1 copo - 240 ml)	171
Bolacha Cream Cracker (1 unidade)	25

A pessoa de 70 kg, após um sono de 8 horas, alimenta-se no café da manhã de 6 fatias de mussarela, 1iogurte, 1 copo de suco de laranja. Quantas bolachas do tipo cream cracker no mínimo a pessoa deverá comer para repor completamente apenas a energia gasta durante o sono?

A) 2        B) 5        C) 1        D) 10       E) 7

Durante o sono, a pessoa consome:

1,5 kcal -------- 1 min

Q ---------------  8.60 min = 480 min

Q = 1,5.480 = 720 kcal.

Deve ingerir:

E = 6.47 + 1.92 + 1.171 + n.25.

720 = 545 + 25.n, então, n = 175/25 = 7 bolachas.

18. A subnutrição ou desnutrição por carência de energia (calorias) e proteínas é a forma mais letal de má alimentação, pois para qualquer atividade realizada pelo corpo humano há consumo de energia obtida através dos alimentos ingeridos. Fontes especializadas no assunto (livros e revistas) informam que 1 g de gordura libera 9,3 kcal. Suponha que um operário tenha como função colocar pacotes de massa 13,02 kg em uma prateleira de altura igual a 2 m em relação ao piso, onde estão inicialmente os pacotes. Da energia liberada por 1 g de gordura quantos pacotes daria para o operário colocar na prateleira, considerando que toda ela foi consumida só para esse fim? Obs: Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s² e 1cal = 4,2 J.

A) 75         B) 38            C) 1        D) 150          E) 220

O operário necessita de uma energia igual a E = m.g.h (essa é a energia que os pacotes irão ganhar ao serem colocados na prateleira): m = 13,02 kg, g = 10 m/s² e h = 2 m. E = 13,02 x 10 x 2 = 260,4 J, para elevar um pacote. Cada grama de gordura libera 9,3 kcal = 9300 cal = 9300 x 4,2 J = 39060 J, então:

1 pacote ------------ 260,4 J

X pacote ------------ 39060 J

X = 39060/260,4 = 150 pacotes.

19. (UnB)

Esfriamento de um cadáver (algor mortis)

O esfriamento de um cadáver é um dos fenômenos abióticos imediatos que pode ser utilizado, com grandes ressalvas, na estimativa aproximada do momento da morte. Com efeito, sabe-se que o corpo, uma vez cessadas as funções vitais, passa a perder calor, por diversos mecanismos – convecção, condução, irradiação e evapo -

ração – à razão de 1,0ºC a 1,5ºC por hora, igualando em termos gerais, a temperatura do ambiente, no máximo, até a 24.a hora após a morte.

Internet: <www.perícias–forenses.com.br> (com adaptações).

Com relação aos conceitos físicos relacionados ao fenômeno tratado no texto, julgue os itens a seguir.

I. Segundo o texto, o corpo humano só perde calor a partir do momento em que morre.

II. A perda de calor por irradiação ocorre devido à temperatura em que o corpo se encontra, sendo que a taxa de energia perdida por unidade de tempo e por unidade de área vai diminuindo a medida que a temperatura do corpo diminui.

III. De acordo com o texto, pode-se inferir que a estimativa da hora em que ocorreu o óbito só pode ser feita dentro de algumas horas (menos de 24h) após o ocorrido, caso contrário, deve-se lançar mão de outros fatores.

IV. A perda de calor do cadáver só ocorre pelo mecanismo de convecção.

Estão certos apenas os itens:

A) I e II.      B) I e IV.      C) II e III.      D) III e IV.       E) I, II e III.

I. (FALSA) O corpo humano perde calor para o ambiente com a pessoa viva e não apenas quando morre.

II. (VERDADEIRA) Quanto maior for a temperatura maior será a taxa de energia perdida por unidade de área e de tempo.

III. (VERDADEIRA) Após 24 h a temperatura do falecido iguala a do ambiente e não podemos mais determinar o horário em que se deu o óbito pela medida da temperatura do cadáver.

IV. (FALSA) Os mecanismos de perda de calor são: convecção, condução, irradiação e evaporação.

20. Desconfiada de que o anel que ganhara do namorado não era uma liga de ouro de boa qualidade, uma estudante resolveu tirar a dúvida, valendo-se de um experimento de calorimetria baseado no fato de que metais diferentes possuem diferentes calores específicos. Inicialmente, a estudante deixou o anel de 4,0 g por um longo tempo dentro de uma vasilha com água fervente (100 °C). Tirou, então, o anel da vasilha e o mergulhou em outro recipiente, bem isolado termicamente, contendo 2 ml de água a 15 °C. Mediu a temperatura final da água em equilíbrio térmico com o anel. O calor específico da água é igual a 1,0 cal/g°C, e sua densidade é igual a 1,0 g/cm³. Despreze a troca de calor entre a água e o recipiente.

A partir do gráfico e da tabela a seguir, determine qual é a porcentagem de ouro do anel e quantos quilates ele tem.

A) 25% e 6 quilates    B) 50% e 12 quilates    C) 75% e 18 quilates   D) 100% e 24 quilates   E) 0% e 0 quilates  

Considerando-se o anel como liga Au + Cu, temos:

Q_cedido + Q_recebido = 0 → (m.c.Δθ)_anel + (m.c.Δθ)_água = 0 → 4,0.c_anel.(22 – 100) + 2,0.1,0.(22 – 15) = 0   → –312.c_anel + 14 = 0 → c_anel = 0,045 cal/g°C.

No diagrama, observamos que: c_anel = 0,045 cal/g°C  75% de Au.

Na tabela, vemos que: 75% de Au  → 18 quilates.

21. Para obter água aquecida, um estudante montou o seguinte sistema, esquematizado na figura I, abaixo: No coletor solar, feito de uma cuba de vidro, com fundo metálico preto-fosco, a água é aquecida pela radiação e, através de um ciclo convectivo usando as mangueiras 1 e 2, é armazenada no reservatório térmico.

O estudante realizou dois experimentos: primeiro o coletor foi exposto à ação do sol e depois, nas mesmas condições, apenas à luz de uma lâmpada de 200 W. Os resultados da variação de temperaturas do reservatório em função do tempo, nos dois experimentos, estão representados no gráfico da figura II abaixo.

Com base na interpretação das figuras I e II, é correto afirmar:

A) Ao se usar a lâmpada, observa-se que o processo de aquecimento da água foi mais eficiente do que com o uso da radiação solar.

B) No intervalo de 10 min a 40 min, observa-se que a radiação solar aqueceu a água a uma taxa 1,5 vezes maior do que a lâmpada.

C) O aquecimento da água com o uso da lâmpada é menos eficiente, no entanto, nesse caso, a resposta ao aquecimento é mais rápida.

D) Acima de 40^oC, o aquecimento com a radiação solar torna-se mais rápido.

E) O fundo preto-fosco não serve somente para absorver a radiação incidente, mas, principalmente, para produzir efeito estufa dentro do coletor solar.

No gráfico o aquecimento do coletor entre 10 min e 40 min vale:

Radiação solar Δt_S = 45 – 30 = 15^oC.

Lâmpada Δt_L = 35 – 25 = 10^oC.

A relação: Δt_S/Δt_L = 15/10 = 1,5.

22. (UNB) Aquecedores solares planos são dispositivos que já fazem parte da paisagem urbana de cidades de climas amenos. Consiste de um painel em forma de uma caixa de pequena profundidade, hermeticamente fechada por uma tampa de vidro transparente, cujos fundo e paredes internas são pintadas com tinta preta fosca. No seu interior, existe uma tubulação em forma de serpentina cujas extremidades são conectadas às saídas de um reservatório de água. A figura a seguir ilustra um desses dispositivos, em que ainda não foram feitas as conexões hidráulicas. Para estudar o funcionamento de um aquecedor solar desse tipo, um grupo de estudantes construiu um pequeno protótipo e anotou a variação da temperatura da água no reservatório em função do tempo de exposição à radiação solar. Os resultados obtidos encontram-se no gráfico a seguir.

 

              

 "Caderno Catarinense para o ensino de física." Vol.4, n^o2, 8/87(com adaptações).

Com base nas informações do texto, e considerando que o calor específico da água é igual a 4,2 kJ/(kg°C) e que a massa de 1L de água corresponde a 1kg, julgue os itens a seguir.

A) Para maior rendimento do dispositivo na cidade de Brasília, cuja latitude é de 15° Sul, o painel solar, em uma montagem sem partes móveis, deve ter sua face envidraçada voltada para o Leste e inclinada de 15° com relação à horizontal.

B) Para maior eficiência do dispositivo, a tampa de vidro deve ser de um material com máxima transmissão para a luz visível e máxima reflexão para a radiação infravermelha.

C) O esquema correto para se fazerem as conexões hidráulicas que permitem a maior circulação de água entre o painel e o reservatório é ligar a saída B do painel com a saída II do reservatório e a saída A do painel com a saída I do reservatório.

D) Considerando que o reservatório do protótipo construído pelos estudantes tenha 10 L de água, então a energia calorífica retida na água do reservatório ao término da primeira hora de exposição será maior que 1.100 kJ.

E) No experimento dos estudantes, a taxa média de variação da temperatura pelo tempo, na primeira meia hora de exposição do painel à radiação solar, é maior que 1°C por minuto.
A irradiação ocorre através de ondas eletromagnéticas.

23. (UNB) No experimento ilustrado na figura abaixo, uma equipe de alunos usou duas latas fechadas, cada uma com 1 kg de água armazenado em seu interior e munida de termômetro que permitia medir a temperatura da água. Uma das latas foi pintada externamente com tinta de cor preta e a outra, de cor branca. Primeiramente, as duas latas foram expostas ao Sol, em um dia sem nebulosidade, e, em seguida, recolhidas à sombra de uma árvore. As variações da temperatura da água em função do tempo encontram-se registradas no gráfico abaixo.

Com o auxilio das informações apresentadas e considerando o calor específico da água igual a 1 kcal/(kg ºC), está correta apenas a afirmativa:

A) Estando sob a sombra de uma árvore, as latas, independentemente de sua cor, absorverão as mesmas quantidades de energia luminosa.

B) A máxima diferença de temperatura entre a água no interior da lata preta e a água no interior da lata branca foi maior que 20ºC.

C) O valor da máxima energia térmica absorvida pela água no interior da lata preta durante a experimentação é maior que 19 kcal.

D) Se uma terceira lata fosse acrescentada à experiência nas mesmas condições, exceto por ter sido polida externamente até que se tivesse uma superfície prateada espelhada, a curva de variação da temperatura da água no seu interior em função do tempo teria seus pontos entre as duas curvas apresentadas no gráfico acima.

E) Temos um caso absurdo de acontecimento.

(A) Quanto mais escura for a cor da lata, maior o seu poder de absorção.

(B) Pelo gráfico, podemos observar que essa diferença de temperatura é menor do que 20 °C.

(C) Q = m × c × Δθ = 10³ × 1 × 45 = 45 kcal.

(D) A curva da variação de temperatura da água no interior da lata prateada em função do tempo teria seus pontos abaixo da curva da variação de temperatura da água no interior da lata branca.

24. (UNB) Como ilustra a figura, muitas casas possuem, sob o telhado, um forro que, além da função estética, também afeta as condições ambientais da resistência. Para analisar alguns fenômenos físicos que ocorrem devido à presença do forro, a parte entre o piso e o forro será chamada de região I e a parte entre o forro e o telhado, de região II. Supondo que o ar que ocupa as regiões I e II seja um gás ideal, assinale a opção incorreta.

A) Quando a luz solar incide sobre o telhado da casa, a quantidade de calor absorvido depende da cor do telhado.

B) Se, em um dia ensolarado, a temperatura na região II é de 40ºC e na região I é de apenas 27ºC, conclui-se que a densidade do ar da região I é superior à densidade da região II em mais de 4%, uma vez que as pressões nas duas regiões são iguais.

C)  Supondo que a casa se localiza no sul do Brasil e que, no verão, o forro da casa mantém-se a uma temperatura maior que a do piso, invertendo-se essa situação no inverno, conclui-se que somente no inverno haverá correntes de convecção na região I.

D) O forro adequado para prover um isolamento térmico entre as regiões I e II deve possuir alta condutividade térmica e alta transparência às ondas infravermelhas.

Atenção para estes itens.

(B) V_II/T_II = V_I/T_I → V_II/313 = V_I/300 →   V_I = 0,96V_II →  V_I = 96% V_II.

V_I é 4% menor do que V_II, então a densidade d_I é 4% maior do que d_II.

(D) O isolamento térmico deve ser feito com um material opaco à entrada das radiações infravermelhas.

25. (UNB) No Brasil, além das usinas termelétricas e hidrelétricas, o Sol constitui outra fonte de obtenção de energia elétrica. Apesar de haver dúvidas quanto à viabilidade econômica da geração de eletricidade em larga escala a partir da energia solar, esta já vem sendo usada com sucesso no aquecimento de água, que é um dos itens de maior consumo de energia elétrica nas residências. A energia provinda do Sol também é responsável pelo movimento dos ventos, tanto na direção Norte-Sul, como na direção Leste-Oeste, como ilustram, respectivamente, as figuras I e II abaixo.

Com relação a esse assunto, assinale o item incorreto.

A) A energia provinda do Sol chega à Terra por um processo de radiação.

B) Os ventos na direção Norte-Sul têm como causa o fato de a região equatorial ter temperaturas mais altas que as regiões polares, e os ventos Leste-Oeste têm como origem o fato de sempre haver uma região exposta ao Sol, que é mais quente que a região escura.

C) Se o calor específico da água fosse menor que o seu valor real, os processos de aquecimento da água utilizados atualmente consumiriam mais energia.

D) Sabendo que os anfíbios e répteis são animais heterotérmicos, conclui-se que a energia solar exerce influência direta na manutenção da temperatura corpórea deles.

Temos como incorreto o item D.

Quanto maior o calor específico de uma substância, maior a quantidade de energia necessária para que se aumente a temperatura por unidade de massa.

26. (UNB) A atmosfera é a camada gasosa que envolve a Terra e é composta de cinco zonas: a troposfera, a estratosfera, a mesosfera, a termosfera e a exosfera. Em cada uma dessas zonas, a temperatura varia com a altitude, de forma diferente, e essa variação designa-se por gradiente térmico. Um gradiente térmico positivo significa que a temperatura aumenta com a altitude e um gradiente térmico negativo significa que ela decresce com a altitude. A temperatura média ao nível do mar é 15 ºC.

Na troposfera, zona que se estende até uma altitude de 12 km, medida a partir da superfície da Terra, o gradiente térmico é de – 0,65ºC/100 m.

A estratosfera é a zona que se situa entre os 12 km e os 50 km acima da superfície terrestre e a temperatura na altura máxima da estratosfera é de 5,4ºC.

Sabe-se ainda que a variação da temperatura, em cada uma destas zonas, é diretamente proporcional à variação de altitude.

Considere as proposições que se seguem:

I. A temperatura θ, em graus Celsius, na troposfera é dada em função da altitude h pela relação:

, para h medido em metros.

II. Na altitude máxima da troposfera, a temperatura é maior que – 60°C.

III. O gradiente térmico na estratosfera é de + 0,18°C/100 m.

Somente está correto o que se confirma em:

A) I         B) II         C) III         D) I e II          E) I e III

I. Verdadeira. Na troposfera, temos: Δθ = k₁.Δh, para Δh = 100 m, temos Δθ = – 0,65°C.

– 0,65 = k₁.100  k₁ = – 0,65/100  (gradiente térmico)

θ – 15 = (– 0,65/100) .h  θ = 15 – (0,65/100) .h

II. Falsa. Para h₁ = 12000 m, temos:

θ = 15 – (0,65/100) .12000 = – 63°C. Logo, θ₁ < – 60°C.

III. Verdadeira. Δθ = k₂.Δh

5,4 – (– 63) = k₂.38000  k₂ = 0,18°C/100 m.

27. Observe nas figuras o processo de formação dos ventos no litoral e em zonas montanhosas, durante o dia; e durante a noite.

Podemos concluir que:

A) durante o dia o vento tende a soprar da terra para a água, este fenômeno é chamado de brisa terrestre.

B) durante o dia, as encostas são mais aquecidas do que as regiões mais baixas, de forma que o vento tende a soprar em sentido ascendente.

C) como a água mantém por mais tempo a energia calorífica recebida, o ar sobre ela mantém-se mais quente que o ar sobre a terra e, assim, a tendência do vento é soprar da terra para a água, este fenômeno é chamado de brisa marítima.

D) à noite, em regiões montanhosas a direção dos ventos é ascendente, já que as regiões mais altas perdem calor mais depressa.

E) Em regiões montanhosas, o calor é intenso.

I. é chamado de brisa marítima.

II. correto.

III. é chamado de brisa terrestre.

IV. À noite, a direção dos ventos tende a mudar, já que as regiões mais altas perdem calor mais depressa.

V. Em regiões montanhosas também existe um padrão característico de ventos.

28. Nos quadrinhos da tira, a mãe menciona as fases da água conforme a mudança das estações.

Entendendo boneco de neve como sendo boneco de gelo e que com o termo evaporou a mãe se refira à transição água  vapor, pode-se supor que ela imaginou a sequência gelo  água  vapor  água. As mudanças de estado que ocorrem nessa sequência são:

A) fusão, sublimação e condensação.

B) fusão, vaporização e condensação.

C) sublimação,vaporização e condensação.

D) condensação, vaporização e fusão.

E) fusão, vaporização e sublimação.

A sequência de mudanças de estado é: fusão, vaporização e condensação.

29. (UERJ 2005) O excesso de gordura no organismo é nocivo à saúde. Considere uma pessoa, com massa corporal estável, que deseje perder gordura, sem alterar sua dieta alimentar. Para essa pessoa, um dispêndio energético de 9 kcal em atividades físicas corresponde à perda de 1 g de gordura corporal. Para perder 6,0 kg de gordura, o tempo, em minutos, que ela necessita dedicar a atividades físicas, despendendo, em média, 12 kcal/min, corresponde a:

A) 2,0 × 10²      B) 4,5 × 10³      C) 8,0 × 10⁴      D) 6,0 × 10⁵      E) 9,45 × 10⁸

9 kcal ----------- 1 g

Q cal ------------ 6 kg = 6000 g

Q = 9.6000 = 54 000 kcal.

Δt = P.Q = 12.54000 =  648 000 min = 6,48.10⁵ min.

30. (Ueg 2010)  A contracepção é a prevenção deliberada da gravidez. Uma das formas usadas para impedir a gravidez é abster-se de relações sexuais apenas durante o período fértil do ciclo menstrual. Esse método é conhecido como método do timo ovulatório ou da “tabelinha”. O gráfico abaixo apresenta as variações em °C da temperatura corpórea em função dos dias do ciclo menstrual de uma mulher.

Qual é a variação aproximada da temperatura corpórea, em graus centígrados no gráfico, que ocorre no período seguro e que corresponde ao menor risco de gravidez?

A) 0,0     B) 0,3     C) 0,6     D) 1,1   

A parte sombreada do gráfico mostra o período seguro.

No período seguro a temperatura varia entre um mínimo de 36,45 ^ºC e 36,70 ^ºC.

ΔT = 36,70 - 36,45 = 0,25⁰C.