REVISÃO PARA O ENEM 2

Competência de área 3 – Associar intervenções que resultam em degradação ou conservação ambiental a processos produtivos e sociais e a instrumentos ou ações científico-tecnológicos.

H8 – Identificar etapas em processos de obtenção, transformação, utilização ou reciclagem de recursos naturais, energéticos ou matérias-primas, considerando processos biológicos, químicos ou físicos neles envolvidos.

H9 – Compreender a importância dos ciclos biogeoquímicos ou do fluxo energia para a vida, ou da ação de agentes ou fenômenos que podem causar alterações nesses processos.

H23 – Avaliar possibilidades de geração, uso ou transformação de energia em ambientes específicos, considerando implicações éticas, ambientais, sociais e/ou econômicas.

01. O agronegócio responde por um terço do PIB, 42% das exportações e 37% dos empregos. Com clima privilegiado, solo fértil, disponibilidade de água, rica biodiversidade e mão-de-obra qualificada, o Brasil é capaz de colher até duas safras anuais de grãos. As palavras são do Ministério da Agricultura e correspondem aos fatos. Essa é, no entanto, apenas metade da história. Há uma série de questões pouco debatidas: Como se distribui a riqueza gerada no campo? Que impactos o agronegócio causa na sociedade, na forma de desemprego, concentração de renda e poder, êxodo rural, contaminação da água e do solo e destruição de biomas? Quanto tempo essa bonança vai durar, tendo em vista a exaustão dos recursos naturais? O descuido socioambiental vai servir de argumento para a criação de barreiras não-tarifárias, como a que vivemos com a China na questão da soja contaminada por agrotóxicos?

(Adaptado de Amália Safatle e Flávia Pardini, “Grãos na Balança”. Carta Capital, 01/09/2004, p.42.)

Como é mencionado no texto, a disponibilidade de água é essencial para a agricultura. Um projeto do governo brasileiro, que pretende aumentar a irrigação na região Nordeste, planeja a transposição das águas do Rio São Francisco. O projeto é dividido em duas partes: Eixo Norte e Eixo Leste. Em seu Eixo Norte, serão bombeados cerca de 50 m³/s de água do rio até uma altura de 160 m, para posterior utilização pelas populações locais. Conhecendo a quantidade de água bombeada em cada segundo e o correspondente aumento da energia potencial gravitacional, o engenheiro pode determinar a potência do sistema de bombeamento, que é um dado crucial do projeto dos Eixos. No Eixo Leste, planeja-se gastar cerca de 4,2.10⁹ J em um minuto de bombeamento da água. Considere g = 10 m/s² e a densidade da água igual a 1,0 g/cm³.Podemos concluir que:

A) A massa de água bombeada em cada segundo no Eixo Norte é de 5.10³ kg.

B) O aumento de energia potencial gravitacional de massa do Eixo Norte é de 5.10⁵ J.

C) A potência do sistema do Eixo Leste é de 7.10⁷ W.

D) A potência do Eixo Norte é de 7.10⁸ J.

E) O Nordeste sairá perdendo com essa divisão.

I. m_ÁGUA = d.V = 1.(10^-3/10^-6).50 = 5.10⁴ kg. OU Z (Vazão) = V/Δt, então m = Z.d.Δt = 50.1.10³.1 = 5.10⁴ kg.

II. E_P(NORTE) = m.g.h = 5.10⁴.10.160 = 8.10⁷ J.

III. P_LESTE = E/Δt = 4,2.10⁹/60 = 7.10⁷ W.

IV. P_NORTE = E/Δt = 8.10⁷/1 = 8.10⁷ W.

02. A hidroponia consiste em um método de plantio fora do solo em que as plantas recebem seus nutrientes de uma solução, que flui em canaletas, e é absorvida pelas raízes. Por meio de uma bomba hidráulica, em determinada horta hidropônica, a solução é elevada até uma altura de 80 cm, sendo vertida na canaleta onde estão presas as mudas. Devido a uma ligeira inclinação da canaleta, a solução se move para o outro extremo, lá sendo recolhida e direcionada ao reservatório do qual a bomba reimpulsiona o líquido, como mostra a figura.

Dados:

- Módulo da aceleração da gravidade: g = 10 m/s²;

- 1 kg de água equivale a 1 litro de água;

- Potência = Trabalho/tempo

Suponha que nessa horta hidropônica foi empregada uma bomba com potência de 20 W. Se toda a potência dessa bomba pudesse ser empregada para elevar a água até a canaleta, a cada um segundo (1 s), o volume de água que fluiria seria, em litros,

A)  2,0         B)  2,5             C)  3,0              D)  3,5              E)  4,0

P = m.g.h/Δt  20 = m.10.0,8/1  m = 20/8 = 2,5 kg = 2,5 L.

03. Conforme o circuito elétrico abaixo, podemos concluir que nos pontos (1), (2) e (3), há respectivamente conversão de energia.

A) química em elétrica; elétrica em térmica; elétrica em mecânica.

B) elétrica em térmica; química em elétrica; elétrica em mecânica.

C) mecânica em elétrica; elétrica em luminosa; elétrica em térmica.

D) química em mecânica; térmica em elétrica; elétrica em cinética.

E) elétrica em cinética; elétrica em térmica; elétrica em cinética.

04. Na década de 90, o Brasil iniciou um processo de reestruturação do setor de energia elétrica. Para complementar a demanda, e como forma de diversificar a obtenção dessa energia, optou-se por obtê-la, também, em usinas termoelétricas. Esse cenário tem incentivado a geração de energia através da queima do bagaço de cana, uma vez que, nesse processo, obtém-se uma grande quantidade de calor, parte do qual pode ser convertido em trabalho. Além disso, o grande potencial de produção da cana-de-açúcar no país, a menor agressão ao ambiente e o estímulo à produção do álcool como combustível, têm impulsionado ações visando a um melhor aproveitamento desta fonte de energia renovável. A figura abaixo esquematiza o funcionamento de uma usina termoelétrica alimentada pelo bagaço de cana-de-açúcar.

USINAS DE RIBEIRÃO PRETO GERAM EXCEDENTE

Inúmeras usinas de açúcar e destilarias de álcool do Estado de São Paulo produzem a energia elétrica que consomem. Esta energia é gerada por usinas termoelétricas próprias que utilizam o bagaço de cana-de-açúcar como combustível. Como não consomem toda a energia que produzem, geram um excedente que é vendido para empresas concessionárias, tais como a CPFL (Companhia Paulista de Força e Luz). No interior de São Paulo já há pelo menos 12 usinas que fazem isso e, no final do mês, ao invés de pagarem, elas recebem das distribuidoras.

O bagaço de cana utilizado em usinas termoelétricas para o aquecimento da caldeira tem poder calorífico da ordem de 2000 kcal/kg e o fator de eficiência na conversão de energia térmica em energia elétrica pode variar significativamente de uma usina para outra. Segundo o engenheiro eletricista Arthur Padovani, uma área de um hectare, na região de Ribeirão Preto, produz, em condições normais, 90 toneladas de cana, que geram, na queima do bagaço, energia suficiente para alimentar a usina e um excedente de energia, mandado para a rede pública, avaliado em 3600 kWh.

Adaptado de: Moacyr Castro – O Estado de S.Paulo,17/06/2001

As transformações de energia que ocorrem entre as fases 1 e 2 e entre as fases 3 e 4 do processo esquematizado na figura são respectivamente:

	FASE 1	FASE 2	FASE 3	FASE 4
A)	energia de biomassa em energia térmica	energia térmica em energia cinética	energia cinética em energia potencial gravitacional	energia potencial gravitacional em energia elétrica
B)	energia potencial química em energia radiante	energia radiante em energia térmica	energia térmica em energia cinética	energia cinética em energia elétrica
C)	energia de biomassa em energia radiante	energia radiante em energia térmica	energia térmica em energia cinética	energia cinética em energia elétrica
D)	Energia cinética em energia térmica	energia térmica em energia radiante	energia radiante em energia cinética	energia cinética em energia elétrica
E)	energia potencial química em energia térmica	energia térmica em energia cinética	energia cinética em energia potencial gravitacional	energia potencial gravitacional em energia elétrica

05. A necessidade de energia, por efeito do crescimento populacional e do progresso industrial, aumenta a cada dia. Nos países em desenvolvimento, um crescimento populacional total de aproximadamente 2% por ano é responsável por 50% do crescimento anual do consumo global de energia. Portanto é urgente construir usinas e viabilizar processos alternativos para ampliar a produção de energia elétrica. Qualquer processo de geração e utilização de energia é, de alguma forma, nocivo à manutenção das condições ambientais. Para o bom exercício da cidadania, é importante conhecermos alguns efeitos dos principais mecanismos de geração, transmissão e distribuição.

I. Provoca o alagamento de grandes regiões, com conseqüente modificação da fauna e da flora, e a inundação de cidades, ocasionando o deslocamento de populações.

II. A queima de combustíveis fósseis na geração de energia elétrica produz CO₂, agravando o efeito estufa e o aquecimento global.

III. Envolve questões vitais da segurança e do tratamento de resíduos nucleares e aumento da temperatura dos cursos d’água empregados na refrigeração.

IV. Produz nível elevado de poluição sonora, podendo provocar alterações auditivas na população das proximidades.

V. A construção de barragens pode mudar as cadeias alimentares locais, prejudicando a fauna e a flora.

Podemos associar os efeitos citados acima de acordo com o tipo de usina sendo,

	I	II	III	IV	V
A)	Hidrelétrica	Termelétrica	Termonuclear	Eólica	Oceânica
B)	Hidrelétrica	Geotérmica	Termonuclear	Termelétrica	Oceânica
C)	Oceânica	Termonuclear	Termelétrica	Eólica	Hidrelétrica
D)	Hidrelétrica	Termelétrica	Termonuclear	Eólica	Oceânica
E)	Oceânica	Termelétrica	Geotérmica	Termonuclear	Hidrelétrica

Competência de área 6 – Apropriar-se de conhecimentos da física para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científico-tecnológicas.

H21 – Utilizar leis físicas e (ou) químicas para interpretar processos naturais ou tecnológicos inseridos no contexto da termodinâmica e (ou) do eletromagnetismo.

06. (UNI-BH) O aumento do buraco na camada de ozônio é um fenômeno que ocorre em decorrência da alta concentração de gases CFC (clorofluorcarbonetos), o que provoca um aumento de radiação ultravioleta que chega ao solo. Para medir sua extensão, o Inpe faz o monitoramento do ozônio sobre o Brasil por meio de balões de pesquisa. Um desses balões tem no solo, à pressão de 1 atm, um volume inicial de 15,0 m³ de hélio e, a 25 km de altura, o volume do hélio passa a ser de 300 m³. Desprezando-se a variação de temperatura e considerando-se a mesma massa de gás no balão, a pressão a essa altura valeria aproximadamente:

A) 0,05 atm      B) 0,50 atm      C) 2,00 atm      D) 5,00 atm      E) 6,00 atm

P₁.V₁ = P₂.V₂   1.15 = P₂.300   P₂ = 0,05 atm.

07. O gráfico a seguir representa o diagrama de fases de uma determinada substância, mostrando as suas temperaturas de fusão e ebulição sob pressão normal de 760 mmHg. Essa substância está sendo analisada num laboratório na cidade de Ribeirão Preto que se encontra na altitude de 546 m acima do nível do mar. A tabela abaixo mostra como varia a pressão atmosférica com a altitude acima do nível do mar.

Acerca das temperaturas de fusão e ebulição dessa substância, respectivamente, em Ribeirão Preto, é correto afirmar que:

A) é 321⁰C e 765⁰C.

B) é maior que 321⁰C e menor que 765⁰C.

C) é maior que 321⁰C e maior que 765⁰C.

D) é menor que 321⁰C e menor que 765⁰C.

E) é menor que 321⁰C e maior que 765⁰C.

Para P₀ = 760 mmHg, θ_FUSÃO = 321⁰C e θ_EBULIÇÃO = 765⁰C.

Em Ribeirão Preto, P < P₀, pois h = 546 m, logo: θ_FUSÃO < 321⁰C e θ_EBULIÇÃO < 765⁰C.

08. Em abril de 2010, erupções vulcânicas na Islândia paralisaram aeroportos em vários países da Europa. Além do risco da falta de visibilidade, as cinzas dos vulcões podem afetar os motores dos aviões, pois contêm materiais que se fixam nas pás de saída, causando problemas no funcionamento do motor a jato. Uma erupção vulcânica pode ser entendida como resultante da ascensão do magma que contém gases dissolvidos, a pressões e temperaturas elevadas. Esta mistura apresenta aspectos diferentes ao longo do percurso, podendo ser esquematicamente representada pela figura a seguir, onde a coloração escura indica o magma e os discos de coloração clara indicam o gás.

Segundo essa figura, pode-se depreender que

A) as explosões nas erupções vulcânicas se devem, na realidade, à expansão de bolhas de gás.

B) a expansão dos gases próximos à superfície se deve à diminuição da temperatura do magma.

C) a ascensão do magma é facilitada pelo aumento da pressão sobre o gás, o que dificulta a expansão das bolhas.

D) a densidade aparente do magma próximo à cratera do vulcão é maior que nas regiões mais profundas do

vulcão, o que facilita sua subida.

E) as explosões nas erupções vulcânicas se devem, na realidade, à compressão de bolhas de gás.

Conforme sugere a figura, à medida que as bolhas sobem, elas sofrem expansão, pois reduz-se a pressão sobre elas.

09. Em algumas situações de resgate, bombeiros utilizam cilindros de ar comprimido para garantir condições normais de respiração em ambientes com gases tóxicos. Esses cilindros, cujas características estão indicadas na tabela, alimentam máscaras que se acoplam ao nariz.

Quando acionados, os cilindros fornecem para a respiração, a cada minuto, cerca de 40 litros de ar, à pressão atmosférica e temperatura ambiente. Nesse caso, a duração do ar de um desses cilindros seria de aproximadamente: Dados: pressão atmosférica local = 1 atm; a temperatura durante todo o processo permanece constante.

A) 20 minutos.      B) 30 minutos.     C) 45 minutos.     D) 60 minutos.      E) 90 minutos.

Da tabela podemos obter o volume de ar comprimido no cilindro de volume V = 9 L, à pressão p = 200 atm, quando liberado para o meio ambiente, à pressão p₀ = 1 atm, admitindo que o ar se comporta como um gás perfeito à temperatura constante. Da lei de Boyle-Mariotte, p₀.V₀ = p.V, temos: 1.V₀ = 9.200  V₀ = 1 800 L. Como esse volume (V₀ = 1 800 L) vaza a uma taxa constante de 40 L/min, o tempo de “duração do ar” no cilindro é: Δt = (1 800 L)/(40 L/min) = 45 min.

10. Importante para o combate a incêndios de categorias B e C, o extintor de CO₂ é nada mais que um recipiente resistente à pressão interna, capaz de armazenar gás CO₂ na forma líquida.

Uma alavanca em forma de gatilho expõe o conteúdo do extintor à pressão atmosférica e o CO₂ é violentamente expelido pelo bocal, na forma de gás.

Durante sua utilização, verifica-se o surgimento de cristais de gelo sobre o plástico do bocal, resultante da condensação e rápida solidificação da umidade do ar ambiente. Em termos da termodinâmica, dê o nome da transformação sofrida pelo CO₂ ao passar pelo bocal e descreva o processo que associa o uso do extintor com a queda de temperatura ocorrida no bocal.

A) adiabático      B) isocórico     C) isotérmico     D) isobárico     E) isométrico

O nome da transformação sofrida pelo gás é transformação adiabática. Da Primeira Lei da Termodinâmica (ΔU = Q − τ), o gás, ao ser expelido, sofre um aumento rápido de volume, de modo a não trocar calor (Q = 0), tendo conseqüentemente uma diminuição de temperatura, o que ocasiona o surgimento de cristais de gelo no bocal.

11. Leia o texto, analise as figuras 4 e 5 e responda a questão abaixo.

Texto

A conservação de alimentos é a arte de mantê-los o mais estáveis possível em suas características físicas, químicas e biológicas. Existem vários métodos para isso, entre eles, a conservação pelo frio, a irradiação e o uso de conservantes químicos.

A conservação de alimentos pelo frio é uma das técnicas mais utilizadas no dia-a-dia, podendo ocorrer pelos processos de refrigeração ou de congelamento, conforme o tipo de alimento e o tempo de conservação desejado. Sobre os refrigeradores, consiste as afirmativas:

I. O refrigerador é uma máquina que transfere calor.

II. O funcionamento do refrigerador envolve os ciclos de evaporação e de condensação do gás refrigerante.

III. O gás refrigerante é uma substância com baixo calor latente de vaporização.

IV. O processo de refrigeração realiza trabalho ao retirar calor da fonte fria e transferi-lo para a fonte quente.

Assinale a alternativa correta:

A) Somente as afirmativas I e II são corretas.

B) Somente as afirmativas I e III são corretas.

C) Somente as afirmativas III e IV são corretas.

D) Somente as afirmativas I, II e IV são corretas.

E) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.

O refrigerador é uma máquina térmica que absorve calor de uma fonte a baixa temperatura cedendo calor ao ambiente que está a uma temperatura mais alta. Este processo acontece por meio de fornecimento de trabalho através de um motor. No refrigerador, temos um líquido refrigerante (freon, tetrafluoretano, etc,) que passa do estado líquido ao estado gasoso (expansão), que abaixa a sua temperatura na serpentina interna (congelador). O líquido refrigerante absorve calor, e através de um mecanismo ele é forçado a entrar no condensador, onde é comprimido até se liquefazer e enviado à serpentina externa. O processo de liquefação cede calor ao meio ambiente, e este processo se repete ciclicamente. Naturalmente, quanto maior o calor latente de vaporização/liquefação do gás refrigerante, menor o número de vezes que este ciclo vaporização/liquefação é necessário, e, portanto, menor o gasto de energia com o motor. Assim, somente o III está errado, pois, quanto maior o calor latente de vaporização do líquido refrigerante, menor é o trabalho realizado pelo refrigerador, o que é exatamente contrário à afirmativa.

12. Entre as máquinas térmicas aperfeiçoadas no decorrer do século XX, aquela com a qual temos maior contato é o motor a explosão (ou de combustão interna), a álcool ou a gasolina. Considere o princípio de funcionamento do motor a explosão de um automóvel de “quatro tempos” ou quatro etapas e o diagrama da pressão pelo volume num ciclo completo desenvolvido por esse motor, conforme as figuras seguintes.

Tendo como base as informações dessas figuras, analise, nas proposições a seguir, o processo de funcionamento do motor citado, em um ciclo completo, com as suas respectivas transformações gasosas (mistura de ar e combustível) em cada uma das etapas desse ciclo.

Assinale a alternativa correta.

A) Na 1° etapa (de O até A e de A até B): transformações isobárica e adiabática – ocorre a admissão da mistura de ar e combustível e, em seguida, de uma compressão dessa mistura com a subida do pistão.

B) Na 3° etapa (de B até C e de C até D): transformações isovolumétrica e adiabática – ocorre a explosão da mistura, causada por uma faísca elétrica originada pela vela de ignição, seguida de uma expansão; o motor realiza trabalho, que é responsável pelo movimento.

C) Na 2° etapa (de B até C): apenas transformação isovolumétrica – ocorre a compressão dessa mistura com a subida do pistão.

D) Na 3° etapa (de D até A): transformação isovolumétrica – ocorre a explosão da mistura, causada por uma faísca elétrica originada pela vela de ignição; o motor realiza trabalho, que é responsável pelo movimento.

E) Na 4° etapa (de A até O): apenas transformação isobárica – ocorre a expulsão dos gases resultantes, com a abertura da válvula de saída e a subida do pistão.

13. Durante uma aula de Física Térmica, professor Sergio Wagner, sempre inovando sua forma de lecionar, realizou um experimento para ilustrar suas explicações sobre a 1^a lei da Termodinâmica. Ele colocou, sobre um bico de Bunsen, um béquer de vidro refratário, contendo água e um erlenmeyer, na boca do qual foi colocado um balão de festa, conforme mostra a figura 1. Após o professor acender o bico de Bunsen e esperar alguns minutos, o ar contido no erlenmeyer expandiu- se enchendo o balão, conforme mostra a figura 2. 

Com base na 1^a lei da Termodinâmica, o fenômeno observado nesse experimento.

A) Neste caso o ar contido na garrafa, recebeu uma quantidade de calor Q resultando num aumento de sua energia interna ΔU e na realização de um trabalho W sobre o balão de festa.

B) Houve formação de uma pressão devido ao empuxo.

C) Ocorreu um fenômeno sobrenatural.

D) Neste caso, o processo foi adiabático.

E) Na verdade o experimento é utilizado para explicar a 2^a lei da Termodinâmica.

14. Com a instalação do gasoduto Brasil-Bolívia, a quota de participação do gás natural na geração de energia elétrica no Brasil será significativamente ampliada. Ao se queimar 1,0 kg de gás natural obtém-se 5,0 × 10⁷ J de calor, parte do qual pode ser convertido em trabalho em uma usina termoelétrica. Considere uma usina queimando 7200 quilogramas de gás natural por hora, a uma temperatura de 1227°C. O calor não aproveitado na produção de trabalho é cedido para um rio de vazão 5000 L/s, cujas águas estão inicialmente a 27°C. A maior eficiência teórica da conversão de calor em trabalho é dada por, η = 1 – T_MIN/T_MÁX, sendo T_MIN e T_MÁX as temperaturas absolutas das fontes quente e fria respectivamente, ambas expressas em Kelvin. Considere o calor específico da água c = 4000 J/kg.⁰C. Determine a potência gerada por uma usina cuja eficiência é metade da máxima teórica.

A) 40 MW      B) 70 MW     C) 300 MW      D) 1000 MW     E) 8000 MW

η = 1 – T_MIN/T_MÁX = 1 – (27 + 273)/(1 227 + 273) = 0,80 = 80%.

Para uma usina com a metade da eficiência máxima teórica, η (%)= 40%. Assim, Pot = Q/Δt = 0,40 · 7 200 · 5,0 · 10⁷/3 600 = 4,0 · 10⁷ W = 40 MW.

15. Praticamente todos os veículos automotivos são movidos por alguma versão de motor de combustão interna de quatro tempos, patenteado por Nikolaus Otto em 1876. O motor de quatro tempos comprime uma mistura de ar-combustível que explode na presença de uma faísca, criando uma fonte de calor intensa, mas transitória. Embora a busca por combustíveis mais eficientes e menos agressivos ao meio ambiente tenha se intensificado desde o final do século passado, a combustão de uma mistura ar-vapor de gasolina ainda é a reação mais utilizada para mover os veículos em todo o mundo.

(MOYERR, 2009, p. 78).

Uma análise de aspectos envolvidos no funcionamento de motores de quatro tempos permite afirmar:

A) O motor de combustão interna de quatro tempos opera segundo o ciclo de Carnot, no qual um fluido de trabalho sofre duas transformações adiabáticas alternadas de duas transformações isotérmicas, proporcionando rendimento máximo igual a um. 

B) A combinação de força e velocidade, obtida por meio de engrenagens nos carros movidos a gasolina, independe da potência do carro. 

C) O calor de combustão da reação que ocorre nos motores é fornecido pela faísca elétrica que provoca a explosão da mistura combustível. 

D) A queima de combustíveis derivados do petróleo libera energia, que é proveniente da biomassa construída em processos energéticos e preservada ao longo do tempo geológico. 

E) A interferência do motor de combustão interna na estabilidade do clima decorre do efeito destrutivo dos gases liberados sobre a camada de ozônio. 

A. Falsa  ---  O ciclo de Carnot é um ciclo teórico que dá o máximo rendimento que uma máquina térmica poderia fornecer  ---  na prática, nenhum motor opera segundo esse ciclo.

B. Falsa  ---  a relação entre força (F) e velocidade (v) depende da potência (P), pois  ---  P = F.V

C. Falsa  ---  o calor de combustão é fornecido pela queima do combustível  ---  a faísca é somente para iniciar a combustão.

D. Correta. 

16. "Nossa! Carro movido a frango? Como é possível? Empresas de abate de frango estão criando uma tecnologia para produzir biocombustível a partir de gordura animal retirada das carcaças dos frangos. A produção do biodiesel também gera resíduos, como a glicerina, que é reaproveitada, colocando-a na caldeira da fábrica de subprodutos para queimar juntamente com a lenha.

O biodiesel é obtido a partir de gorduras e álcool e essa reação de transesterificação é favorecida na presença de substâncias alcalinas. Um exemplo do processo de transesterificação é representado pela equação química não balanceada a seguir.

Dados: massas molares (g/mol): H = 1,00; C = 12,0; O = 16,0. Considerar lenha como celulose, cuja fórmula empírica é (C₆H₁₀O₅)n.

O rendimento ou eficiência de uma máquina térmica ideal é calculado por meio da equação:

η = (T_quente – T_frio)/T_quente.

Onde T_quente e T_fria representam as temperaturas mais alta (combustão) e mais baixa (próxima à temperatura ambiente) de um motor térmico em um ciclo fechado e são expressas em unidades Kelvin.

Em relação a um motor preparado para usar tanto o óleo diesel convencional quanto o óleo diesel feito com gordura de frango (biodiesel) conforme se lê no texto, considere as afirmativas.

I - A temperatura mais alta a que está submetido o motor será igual à da fervura da gordura de frango, que é muito menor do que a temperatura do óleo diesel convencional e, portanto, com um rendimento maior.

II - A equação apresentada descreve o rendimento de uma máquina ideal, podendo ser utilizada para analisar o rendimento de máquinas reais.

III - O rendimento de um motor independe do tipo de combustível usado; depende apenas das temperaturas mais alta e mais baixa a que está submetido.

IV - O rendimento de qualquer máquina térmica, que pode ser calculado pela equação apresentada no enunciado, é inferior a 100%.

Assinale a alternativa CORRETA.

A) Somente as afirmativas I e III são corretas.                       

B) Somente as afirmativas II e IV são corretas.

C) Somente as afirmativas II e IV são corretas.                     

D) Somente as afirmativas I, II e III são corretas.

E) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas.

I. Falsa  ---  A maior temperatura obtida por uma máquina (motor) térmica é a da combustão, que é a temperatura onde acontece a reação química do carboidrato com o oxigênio do ar, resultando em gás carbônico e água, sem relação nenhuma com a temperatura de fervura.

II. Correta  ---  esta equação é a que fornece o rendimento de uma máquina térmica ideal e pode ser utilizada para análise de rendimento de máquinas reais.

III. Correta  ---  Carnot  ---  “O rendimento de uma máquina térmica não depende do tipo de combustível utilizado, dependendo apenas da temperatura da fonte quente (mais alta) e da fonte fria (mais baixa)”

IV. Correta  ---  Não existe máquina térmica com rendimento de 100%, que consiga transformar integralmente calor em trabalho.

17. Um dos aparelhos indispensáveis em uma residência é a geladeira. A refrigeração do seu interior é feita de forma não-espontânea. Retira-se energia térmica da parte interna e transfere-se essa energia para o ambiente da cozinha. A transferência de energia térmica só é espontânea quando o calor transita no sentido de temperaturas decrescentes. Na parte interna da geladeira, há o congelador, no qual, normalmente, a substância freon se vaporiza a baixa pressão, absorvendo energia térmica. O freon, no estado gasoso, expande-se até o radiador (serpentina traseira), no qual, sob alta pressão, se condensa, liberando energia térmica para o meio externo. A pressão do freon é aumentada no radiador devido a um compressor e diminuída no congelador devido a uma válvula. A eficiência de uma geladeira é determinada pela razão entre a energia térmica Q que é retirada do seu congelador e o trabalho que o compressor teve de realizar.

ε = Q/τ

A energia térmica que o radiador transfere para o ambiente é a soma da energia térmica retirada do congelador com o trabalho realizado pelo compressor. O desenho representa uma geladeira doméstica:

Considere uma geladeira ideal cujo compressor tenha potência útil igual a 5,0 kW. Se, durante cada minuto de funcionamento desse compressor, o radiador (serpentina traseira) transfere para o meio ambiente 4,5 · 10⁵ J de

energia térmica, a eficiência do refrigerador é igual a:

A) 33%.         B) 50%.         C) 67%.        D) 75%.        E) 100%.

Sendo 4,5 · 10⁵ J/min = 7 500 J/s. A cada segundo, temos: Q = 7 500 – τ = 7 500 – 5 000 = 2 500 J.

Portanto: ε = Q/τ = 2 500/5 000 = 0,50 = 50%.

18. O músculo cardíaco sofre contrações periódicas, as quais geram pequenas diferenças de potencial , ou tensões elétricas, entre determinados pontos do corpo. A medida dessas tensões fornece importantes informações sobre o funcionamento do coração. Uma forma de realizar essas medidas é através de um instrumento denominado eletrocardiógrafo de fio. Esse instrumento é constituído de um ímã que produz um campo magnético intenso por onde passa um fio delgado e flexível. Durante o exame, eletrodos são posicionados em pontos específicos do corpo e conectados ao fio. Quando o músculo cardíaco se contrai, uma tensão surge entre esses eletrodos e uma corrente elétrica percorre o fio. Utilizando um modelo simplificado, o posicionamento do fio retilíneo no campo magnético uniforme do ímã do eletrocardiógrafo pode ser representado como indica a figura a seguir, perpendicularmente ao plano da página, e com o sentido da corrente saindo do plano da página.

Com base nessas informações, pode-se dizer que, quando o músculo cardíaco se contrai, o fio sofre uma deflexão

A) lateral e diretamente proporcional à corrente que o percorreu. 

B) lateral e inversamente proporcional à intensidade do campo magnético em que está colocado. 

C) vertical e inversamente proporcional à tensão entre os eletrodos. 

D) lateral e diretamente proporcional à resistência elétrica do fio. 

E) vertical e diretamente proporcional ao comprimento do fio. 

Observe nas figuras abaixo a direção e o sentido da força magnética sobre o fio, desviando-o para a direita. A intensidade dessa força é fornecida pela expressão: F_m = B.i.l.senθ = B.i.l.sen90^o = B.i.l. Essa expressão afirma que a força magnética é diretamente proporcional à intensidade da corrente elétrica i que percorre o fio.

19. “Trem magnético japonês bate o seu próprio recorde de velocidade (da Agência Lusa) - Um trem japonês que levita magneticamente, conhecido por "Maglev", bateu hoje o seu próprio recorde de velocidade ao atingir 560 km/h durante um teste de via. O comboio de cinco vagões MLX01, cujo recorde anterior de 552 km/h fora alcançado em abril de 1999 com 13 pessoas a bordo, alcançou sua nova marca sem levar passageiros. O trem japonês fica ligeiramente suspenso da via pela ação de magnetos, o que elimina a redução da velocidade causada pelo atrito com os trilhos".

(Disponível:http:www1.folha.uol.com.br/folha/ciencia    Acesso em: 13 set. 2004).

É possível deixar suspenso um corpo condutor criando uma força magnética contrária à força gravitacional que atua sobre ele. Para isso, o corpo deve estar imerso em um campo magnético e por ele deve passar uma corrente elétrica. Considerando um fio condutor retilíneo como uma linha horizontal nesta folha de papel que você lê, que deve ser considerada como estando posicionada com seu plano paralelo à superfície terrestre e à frente do leitor. Quais devem ser as orientações do campo magnético e da corrente elétrica, de modo que a força magnética resultante esteja na mesma direção e no sentido contrário à força gravitacional que atua sobre o fio? Ignore as ligações do fio com a fonte de corrente elétrica.

A) A corrente deve apontar para esquerda ao longo do fio, e o campo magnético deve estar perpendicular ao fio, apontando para o leitor.

B) A corrente deve apontar para a esquerda ao longo do fio, e o campo magnético deve estar paralelo ao fio, apontando para a direita.

C) A corrente deve apontar para a direita ao longo do fio, e o campo magnético deve estar perpendicular ao fio, apontando para fora do plano da folha.

D) A corrente deve apontar para a direita ao longo do fio, e o campo magnético deve estar paralelo ao fio, apontando para a direita.

E) A corrente deve apontar para a esquerda ao longo do fio, e o campo magnético deve estar perpendicular ao fio, apontando para dentro do plano da folha.

Veja o esquema abaixo onde foi usada a regra da mão esquerda:

Plano horizontal que o leitor vê à sua frente (plano da folha). Das alternativas propostas, a única possível é a a.

20. Em 2008, o maior acelerador de partículas já construído foi colocado em funcionamento. Em seu primeiro teste, um feixe de prótons foi mantido em movimento circular dentro do grande anel, sendo gradativamente acelerado até a velocidade desejada.

A figura mostra uma secção reta desse anel. Admita que um feixe de prótons esteja sendo conduzido de modo acelerado no sentido do eixo y. De acordo com as leis do eletromagnetismo, os campos elétrico e magnético, nessa ordem, na origem do sistema de eixos indicado, têm sentidos que apontam para o:

A) positivo de y e negativo de z.

B) positivo de y e positivo de z.

C) positivo de y e positivo de x.

D) negativo de y e positivo de z.

E) negativo de y e negativo de x.

Para que o próton esteja em movimento circular, deve existir uma força radial com sentido para o centro da trajetória (força magnética). Relacionando os vetores força magnética e velocidade do próton, conclui-se que o campo magnético tem sentido negativo de “z”. Para o módulo da velocidade “V” aumentar, a força elétrica deve ter o mesmo sentido de “V”. Da equação F = q .E, a força elétrica F tem o mesmo sentido do campo elétrico E (sentido positivo de “y”).

21. Em alguns equipamentos eletroeletrônicos costuma-se torcer, juntos, os fios que transportam correntes elétricas, para evitar efeitos magnéticos em pontos distantes do equipamento, onde há outros dispositivos.

Por exemplo, a tela fluorescente de um televisor, na qual incidem elétrons, não deve sofrer influência magnética das correntes que fluem em outras partes do aparelho, senão ocorreriam distorções ou interferências na imagem.
Esses efeitos magnéticos indesejáveis serão evitados com maior eficácia os fios a serem torcidos forem percorridos por correntes de
A) mesmo valor e mesmo sentido.
B) mesmo valor e sentidos contrários.
C) valores diferentes e sentidos contrários.
D) valores diferentes e mesmo sentido.

Os vetores indução magnética devem se anular e, para isso, as correntes nas espiras circulares devem ter mesma intensidade e sentidos contrários.

22. O alicate-amperímetro é um medidor de corrente elétrica, cujo princípio de funcionamento baseia-se no campo magnético produzido pela corrente. Para se fazer uma medida, basta envolver o fio com a alça do amperímetro, como ilustra a figura a seguir.

No caso de um fio retilíneo e longo, pelo qual passa uma corrente i, o módulo do campo magnético produzido a uma distância r do centro do fio é dado por B = μ₀.i/2π.r, onde μ₀ = 4π.10^-7 T.m/A. Se o campo magnético num ponto da alça circular do alicate da figura for igual a 1,0.10⁻⁵  T, qual é a corrente que percorre o fio situado no centro da alça do amperímetro?

A) 2,0 A         B) 1,5 A      C) 1,25 A       D) 1,0 A       E) 0,5 A

B = μ₀.i/2π.r  1.10⁻⁵ = 4π.10^-7.i/2π.0,025  i = 1,25 A.

23. O espectrômetro de massa é um instrumento usado na determinação de massas atômicas e também na separação de isótopos de um mesmo elemento químico. A figura mostra esquematicamente um tipo de espectrômetro. A fonte produz íons que emergem dela com carga +e e são acelerados por um campo elétrico não indicado na figura. As fendas F₁ e F₂ servem para colimar o feixe de íons, isto é, para que prossigam apenas íons que se movem em uma determinada direção.

Os íons que passam pela fenda F₂ invadem o seletor de velocidade, que é uma região onde existem um campo elétrico e um campo magnético, ambos uniformes e constantes, perpendiculares entre si e perpendiculares ao feixe de íons. Só prosseguem na mesma trajetória retilínea os íons que têm determinada velocidade v. Os íons que atravessam a fenda F₃ entram em movimento circular e uniforme de raio R. Considerando E = 4,0 x 10³ N/C, B = 2,0 x 10^–1 T e R = 2,0 x 10^–2 m e sendo e = 1,6 x 10^–19 C, determine a massa do íon.

A) 1,2.10^–26 kg     B) 1,8.10^–26 kg      C) 2,4.10^–26 kg      D) 3,2.10^–26 kg      E) 4,6.10^–26 kg

• No seletor de velocidade:

Fe = Fm  e.E = e.v.B  v = E/B.

• No movimento circular e uniforme:

R = m.v/e.B = m.E/e.B²  m = e.B².R/E.

m = (1,6.10^–19).(2,0.10^–1)². (2,0.10^–2)/4,0.10³ = 3,2.10^–26 kg.

24. Um escoteiro recebeu, do seu instrutor, a informação de que a presença de uma linha de alta-tensão elétrica pode ocasionar erro na direção que é fornecida, para o norte da Terra, por uma bússola. Supondo-se que a linha de alta-tensão seja de corrente elétrica contínua, pode-se afirmar que o erro na direção fornecida pela bússola será maior quando:

A) a distância da bússola à linha for pequena, a corrente que passa na linha for intensa e a linha estiver orientada na direção norte–sul.

B) a distância da bússola à linha for grande, a corrente que passa na linha for intensa e a linha estiver orientada na direção leste–oeste.

C) a distância da bússola à linha for pequena, a corrente que passa na linha for fraca e a linha estiver orientada na direção leste–oeste.

D) a distância da bússola à linha for grande, a corrente que passa na linha for fraca e a linha estiver orientada na direção norte–sul.

E) a distância da bússola à linha for nula, como a corrente também.

O campo produzido pela linha de alta-tensão será tanto maior, quanto maior for a intensidade de corrente e menor for a distância (B = µ₀.i/2πd). Orientada na direção norte–sul, a linha produzirá um campo de direção leste–oeste.

25. Ressonância magnética nuclear (RMN)

No fenômeno da ressonância magnética nuclear (RMN), certos núcleos atômicos, os prótons em especial, colocados em um campo magnético, absorvem e reemitem ondas de rádio com frequências bem definidas. Descobriu-se que sinais de rádio emitidos por núcleos de átomos de hidrogênio em células sadias são diferentes daqueles emitidos em células cancerígenas. Por esse motivo, a técnica de imagem por RMN tem-se tornado cada vez mais importante no diagnóstico de câncer. Para se obter uma imagem, o paciente é colocado no interior de uma bobina que produz um campo magnético com intensidade da ordem de 0,4 tesla. Os núcleos atômicos dos átomos de hidrogênio do corpo do paciente são, então, excitados por ondas de rádio com freqüência na faixa de MHz. Os núcleos reemitem as ondas, com características definidas pelo tipo de tecido, que são captadas por um conjunto de receptores.

Considerando que a permeabilidade magnética do vácuo µ₀ = 1,26.10^-6 N/A² e sabendo que um campo magnético uniforme de intensidade B armazena, em um volume V, uma quantidade de energia dada por B²V/2µ₀, julgue os itens a seguir.

I. A intensidade do campo magnético no interior de uma bobina não depende do número de espiras que a compõe.

II. Se a bobina for feita com fios de material cuja resistência elétrica seja zero, então, em funcionamento, ela não se aquecerá.

III. A energia armazenada em uma bobina cilíndrica de 80 cm de diâmetro interno e de 2 m de comprimento, mantendo-se um campo magnético de 0,4 tesla em seu interior, é maior que a energia cinética de um objeto de 1 kg movendo-se a 300 m/s.

IV. A utilização do equipamento de RMN é motivo para preocupação, pois cátions e ânions, presentes na corrente sanguínea de um paciente, sofrem grandes variações de energia cinética devido ao campo magnético aplicado.

Das afirmações:

A) Apenas I é correta.

B) Apenas III é correta.

C) Apenas IV é correta.

D) Apenas II e V são corretas.

E) Apenas II e III são corretas.

I. Errado. A intensidade do campo magnético no interior de uma bobina é dado por: B = µ₀.n.i/L, em que n é o número de espiras num comprimento L de bobina.

II. Correta. Nesse caso, não há efeito joule.

III. Correta.

E_BOBINA = B²V/2µ₀ = (0,4)².π. (0,4)².2/2.1,26.10^-6  =  6,4.10⁴ J.

E_C = m.V²/2 = 1.(300)²/2 = 4,5.10⁴ J. Logo, E_BOBINA  > E_C.

IV. Errada. Sob a ação do campo magnético, cátions e ânions presentes na corrente sanguínea não sofrem variações de energia cinética. Sendo que o movimento de cargas elétricas sob a ação de um campo magnético é uniforme.

26. O cartão magnético

Na tarja magnética de um cartão de crédito estão gravadas as informações do cliente. Essa tarja é constituída por um composto de ferro que é magnetizado em determinadas regiões. Assim, uma seqüência de regiões magnetizadas/não magnetizadas,como minúsculos ímãs, é convertida em um código com informações

pessoais. O leitor desse código consiste em espiras de fio condutor, onde é induzida uma força eletromotriz, pelos minúsculos ímãs, enquanto o cartão é movimentado. Esse princípio, o de indução de força eletromotriz, é

melhor explicado pela:

A) conservação da carga elétrica.

B) conservação da energia.

C) indução eletrostática.

D) variação do fluxo magnético.

E) lei de Coulomb.

O fenômeno da indução eletromagnética consiste no aparecimento de uma força eletromotriz num circuito, quando o fluxo magnético, através desse circuito, varia.

27. O detector de metais

Um certo detector de metais manual usado em aeroportos consiste em uma bobina e em um medidor de campo magnético. Na bobina circula uma corrente elétrica que gera um campo magnético conhecido, chamado campo de referência. Quando o detector é aproximado de um objeto metálico, o campo magnético registrado no medidor torna-se diferente do campo de referência, acusando, assim, a presença da algum metal.

A explicação para o funcionamento do detector é:

A) A variação do fluxo do campo magnético através do objeto metálico induz neste objeto correntes elétricas que geram um campo magnético total diferente do campo de referência.

B) A variação do fluxo do campo elétrico através do objeto metálico induz neste objeto uma densidade não-nula de cargas elétricas que gera um campo magnético total diferente do campo de referência.

C) A variação do fluxo do campo elétrico através do objeto metálico induz neste objeto correntes elétricas que geram um campo magnético total diferente do campo de referência.

D) A variação do fluxo do campo magnético através do objeto metálico induz neste objeto uma densidade não-nula de cargas elétricas que gera um campo magnético total diferente do campo de referência.

Quando o detector é aproximado de um objeto metálico, o fluxo do campo magnético por ele gerado cria neste objeto uma fem induzida que, por sua vez, gera uma corrente induzida que origina um campo magnético total diferente do campo de referência.

28. No final do século XIX, uma disputa tecnológica sobre qual a corrente elétrica mais adequada para transmissão e distribuição da energia elétrica, gerada em usinas elétricas, tornou clara a vantagem do uso da corrente alternada, em detrimento da corrente contínua. Um dos fatores decisivos para essa escolha foi a possibilidade da utilização de transformadores na rede de distribuição de eletricidade. Os transformadores podem aumentar ou diminuir a tensão a eles fornecida, permitindo a adequação dos valores da intensidade da corrente transmitida e reduzindo perdas por efeito Joule, MAS SÓ FUNCIONAM EM CORRENTE ALTERNADA. O princípio físico em que se baseia o funcionamento dos transformadores e a característica da corrente alternada que satisfaz a esse princípio são, respectivamente,

A) a conservação da carga e o movimento oscilante dos portadores de carga elétrica.

B) a indução eletrostática e o movimento contínuo dos portadores de carga elétrica.

C) a indução eletrostática e o movimento oscilante dos portadores de carga elétrica.

D) a indução eletromagnética e o movimento contínuo de portadores de carga elétrica.

E) a indução eletromagnética e o movimento oscilante dos portadores de carga elétrica.

Os transformadores funcionam por conta da variação do fluxo magnético através de um circuito, provocada por uma corrente de intensidade variável, formada em um circuito próximo.

• Esse fenômeno é a indução eletromagnética.

• A corrente alternada deve-se ao movimento oscilante dos portadores de carga elétrica.

29. (INEP) A nanotecnologia está ligada à manipulação da matéria em escala nanométrica, ou seja, uma escala tão pequena quanto a de um bilionésimo do metro. Quando aplicada às ciências da vida, recebe o nome de nanobiotecnologia. No fantástico mundo da nanobiotecnologia, será possível a invenção de dispositivos ultrapequenos que, usando conhecimentos da biologia e da engenharia, permitirão examinar, manipular ou imitar os sistemas biológicos.
LACAVA, Z.; MORAIS, P. Nanobiotecnologia e saúde. Com Ciência. Reportagens. Nanociência & Nanotecnologia. Disponível em: . Acesso em: 4 maio 2009.
Como exemplo da utilização dessa tecnologia na Medicina, pode-se citar a utilização de nanopartículas magnéticas (nanoimãs) em terapias contra o câncer. Considerando-se que o campo magnético não age diretamente sobre os tecidos, o uso dessa tecnologia em relação às terapias convencionais é:
A) de eficácia duvidosa, já que não é possível manipular nanopartículas para serem usadas na medicina com a tecnologia atual.
B) vantajoso, uma vez que o campo magnético gerado por essas partículas apresenta propriedades terapêuticas associadas ao desaparecimento do câncer.
C) desvantajoso, devido à radioatividade gerada pela movimentação de partículas magnéticas, o que, em organismos vivos, poderia causar o aparecimento de tumores.
D) desvantajoso, porque o magnetismo está associado ao aparecimento de alguns tipos de câncer no organismo feminino como, por exemplo, o câncer de mama e o de colo de útero.
E) vantajoso, pois se os nanoímãs forem ligados a drogas quimioterápicas, permitem que estas sejam fixadas diretamente em um tumor por meio de um campo magnético externo, diminuindo-se a chance de que áreas saudáveis sejam afetadas.

O campo magnético externo é capaz de “guiar” os nanoímãs de modo que a droga ministrada possa atingir, apenas, células específicas. Isso garante um novo e vantajoso método de terapia , que pode diminuir os efeitos colaterais da medicação em regiões não afetadas pela doença do paciente.

30. A figura mostra um tipo de “gato”, prática ilegal e extremamente perigosa usada para roubar energia 

elétrica.

Esse “gato” consiste em algumas espiras de fio colocadas próximas a uma linha de corrente elétrica alternada de alta voltagem. Nas extremidades do fio que forma as espiras, podem ser ligadas, por exemplo, lâmpadas, que se acendem. O princípio de funcionamento desse “gato” consiste:

A) As espiras funcionam como antenas que captam a energia elétrica que se propaga por ondas eletromagnéticas originárias da rede de alta tensão.

B) As espiras funcionam como geradores, captando energia elétrica através de um campo elétrico.

C) As espiras funcionam como receptores, captando energia elétrica através de um efeito fotoelétrico.

D) As espiras funcionam como ímãs que captam a energia elétrica por meio de um eletroímã.

E) As espiras não tem nenhuma relação com o fato, mas sim, os cabos de alta tensão que liberam energia elétrica de forma dissipativa.

A corrente elétrica alternada cria um campo magnético oscilante, que se propaga em seu entorno, atravessando essas espiras. Nas espiras atravessadas por linhas de campo magnético variável aparece uma força eletromotriz induzida capaz de fornecer energia elétrica para acender lâmpadas, por exemplo. Nesse caso, as espiras funcionam como antenas que captam a energia elétrica que se propaga por ondas eletromagnéticas originárias da rede de alta tensão.

Competência de área 7 – Apropriar-se de conhecimentos da química para, em

situações problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científicotecnológicas.

H25 – Caracterizar materiais ou substâncias, identificando etapas, rendimentos ou

implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais de sua obtenção ou produção.

ATENÇÃO: Podemos usar essa habilidade na física, veja:

 31. Leia o texto

CHERNOBIL

vinte anos de tragédia

NUNCA A ENERGIA SAIU TÃO CARA

Há vinte anos, um acidente de proporções trágicas colocaria o mundo em alerta. Segundo a ONU, 9 mil pessoas morreram ou ainda morrerão nos próximos anos em decorrência da radiação. Entidades como o Greenpeace alertam que o número é dez vezes maior. Sábado, 26 de abril de 1986, à 1:23:58 hora local, o quarto reator da usina de Chernobil – conhecido como Chernobil-4 – sofreu uma catastrófica explosão de vapor que resultou em um incêndio, uma série de explosões adicionais e no derretimento do núcleo do reator.

A usina era composta por quatro reatores, cada um capaz de produzir energia térmica à razão de 3,2x10⁹ J por segundo, transformada por um gerador em energia elétrica à razão de 1,0x10⁹ J por segundo. Em conjunto, os quatro reatores produziam cerca de 10% da energia elétrica utilizada pela Ucrânia.

A eficiência de cada um dos quatro reatores pode ser conferida por seu rendimento, com valor percentual aproximado de:

a) 10%.          b) 15%.          c) 30%.         d) 45%.          e) 60%.

O rendimento de cada gerador é η = 1,0x10⁹/3,2x10⁹ = 0,3125 = 31,25% = 30%.

32. A dinâmica do ecossistema inclui uma rede de interações químicas do organismo com o meio ambiente — estabelecida com a entrada de elementos e compostos inorgânicos e do seu retorno ao meio — que se realizam em vias mais ou menos circulares e que se identificam nos ciclos biogeoquímicos. O organismo seqüestra do ambiente cerca de 40 elementos imprescindíveis à estruturação e à manutenção do sistema vivo, alguns exigidos em grandes quantidades e outros, como micronutrientes.

A partir da análise das informações e da figura — que apresenta, de forma simplificada, um ciclo biogeoquímico superposto ao fluxo de energia passando pelo sistema vivo e esquematiza etapas do ciclo do nitrogênio —, pode-se concluir Um ciclo biogeoquímico que dissipa 3/5 da energia total tem rendimento de:

A) 40%         B) 50%         C) 60%         D) 70%         E) 80%

η = P_U/P_T = (P_T – P_D)/P_T = (P_T – 3P_T/5)/P_T = (2P_T/5)/P_T = 2/5 = 0,40 = 40%.

33. Veja o quadro abaixo.

A placa solar fotovoltaica de 40,0 m², ao ser submetida a uma intensidade luminosa de 400,0 W/m², que gera tensão de 120,0 V e corrente elétrica de 3,0 A, tem eficiência máxima de:

A) 2,25%         B) 4,50%         C) 7,60%         D) 8,75%         E) 9,40%

P_T = I.A = 40.400 = 16 000 W e P_U = U.i = 120.3 = 360 W, então: η = P_U/P_T =  360/16000 = 0,0225 = 2,25%.

34. Numa usina eólica, um “catavento” gira com um fluxo eólico. Nesse processo, adquire energia mecânica, a qual transmite para um gerador elétrico.  A figura ilustra um processo de transmissão mecânica.

Admitindo que a potência de um catavento seja de 10 kW, que na transmissão mecânica o rendimento seja de 90%  e que no processo de conversão de energia mecânica em elétrica haja uma perda de 3%, a potência elétrica gerada será:

A) 10 kW      B) 9,0 kW      C) 8,73 kW     D) 7,5 kW       E) 6,0 Kw

η = 0,9.0,97 = 0,873 e P_U = η.P_T = 0,873.10 = 8,73 kW.

35.Um LED (do inglês Light Emitting Diode) é um dispositivo semicondutor para emitir luz. Sua potência depende da corrente elétrica que passa através desse dispositivo, controlada pela voltagem aplicada. Os gráficos a seguir apresentam as características operacionais de um LED com comprimento de onda na região do infravermelho, usado em controles remotos.

Qual é a eficiência do dispositivo sob uma tensão de 1,5 V?

A) 10%     B) 6%     C) 5%     D) 2,4%     E) 1,6%

Sendo U = 1,5 V no gráfico 1 temos i = 50.10^–3 A e no gráfico 2 temos P_lum = 1,8 mW.

P_T = U.i = 1,5.50.10^–3 = 75 mW.

η = 1,8/75 = 0,024 = 2,4%.

36. Uma pilha é ligada a uma pequena lâmpada de lanterna, formando um circuito simples. Neste sistema, a energia química armazenada na pilha é convertida em energia elétrica transmitida à lâmpada pelos fios condutores. Num determinado período, o sistema transforma 100 unidades de energia química em outras formas de energia, como elétrica, térmica e luminosa, conforme mostra a figura. Como um sistema luminoso, o seu rendimento é:

A) 90 %               B) 70 %               C) 60 %               D) 10 %

η = P_U/P_T = 10/100 = 10 %.

Aguardem o material da próxima semana