PUC Minas · 2025.2 — Física com resolução comentada

A air fryer é um eletrodoméstico que serve como alternativa à fritura de alimentos com óleo e ao preparo ao forno. Observa-se que, na air fryer, os alimentos são preparados em menos da metade do tempo, na mesma temperatura, em comparação com um forno convencional. Para funcionar, a air fryer utiliza um metal (elemento de aquecimento) sobre o qual se aplica uma diferença de potencial, gerando calor por meio do efeito Joule. Esse calor aquece o ar na região, que é então distribuído de forma uniforme pelo cesto por meio de um ventilador. Imagem ilustrativa do funcionamento de uma air fryer Fonte: https://www.airfrymaster.com/what-does-an-air-fryer-do/ Assinale a afirmativa verdadeira sobre o funcionamento da air fryer:

Há evidências de que quando a Terra se formou, há cerca de 4,5 bilhões de anos, a duração de um dia era significativamente mais curta do que é hoje. Estimativas sugerem que, nesse estágio inicial, um dia durava entre 6 e 8 horas. Sabe-se que os movimentos de rotação e translação do planeta são independentes entre si, e que a distância da Terra ao Sol permaneceu praticamente constante. Considerando que a duração média dos dias no planeta foi de 15 horas e que a idade da Terra vale $5\times10^9$ anos, qual a ordem de grandeza do número de voltas que o planeta Terra deu em torno do próprio eixo desde o seu surgimento?

O espectrômetro de massa é um dispositivo utilizado para a determinação da composição atômica de amostras. Seu funcionamento envolve transformar a amostra em plasma, ionizando seus átomos. Esses íons entram com uma velocidade v, em uma câmara, onde são separados pela ação de um campo magnético, com cada átomo ionizado percorrendo uma trajetória circular característica de uma carga em movimento em um campo magnético. A ilustração abaixo representa um experimento com uma amostra de um mineral ferroso num espectrômetro de massa. Na figura, são indicadas duas trajetórias semicirculares, uma com raio $r_1=0{,}186\ \mathrm m$ e outra com raio $r_2=0{,}053\ \mathrm m$. Um cientista sabe que a trajetória com raio maior foi descrita pelo íon de ferro. Além disso, a equação para o raio de deflexão é $r=\frac{mv}{qB}$ em que m, v e q são a massa, a velocidade e a carga do íon, respectivamente, e B é o módulo do campo magnético. Com base nessas informações, analise as afirmativas abaixo:

I. Mesmo na presença do campo magnético, a energia cinética dos átomos ionizados permanece constante.

II. Se o campo magnético fosse substituído por um campo elétrico uniforme, os íons continuariam descrevendo trajetórias semicirculares.

III. O ferro tem uma massa maior do que a do outro íon detectado no experimento. Está CORRETO o que se afirma em:

Em 1800, o astrônomo William Herschel usou um prisma para dispersar a luz do sol em um espectro de cores (as mesmas do arco-íris). Por curiosidade, ele colocou um termômetro para verificar se havia diferença no calor transmitido por cada feixe de cor. Para sua surpresa, Herschel notou que a temperatura atingia um valor máximo do lado de fora do espectro, próximo ao vermelho, onde não havia nenhuma cor projetada. Assinale a alternativa que explica a observação de Herschel.

Para reduzir os custos com refrigeração e energia elétrica, o dono de uma rede de restaurantes determinou que a quantidade ideal de gelo nas bebidas seria apenas o bastante para reduzir a temperatura dessas bebidas para 0°C. Faça as seguintes considerações:

✓ a temperatura do gelo é de 0°C;

✓ a temperatura da bebida é a mesma que a do ambiente, 24°C;

✓ há trocas de calor apenas entre o gelo e a bebida;

✓ o calor latente de fusão do gelo é L = 80 cal/g; o calor específico da bebida é igual ao da água, c = 1 cal/g°C Qual deve ser a mínima proporção entre as massas de gelo e de bebida para alcançar o objetivo estabelecido?