Prof. Ricardo Bastos Método TEF-MED

Suprema · 2023.2

Medicina · Prova 1 · 03/12/2023 · 8 questões de Física

Q19
Eletricidade — Eletrodinâmica — Energia e potência elétrica

Considere a bateria de uma marcapasso estimulando apenas 30% dos batimentos cardíacos em uma frequência mensuravel de 60 batimentos por minuto (BPM), sendo a potência desenvolvida de $4{,}00\ \mu\,\mathrm{W}$, quando o dispositivo é acionado. Calcule a energia consumida , aproximadamente, durante o segundo ano, sabendo que houve uma perda de potência média de 2%, no fim do primeiro ano. Assinale a alternativa que registra a energia da bateria consumida no 2° ano.

A)
$37\ \mathrm{J}$
B)
$33\ \mathrm{J}$
C)
$6\ \mathrm{J}$
D)
$3{,}7\cdot10^{7}\ \mathrm{J}$
A

Resposta calculada pelo Método TEF.

Resolução comentada

Para reproduzir a estimativa da prova, toma-se a fração de batimentos estimulados como fração efetiva de funcionamento. No segundo ano, a potência durante o acionamento é $0{,}98\cdot4{,}00\,\mu\mathrm W$. Em 365 dias, $$E=(4{,}00\cdot10^{-6})(0{,}98)(0{,}30)(365\cdot24\cdot3600)\,\mathrm J\approx37\,\mathrm J.$$ A frequência cardíaca por si só não fornece a duração de cada pulso. Se a potência informada fosse apenas a potência instantânea dos pulsos, seria necessário conhecer essa duração.

Q20
Mecânica — Gravitação — Leis de Kepler

A Gravitação Universal é uma das teorias fundamentais da física clássica e desempenha um papel central na explicação de fenômenos astronômicos. Analise as afirmações abaixo sobre a Gravitação Universal e marque a resposta correta.

A)
Os planetas se movem em órbitas eclíptica, com o Sol ocupando um dos focos da curva.
B)
A linha imaginária que conecta o centro de um planeta ao centro do Sol varre áreas diferentes em tempos iguais.
C)
O quadrado do período de revolução de cada planeta é diretamente proporcional ao cubo do raio médio da respectiva órbita.
D)
As leis de Kepler informam que para cada planeta se movendo ao redor do sol temos uma velocidade média constante e específica.
C

Resposta calculada pelo Método TEF.

Resolução comentada

A terceira lei de Kepler estabelece $T^2/a^3=\mathrm{constante}$ para corpos que orbitam o mesmo astro, em que $a$ é o semieixo maior. É essa distância que a alternativa C chama de raio médio. As órbitas são elípticas, e o segmento que liga o planeta ao Sol varre áreas iguais em tempos iguais. Isso permite que a rapidez varie ao longo da órbita.

Q21
Mecânica — Gravitação — Leis de Kepler

O período de Mercúrio, em torno do sol, é da ordem de $\tfrac14$ do ano terrestre. Por hipótese, o raio médio da órbita de um planeta desconhecido é 200 vezes o raio médio da órbita de Mercúrio. Calcule o valor do período desse novo planeta, em torno do sol. Depois, marque a resposta correta.

A)
$8{,}00\cdot10^{6}$ anos terrestres.
B)
$5{,}00\cdot10^{5}$ anos terrestres.
C)
$700$ anos terrestres.
D)
$80$ anos terrestres.
C

Resposta calculada pelo Método TEF.

Resolução comentada

Os dois planetas orbitam o Sol. Pela terceira lei de Kepler, $T_{\rm novo}/T_{\text{Mercúrio}}=(a_{\rm novo}/a_{\text{Mercúrio}})^{3/2}$. Usando 200 para a razão dos raios e aproximadamente um quarto de ano para o período de Mercúrio, obtemos $$T_{\rm novo}=\tfrac14\cdot200^{3/2}\,\mathrm{anos}\approx707\,\mathrm{anos}.$$ A alternativa mais próxima é 700 anos.

Q22
Termologia — Termodinâmica — Primeira lei da termodinâmica

As leis da Termodinâmica providenciaram uma gama enorme de conhecimentos sobre o comportamento da energia baseada em um número extraordinário de experimentos analisados, arduamente, ao longo de muito tempo. Marque a opção correta envolvendo a compreensão sobre o comportamento da energia. .

A)
Não existem processos em que a energia interna de um sistema varie e a temperatura permaneça constante.
B)
A variação da energia interna de um gás ideal e monoatômico, considerando a quantidade de matéria constante, em uma transformação isobárica, não é diretamente proporcional à diferença de temperatura entre dois estados desse gás.
C)
Nos processos de mudanças de estado de agregação, a energia recebida (calor latente) não aumenta a energia interna de um sistema, em se tratando de um gás perfeito.
D)
Não se mede diretamente a energia interna de uma sistema, no entanto é possível conhecer a variação da energia interna, durante um processo termodinâmico
D

Resposta calculada pelo Método TEF.

Resolução comentada

A primeira lei dá a variação de energia interna a partir do calor recebido e do trabalho realizado pelo sistema: $\Delta U=Q-W$. Essas trocas podem ser determinadas sem medir diretamente a energia interna absoluta. Em um gás ideal monoatômico de quantidade fixa, $\Delta U=\tfrac32 nR\Delta T$, inclusive em uma transformação isobárica. Em uma mudança de fase de uma substância real, a energia interna pode variar a temperatura constante.

Q23
Termologia — Calorimetria — Balanço energético

Segundo o Jornal da USP, em publicação de 2023, 90% dos pacientes submetidos à cirurgia bariátrica voltam a engordar, em 18 meses, algo que envolve distúrbios psíquicos. Por hipótese, um dos pacientes que havia perdido $50\ \mathrm{kg}$ voltou ao peso original, no fim do período citado. Calcule os ganhos de energia, em 18 meses, considerando a variação total, até a volta ao peso original, somente em gordura e marque a opção correta que descreva essa circunstância. Gordura=$9\ \mathrm{kcal/g}$ $1{,}00\ \mathrm{cal}\approx 4\ \mathrm{J}$

A)
A quantidade de energia transformada em gordura foi de aproximadamente $2.000\ \mathrm{kcal/dia}$.
B)
A quantidade de energia transformada em gordura foi de aproximadamente $39\ \mathrm{J/s}$.
C)
A quantidade de energia transformada em gordura foi de aproximadamente $30.000\ \mathrm{J}/\text{mês}$.
D)
A quantidade de energia transformada em gordura foi de aproximadamente $35\ \mathrm{mJ/s}$
B

Resposta calculada pelo Método TEF.

Resolução comentada

No modelo do enunciado, os 50 kg correspondem a 50000 g de gordura. A energia associada é $50000\cdot9=450000\,\mathrm{kcal}$, ou $1{,}8\cdot10^9\,\mathrm J$. Aproximando 18 meses por 540 dias, dividimos essa energia por $540\cdot86400\,\mathrm s$, o que dá aproximadamente $38{,}6\,\mathrm{J/s}$. Trata-se da taxa média de armazenamento no período.

Q24
Termologia — Calorimetria — Equivalente mecânico da caloria
Massa molar do ATP, número de Avogadro e conversão entre calorias e joules

São produzidos $3{,}0\cdot10^{20}$ prótons/s, na cadeia transportadora de elétrons, gerando um gradiente de prótons utilizado, na reciclagem de $9{,}00\cdot10^{20}$ moléculas de ATP/s. Cada molécula de ATP libera cerca de $5{,}0\cdot10^{-20}\ \mathrm{J}$. Faça os cálculos pertinentes e marque a opção correta para o número de prótons (P), a energia produzida em calorias (E) e o número de kg de ATP (m) reciclados, no período de uma hora.

Dados fornecidos na figura.

A)
$P=3{,}00\cdot10^{20}$ prótons; $E=1{,}62\cdot10^{5}\ \mathrm{J}$; $m=2{,}7\ \mathrm{kg}$ de ATP
B)
$P=1{,}08\cdot10^{24}$ prótons; $E=4{,}00\cdot10^{4}\ \mathrm{cal}$; $m=2{,}7\ \mathrm{kg}$ de ATP
C)
$P=3{,}00\cdot10^{24}$ prótons; $E=1{,}62\cdot10^{5}\ \mathrm{cal}$; $m=5{,}4\ \mathrm{kg}$ de ATP
D)
$P=1{,}08\cdot10^{20}$ prótons; $E=6{,}00\cdot10^{4}\ \mathrm{cal}$; $m=2{,}7\ \mathrm{kg}$ de ATP
B

Resposta calculada pelo Método TEF.

Resolução comentada

Uma hora tem 3600 s. Assim, passam $3{,}0\cdot10^{20}\cdot3600=1{,}08\cdot10^{24}$ prótons e são recicladas $9{,}00\cdot10^{20}\cdot3600=3{,}24\cdot10^{24}$ moléculas de ATP. Multiplicando pela energia por molécula, obtemos $1{,}62\cdot10^5\,\mathrm J$, ou cerca de $4{,}0\cdot10^4\,\mathrm{cal}$. O número de mols é $3{,}24\cdot10^{24}/(6\cdot10^{23})=5{,}4\,\mathrm{mol}$. Com 0,5 kg/mol, a massa reciclada é 2,7 kg.

Q25
Termologia — Termodinâmica — Segunda lei da termodinâmica

À medida que o tempo avança, novos eventos são adicionados, mas uma vez que as mudanças ocorrem, não podem ser desfeitas. O acontecer dos fatos evolui para frente, nunca para trás. Assim, marque a resposta correta concordante com a segunda lei da Termodinâmica.

A)
Nos processos de combustão de um motor de combustão interna, a energia química armazenada no combustível é transformada em energia mecânica e térmica, obedecendo à lei da conservação de energia, sem qualquer perda líquida de energia no sistema.
B)
Durante o ciclo da fotossíntese, as plantas convertem a energia radiante do Sol em energia química armazenada nas moléculas de glicose, demonstrando a capacidade de transformação de diferentes formas de energia, mantendo a conservação global.
C)
Em uma usina hidrelétrica, a energia potencial da água armazenada em uma represa é convertida 100%, em energia cinética, à medida que a água flui através das turbinas, gerando assim eletricidade, ilustrando mais uma vez a conservação de energia.
D)
No interior de uma célula, durante o processo de respiração celular, a energia química contida em moléculas orgânicas é transformada em energia química de moléculas de ATP, que posteriormente pode ser convertida em energia cinética para realizar trabalho celular, mantendo a constância da energia total, sem perdas aparentes de energia.
Sem resposta única

Resposta calculada pelo Método TEF.

Resolução comentada

A segunda lei trata da produção de entropia em processos irreversíveis. Em um processo real, a entropia total do sistema e de sua vizinhança aumenta. Tanto A quanto B descrevem transformações de energia compatíveis com essa lei, mas justificam suas afirmações pela conservação de energia, que é o conteúdo da primeira lei. C impõe conversão de 100% sem base no enunciado, e D ignora a dissipação no processo celular. A redação não permite determinar uma alternativa única pela segunda lei.

Sem resposta única.

Q26
Termologia — Termodinâmica — Segunda lei da termodinâmica

A segunda lei da termodinâmica está intimamente ligada à evolução do universo desde o seu início, até um futuro extremamente distante, explicando como a energia se comporta em grande escala, à medida que o tempo escoa. Assim, analise as opções disponíveis e marque aquela que descreve corretamente a ação da energia.

A)
Dentro das estrelas, ocorrem reações nucleares que transformam elementos mais leves em elementos mais pesados. Esse processo gera uma grande quantidade de energia, mas também aumenta a desordem ao criar uma mistura mais variada de elementos químicos no universo.
B)
Com o passar do tempo, a matéria e a energia se agruparam para formar estruturas maiores, como galáxias e estrelas. Então, durante algum tempo, a energia se concentrou.
C)
À medida que o universo se expandiu e evoluiu, a segunda lei da termodinâmica começou a agir, negando a tendência natural dos sistemas. O Universo passou de um estado de desordem para um estado ordenado.
D)
No momento do Big Bang, o Universo estava em um estado inicial de altíssima desordem e densidade. Tudo estava concentrado em um ponto extremamente quente e denso.
A

Resposta calculada pelo Método TEF.

Resolução comentada

A alternativa A é a mais compatível com o fenômeno descrito. Na fusão estelar, parte da energia de massa dos reagentes é liberada. A radiação e o calor transferidos ao meio contribuem para a produção de entropia. O aumento do número de espécies químicas, isoladamente, não basta para demonstrar aumento da entropia total. A formação de estruturas pode ocorrer localmente enquanto o sistema mais amplo produz entropia.

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