UPE — SSA2 2025

O resfriamento medido no bulbo úmido (e na pele humana) vem da evaporação da água, um processo que retira calor latente do corpo. Quanto maior a umidade relativa do ar, menor a capacidade do ar de receber mais vapor d'água — logo, a evaporação do suor diminui, e o mecanismo de resfriamento por transpiração perde eficiência.

A alternativa (A) está errada: a temperatura de bulbo úmido nunca é MAIOR que a do ar seco — no máximo se aproxima dela quando a umidade é 100% (sem evaporação, sem resfriamento adicional), mas nunca a ultrapassa. A (B) é uma generalização indevida — vento, radiação solar e outros fatores também afetam a temperatura corporal. A (C) repete o mesmo erro conceitual da (A). A (E) erra o mecanismo: o resfriamento do bulbo úmido vem da evaporação (mudança de fase, calor latente), não de convecção forçada.

A alternativa correta é (D): em ar muito úmido, a transpiração deixa de resfriar eficazmente o corpo, o que é justamente o motivo pelo qual ondas de calor combinadas com alta umidade são fisiologicamente tão perigosas.

A energia disponível vem de 4 fatias de rapadura: $4\times50\text{ kcal}=200\text{ kcal}$. Pela tabela, a coluna "Mulher (60 kg)" dá o gasto calórico em 30 minutos de cada atividade: hidroginástica consome $190\text{ kcal}$ — dentro do orçamento de $200\text{ kcal}$ — enquanto basquete ($225$) e pular corda ($300$) excedem esse valor.

Isso já elimina as alternativas (B), (C) e (D), que citam basquete ou pular corda como atividades possíveis. Resta decidir entre (A) e (E), ambas com "hidroginástica" (compatível com o orçamento energético), mas que diferem na lei da termodinâmica citada.

O princípio físico do enunciado — "o calor pode ser convertido em trabalho", isto é, conservação de energia — é exatamente a Primeira Lei da Termodinâmica. A Segunda Lei trata da direção espontânea dos processos e da entropia, não da conservação de energia.

Logo, a alternativa correta é a (E): hidroginástica (compatível com os $200\text{ kcal}$ disponíveis) justificada pela Primeira Lei da Termodinâmica.

A dose informada, $5{,}0\text{ J/kg}$, já é a razão $\dfrac{Q}{m}$. O calor específico da água em unidades do SI: $c=1\text{ cal/(g}\cdot{}^\circ\text{C)}=1\text{ cal/(g}\cdot{}^\circ\text{C)}\times4{,}2\text{ J/cal}\times1000\text{ g/kg}=4200\text{ J/(kg}\cdot{}^\circ\text{C)}$.

Da equação fundamental da calorimetria, $Q=mc\Delta T \Rightarrow \Delta T=\dfrac{Q/m}{c}=\dfrac{5{,}0}{4200}$.

$\Delta T\approx1{,}19\times10^{-3}\,{}^\circ\text{C}=1{,}19\text{ mK}\approx1{,}2\text{ mK}$.

O resultado ilustra bem o motivo do texto: mesmo uma dose de radiação letal para o DNA aquece o tecido em uma fração de milikelvin — os danos biológicos da radiação ionizante não vêm do aquecimento, mas da ionização direta das moléculas.

Calor a ser removido para congelar a água (mudança de fase, à temperatura constante de $0^\circ\text{C}$): $Q_f=m\,L_F=100.000\text{ g}\times80\text{ cal/g}=8.000.000\text{ cal}=8000\text{ kcal}$.

Coeficiente de desempenho do refrigerador de Carnot ideal, com $T_f=273\text{ K}$ e $T_q=29+273=302\text{ K}$: $\varepsilon_{\text{ideal}}=\dfrac{T_f}{T_q-T_f}=\dfrac{273}{29}\approx9{,}41$.

O refrigerador real tem apenas $25\%$ dessa eficiência: $\varepsilon_{\text{real}}=0{,}25\times9{,}41\approx2{,}35$.

Como $\varepsilon=\dfrac{Q_f}{W}$, o trabalho necessário é $W=\dfrac{Q_f}{\varepsilon_{\text{real}}}=\dfrac{8000}{2{,}35}\approx3400\text{ kcal}$.

Como a água ferve a $100^\circ\text{C}$ (pressão atmosférica ao nível do mar) e o gelo fundente está a $0^\circ\text{C}$, a diferença total de temperatura entre as extremidades é $\Delta T=100\text{ K}$. As duas barras estão em série (o mesmo fluxo de calor atravessa as duas), então suas resistências térmicas se somam.

Resistência térmica de cada trecho: $R=\dfrac{L}{k\,A}$, com $L=0{,}20\text{ m}$ e $A=15\text{ cm}^2=1{,}5\times10^{-3}\text{ m}^2$.

$R_{\text{aço carbono}}=\dfrac{0{,}20}{49\times1{,}5\times10^{-3}}\approx2{,}72\text{ K/W}$; $R_{\text{aço inox}}=\dfrac{0{,}20}{21\times1{,}5\times10^{-3}}\approx6{,}35\text{ K/W}$.

Resistência total: $R_{\text{total}}\approx2{,}72+6{,}35=9{,}07\text{ K/W}$.

Fluxo de calor: $\dfrac{Q}{t}=\dfrac{\Delta T}{R_{\text{total}}}=\dfrac{100}{9{,}07}\approx11{,}0\text{ W}$.

Em um tubo sonoro fechado em uma extremidade e aberto na outra, o modo fundamental tem um nó de deslocamento na extremidade fechada e um ventre na extremidade aberta, o que corresponde a apenas um quarto de comprimento de onda dentro do tubo: $L=\dfrac{\lambda}{4} \Rightarrow \lambda=4L$.

$\lambda=4\times0{,}40=1{,}6\text{ m}$.

A frequência fundamental: $f=\dfrac{v}{\lambda}=\dfrac{340}{1{,}6}=212{,}5\text{ Hz}$.

Pelo efeito Doppler, a frequência ouvida por um observador aumenta quando a fonte se aproxima dele e diminui quando a fonte se afasta. A frequência máxima percebida ocorre exatamente no instante em que a velocidade da fonte está inteiramente direcionada para o observador — ou seja, quando o vetor velocidade do robô (tangente à trajetória circular) aponta diretamente para o ponto P.

Geometricamente, isso acontece no ponto da circunferência em que a velocidade (tangente à trajetória) aponta diretamente para P, o que ocorre quando o raio $OP$ é perpendicular ao raio que liga O ao robô naquele instante — não necessariamente no ponto de menor distância entre o robô e P (esse seria o instante de máxima intensidade sonora, não de máxima frequência).

Como P está sobre o eixo horizontal que passa por O, e o robô se move em sentido anti-horário, essa condição é satisfeita exatamente no ponto mais baixo da circunferência: ali, a velocidade tangencial (anti-horária) aponta horizontalmente para a direita, diretamente na direção de P. Esse é o ponto B, indicado na figura — confirmando a alternativa (B). A partir daí, à medida que o robô continua seu percurso e passa a se afastar de P, a frequência ouvida cai progressivamente.