Suponha que um estudante de ensino médio esteja realizando um experimento de calorimetria. Ele pega uma amostra de substância líquida à temperatura ambiente e aquece-a até uma temperatura inferior à temperatura de mudança de fase. Considere as seguintes afirmações sobre o processo de aquecimento e assinale a alternativa CORRETA.
A quantidade de calor necessária para aquecer uma amostra é dada por $Q=mc\Delta T$, onde $m$ é a massa, $c$ é o calor específico da substância e $\Delta T$ é a variação de temperatura. Logo, $Q$ depende sim do calor específico da substância, como afirma a alternativa C.
A capacidade térmica de um corpo é definida como $C=\dfrac{Q}{\Delta T}=mc$, ou seja, é exatamente a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura do corpo em 1 K — a segunda parte da alternativa C também está correta.
(A) é falsa: $Q$ depende sim da massa da substância (quantidade usada), não só de $\Delta T$.
(B) é falsa: o tempo de aquecimento (para uma potência de fonte constante) é diretamente, e não inversamente, proporcional à massa, já que $Q=Pt \Rightarrow t=\dfrac{mc\Delta T}{P}$; a menção a uma "constante de dilatação térmica" nesse contexto não corresponde a nenhuma grandeza da calorimetria.
(D) é falsa: o tempo de aquecimento depende também da capacidade térmica do recipiente, que participa da troca de calor com a fonte.
(E) é falsa: essa alternativa omite a dependência explícita da massa total da amostra — o calor total não depende "apenas" de $\Delta T$ e do calor específico por grama, mas também de quantos gramas de substância estão sendo aquecidos.
Um grupo de ornitólogos visita um parque ecológico de Roraima a fim de observar os pássaros da região. Um dos estudiosos, ao olhar para cima, avista um pássaro canoro voando e fica parado contemplando o animal em seu voo. Como se estivesse recompensando seu admirador, o pássaro começa a cantar. Qual a percepção do ornitólogo, a respeito do canto do pássaro, se a ave se movimenta verticalmente em relação a ele?
O ornitólogo está parado, olhando para cima, e o pássaro (a fonte sonora) se move na vertical acima dele. Isso é uma situação de efeito Doppler com fonte em movimento e observador parado.
Quando o pássaro sobe, ele se afasta do observador: a fonte se afastando faz com que a frequência percebida seja menor que a emitida — o som fica mais grave.
Quando o pássaro desce, ele se aproxima do observador: a fonte se aproximando faz com que a frequência percebida seja maior que a emitida — o som fica mais agudo.
Portanto, o canto parece mais grave quando o pássaro sobe e mais agudo quando desce — alternativa E.
Em uma expedição ao Parque Nacional do Monte Roraima, um grupo de estudantes leva consigo uma lente convergente. Durante a expedição, eles utilizam a lente para observar uma planta nativa. A lente tem distância focal de 20 cm. Se a planta está a 30 cm da lente, quais as características da imagem formada?
Usando a equação de Gauss para lentes delgadas: $\dfrac{1}{f}=\dfrac{1}{p}+\dfrac{1}{p'}$, com $f=20\text{ cm}$ e $p=30\text{ cm}$ (objeto entre $f$ e $2f$, já que $2f=40\text{ cm}$).
$\dfrac{1}{p'}=\dfrac{1}{20}-\dfrac{1}{30}=\dfrac{3-2}{60}=\dfrac{1}{60} \Rightarrow p'=60\text{ cm}$.
Como $p'>0$ em uma lente convergente (convenção de Gauss), a imagem é real. Toda imagem real formada por uma lente delgada é invertida em relação ao objeto.
Portanto, a imagem é real, invertida e está localizada a 60 cm da lente — alternativa D.