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PAVE IV — 1ª Etapa — Questões de Física comentadas — Método TEF

UFPel · Programa de Avaliação da Vida Escolar · Triênio 2007–2009 · Aplicação: 15/12/2007

Questões 20 a 25 — Física · gabarito oficial e resolução comentada Método TEF.

Q20
Termologia — Calorimetria — Calor sensível e calor latente

Uma massa de 0,3 kg de gelo a -15 °C, submetida a uma pressão normal, deve ser transformada em água em ebulição.

Dados: calor específico do gelo = 0,5 cal/g°C, calor específico da água = 1 cal/g°C, calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g e o calor latente de vaporização = 540 cal/g.

De acordo com os seus conhecimentos sobre Termologia e considerando o texto acima, analise cada uma das afirmativas, indicando, nos parênteses, se são verdadeiras (V) ou falsas (F).

( ) A quantidade de calor necessária para transformar toda a massa de gelo em líquido a 0°C é de 26250 cal.

( ) Para que a massa de gelo atinja a temperatura de 0°C, ela deve ceder 2250 calorias.

( ) Após a massa de gelo atingir 0°C, continuando a absorver calor, se transformará em água a 0°C mantendo constante a sua temperatura.

( ) A mudança de fase que ocorre na situação descrita na afirmativa anterior é a condensação.

( ) A quantidade de calor necessária para que você tenha água em ebulição é de 41250 cal.

Assinale a alternativa que contém a seqüência correta.

(a)V, V, F, V, F.
(b)F, V, V, F, V.
(c)V, F, V, F, F.
(d)F, F, V, F. V.
(e)V, F, F, V, V.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(c)
Resolução comentada

Com $m=300\text{ g}$:

1ª (V): aquecer o gelo de $-15\,°\text{C}$ a $0\,°\text{C}$ e fundi-lo exige

$$Q_1=300\cdot0{,}5\cdot15=2250\text{ cal},\qquad Q_2=300\cdot80=24000\text{ cal},\qquad Q_1+Q_2=26250\text{ cal}$$

2ª (F): as 2250 cal são absorvidas (e não cedidas) pelo gelo.

3ª (V): durante a fusão, a temperatura permanece constante em $0\,°\text{C}$.

4ª (F): a passagem de sólido a líquido é a fusão. Condensação é a passagem de vapor a líquido.

5ª (F): para levar a água de $0\,°\text{C}$ a $100\,°\text{C}$ ainda são necessárias $Q_3=300\cdot1\cdot100=30000\text{ cal}$, de modo que o total é

$$26250+30000=56250\text{ cal}\neq41250\text{ cal}$$

Q21
Óptica — Espelhos — Imagens em espelhos esféricos

Uma pessoa olha para um espelho e vê a sua imagem virtual, direita e em tamanho maior do que o seu tamanho real.

Na situação descrita acima, o espelho no qual a pessoa vê a sua imagem deve ser

(a)côncavo, e a pessoa deve estar localizada entre o centro de curvatura do espelho e o foco.
(b)convexo, e a pessoa deve estar localizada entre o vértice do espelho e o foco.
(c)côncavo, e a pessoa deve estar localizada sobre o centro de curvatura do espelho.
(d)convexo, e a pessoa deve estar localizada sobre o foco do espelho.
(e)côncavo, e a pessoa deve estar localizada entre o vértice do espelho e o foco.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(e)
Resolução comentada

Uma imagem virtual, direita e maior que o objeto só é formada por espelho côncavo, com o objeto entre o foco e o vértice. O espelho convexo sempre forma imagem virtual, direita e menor.

Entre o centro de curvatura e o foco, ou sobre o centro, o espelho côncavo forma imagem real e invertida, e com o objeto sobre o foco não há formação de imagem (os raios refletidos saem paralelos).

Q22
Termologia — Propagação do calor — Garrafa térmica

Garrafas térmicas “ideais” podem ser chamadas de recipientes adiabáticos. São frascos de paredes duplas entre as quais há vácuo. As faces dessas paredes que estão frente a frente são espelhadas.

De acordo com as informações anteriores e seus conhecimentos sobre Termodinâmica, assinale a alternativa que contempla, correta e respectivamente, a função do recipiente adiabático, do vácuo entre as duas paredes e o espelhamento das paredes.

(a)Impedir trocas de calor entre os sistemas que separa; evitar a irradiação; evitar a dilatação do vidro.
(b)Impedir trocas de temperatura entre os sistemas que separa; evitar a convecção; evitar a irradiação.
(c)Impedir trocas de temperatura entre os sistemas que separa; evitar a condução e a irradiação; evitar a condução e a convecção.
(d)Impedir trocas de calor e temperatura entre os sistemas que separa; evitar a irradiação; evitar a condução e a convecção.
(e)Impedir trocas de calor entre os sistemas que separa; evitar a condução e a convecção; evitar a irradiação.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(e)
Resolução comentada

Um recipiente adiabático impede trocas de calor entre o interior e o exterior (calor é energia em trânsito, e temperatura é uma propriedade do corpo).

O vácuo entre as paredes elimina a condução e a convecção, que precisam de meio material. Já a irradiação (ondas eletromagnéticas) não precisa de meio e atravessa o vácuo, por isso as faces são espelhadas: a superfície espelhada reflete a radiação, reduzindo essa troca.

Q23
Ondulatória — Ondas e acústica — Conceitos gerais

Analise as afirmativas abaixo e identifique aquelas que estão corretas.

I) Quando uma onda sonora se propaga em meios diferentes como o ar, a água e um trilho de aço a freqüência se conserva.

II) A respeito de um ultra-som, podemos afirmar que pode sofrer reflexão, como no caso do sonar, mas não pode refratar-se.

III) A altura de um som é caracterizada pela freqüência.

IV) As ondas, ao se propagarem, transportam energia sem que ocorra o transporte de matéria.

V) Um observador que se aproxima de uma sirene ligada percebe diminuição na intensidade sonora.

Estão corretas as afirmativas

(a)II, III e IV.
(b)III, IV e V.
(c)I, II e III.
(d)I, III e IV.
(e)II, IV e V.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(d)
Resolução comentada

I (verdadeira): a frequência é determinada pela fonte e não muda na passagem entre meios (variam a velocidade e o comprimento de onda).

II (falsa): o ultrassom, como qualquer onda, também sofre refração.

III (verdadeira): a altura (grave ou agudo) é a qualidade do som associada à frequência.

IV (verdadeira): uma onda transporta energia sem transportar matéria.

V (falsa): ao se aproximar da fonte, a intensidade percebida aumenta, pois a intensidade diminui com o quadrado da distância à fonte.

Q24
Óptica — Lentes e espelhos — Imagens e meio em que estão inseridos

Considerando os seus conhecimentos sobre Óptica Geométrica, analise as afirmativas abaixo.

I) Uma imagem ampliada de um objeto real pode ser conjugada por uma lente de bordas finas de vidro, quando imerso no ar.

II) Uma imagem real de um objeto real pode ser obtida tanto com uma lente convergente como com um espelho côncavo.

III) Uma imagem ampliada pode ser conjugada por um espelho convexo.

IV) Uma imagem obtida através do uso de lentes delgadas ou grossas têm sempre as mesmas características, independentemente do meio em que estão inseridas.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

(a)I e IV.
(b)II, III e IV.
(c)IV.
(d)II e III.
(e)I e II.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(e)
Resolução comentada

I (verdadeira): uma lente de vidro de bordas finas, no ar, é convergente, e forma imagem ampliada (virtual, com o objeto entre o foco e a lente, ou real com o objeto entre $f$ e $2f$).

II (verdadeira): a lente convergente e o espelho côncavo formam imagens reais de objetos reais (com o objeto além do foco).

III (falsa): o espelho convexo dá sempre imagem virtual, direita e menor.

IV (falsa): o comportamento de uma lente depende do índice de refração do meio: a mesma lente de vidro pode ser convergente no ar e divergente em um meio de índice maior que o do vidro.

Q25
Termologia — Calorimetria — Equilíbrio térmico em calorímetro

Num calorímetro ideal, são colocados três corpos X, Y e Z, que possuem diferentes temperaturas iniciais. Depois de um certo tempo, verifica-se que os corpos estão em equilíbrio térmico e que os corpos X e Y tiveram suas temperaturas aumentadas.

Com base no enunciado acima e em seus conhecimentos sobre Termologia, conclui-se que

(a)o corpo Z cedeu calor para o corpo X e recebeu calor do corpo Y.
(b)a temperatura do corpo Z também aumentou.
(c)o corpo Z recebeu calor do corpo X e cedeu calor para o corpo Y.
(d)os corpos X e Y cederam calor para o corpo Z.
(e)a temperatura do corpo Z diminui.
(f)I.R.

Gabarito oficial

(e)
Resolução comentada

Num calorímetro ideal, a soma dos calores trocados é nula: $Q_X+Q_Y+Q_Z=0$.

Como as temperaturas de X e de Y aumentaram, os dois receberam calor ($Q_X>0$ e $Q_Y>0$). Então $Q_Z=-(Q_X+Q_Y)<0$: Z cedeu calor, e sua temperatura diminuiu até a temperatura de equilíbrio.

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