Provas Anteriores | PAVE XI — 1ª Etapa

Q26

Termologia — Calorimetria — Equilíbrio térmico de misturas de água

Após um dia estressante de trabalho, nada melhor para relaxar que um banho de imersão em uma banheira. Considerando que temos na banheira 100 litros de água a temperatura ambiente de 20 ⁰C, será necessário acrescentar certa massa de água em ebulição, para que o banho fique a uma temperatura de 37 ⁰C, adequada para o relaxamento.

Considerando a pressão atmosférica de 1 atm e sendo a massa específica da água de 1 kg/litro e o seu calor específico igual a 1 cal/g ⁰C, a massa de água em ebulição acrescentada na banheira, admitindo desprezível as perdas de calor para o ambiente e o valor absorvido pela banheira, é, aproximadamente, igual a

(a)270 litros.

(b)27 litros.

(c)46 litros.

(d)460 litros.

(e)73 litros.

(f)I.R.

Gabarito oficial

(b)

Resolução comentada

A água “em ebulição” a $1\text{ atm}$ está a $100\ ^\circ\text{C}$ (líquida). A massa de água da banheira é $m_1=100\text{ L}\cdot1\text{ kg/L}=100\,000\text{ g}$. Em um sistema isolado, $\sum Q=0$:

$$m_1\,c\,(37-20)+m_2\,c\,(37-100)=0$$

$$m_2=\frac{100\,000\cdot17}{63}\approx2{,}7\cdot10^{4}\text{ g}\approx27\text{ kg}$$

Como a massa específica da água é $1\text{ kg/L}$, isso corresponde a cerca de $27$ litros.

Q27

Óptica — Refração — Imagem de objeto submerso

O conhecimento do fenômeno da refração da luz é de fundamental importância para a compreensão das bases do funcionamento de alguns instrumentos ópticos.

Considerando o fenômeno da refração da luz e, tendo um objeto colocado a certa profundidade, dentro da água, analise as afirmativas.

I) Os raios luminosos provenientes do objeto quando passam da água para o ar, aproximam-se da normal.

II) A imagem formada a partir do objeto na água, vista por um observador que está fora da água (no ar), é virtual, pois forma-se no ponto de encontro dos prolongamentos dos raios refratados.

III) O ângulo formado pelo raio incidente e a normal é sempre igual ao ângulo formado entre a normal e o raio refratado.

Está(ão) correta(s)

(a)apenas a I e a II.

(b)apenas a I e a III.

(c)apenas a II.

(d)apenas a II e a III.

(e)apenas a III.

(f)I.R.

Gabarito oficial

(c)

Resolução comentada

I (falsa): ao passar da água ($n$ maior) para o ar ($n$ menor), os raios se afastam da normal.

II (verdadeira): os raios refratados divergem ao sair da água, e o observador vê a imagem no ponto de encontro dos seus prolongamentos, que é uma imagem virtual (mais próxima da superfície que o objeto).

III (falsa): esses ângulos só são iguais na reflexão. Na refração vale a Lei de Snell, $n_1\,\text{sen}\,\theta_1=n_2\,\text{sen}\,\theta_2$, e os ângulos diferem (exceto na incidência normal).

Q28

Termologia — Mudanças de fase — Curva de resfriamento (calor cedido)

O gráfico abaixo representa a curva de resfriamento de 20 g de uma substância “A” que, inicialmente, se encontra no estado de vapor, sob pressão constante de 1 atm.

Gráfico da temperatura (°C) em função do calor cedido (cal): resfria de 80 °C a 50 °C até 420 cal, patamar em 50 °C até 7420 cal, resfria até 0 °C em 8320 cal, patamar em 0 °C até 11520 cal e resfria até −10 °C em 11640 cal

Com base no gráfico, temos que a quantidade de calor cedida necessária para condensar a substância, o calor específico da substância no estado líquido e o calor latente de solidificação da substância são, respectivamente, iguais a

(a)7000 cal; 0,9 cal/g⁰C; 160 cal/g.

(b)7420 cal; 0,7 cal/g⁰C; - 350 cal/g.

(c)7420 cal; 0,7 cal/g⁰C; 350 cal/g.

(d)7000 cal; 0,9 cal/g⁰C; - 160 cal/g.

(e)7420 cal; 0,9 cal/g⁰C; -160 cal/g.

(f)I.R.

Gabarito oficial

(d)

Resolução comentada

Condensação (patamar em $50\ ^\circ\text{C}$, de $420$ a $7420\text{ cal}$):

$$Q_{cond}=7420-420=7000\text{ cal}$$

Líquido (de $50\ ^\circ\text{C}$ a $0\ ^\circ\text{C}$, de $7420$ a $8320\text{ cal}$, ou seja, $900\text{ cal}$):

$$c=\frac{Q}{m\,\Delta\theta}=\frac{900}{20\cdot50}=0{,}9\text{ cal}/\text{g}\,^\circ\text{C}$$

Solidificação (patamar em $0\ ^\circ\text{C}$, de $8320$ a $11520\text{ cal}$, ou seja, $3200\text{ cal}$ cedidas por $20\text{ g}$):

$$|L_s|=\frac{3200}{20}=160\text{ cal}/\text{g}$$

Como o calor é cedido pela substância, o calor latente de solidificação tem sinal negativo: $L_s=-160\text{ cal/g}$. O calor de condensação é lido do gráfico como $7000\text{ cal}$.

Q29

Termologia — Dilatação térmica — Lâmina bimetálica

Os ferros elétricos utilizam lâminas bimetálicas (termostatos) para mantê-los a uma temperatura praticamente constante. As lâminas bimetálicas são constituídas por duas lâminas paralelas de metais diferentes, por exemplo, ferro e cobre, soldadas uma sobre a outra, conforme a figura. Quando essa lâmina bimetálica é aquecida, pela passagem de uma corrente elétrica, os metais se dilatam se curvando e fazendo com que o contato do termostato se desfaça e interrompa a passagem da corrente elétrica.

Lâmina bimetálica reta, com o ferro por cima e o cobre por baixo, e a mesma lâmina curvada para cima depois de aquecida

Com base no exposto acima, podemos afirmar que a lâmina bimetálica da figura, ao ser aquecida, se curva para cima porque

(a)o calor específico do cobre é maior que o do ferro.

(b)o coeficiente de dilatação térmica do ferro é maior que o do cobre.

(c)a condutibilidade térmica do cobre é maior que a do ferro.

(d)o coeficiente de dilatação térmica do cobre é maior que o do ferro.

(e)a condutibilidade térmica do cobre é menor que a do ferro.

(f)I.R.

Gabarito oficial

(d)

Resolução comentada

As duas lâminas sofrem a mesma variação de temperatura, mas se dilatam de modo diferente: $\Delta L=L_0\,\alpha\,\Delta\theta$.

A lâmina que mais se alonga fica no lado de fora da curva. Como a lâmina curva para cima, com o cobre por baixo, o cobre é o que mais se dilata, e então $\alpha_{cobre}>\alpha_{ferro}$.

Q30

Óptica — Espelhos esféricos — Natureza da imagem e posição do objeto

Um gato em frente a um espelho esférico vê a sua imagem conjugada nesse espelho como virtual, direita e maior.

Tendo em vista essas informações, pode-se afirmar que esse espelho é

(a)côncavo, e o gato encontra-se entre o centro de curvatura e o vértice do espelho.

(b)côncavo, e o gato encontra-se entre o foco e o vértice do espelho.

(c)côncavo, e o gato encontra-se sobre o foco do espelho.

(d)convexo, e o gato encontra-se entre o foco e o vértice do espelho.

(e)convexo, e o gato encontra-se entre o centro de curvatura e o vértice do espelho.

(f)I.R.

Gabarito oficial

(b)

Resolução comentada

O espelho convexo só forma imagens virtuais, direitas e menores. Uma imagem virtual, direita e maior só pode ser formada por um espelho côncavo.

No espelho côncavo, isso ocorre apenas quando o objeto está entre o foco e o vértice ($p

Q31

Ondulatória — Acústica — Qualidades fisiológicas do som

Um conjunto musical é formado por diferentes instrumentos sonoros, que harmonizam seus sons e produzem melodias agradáveis. Às vezes, por um defeito no sistema de som, ocorre um ruído desagradável aos nossos ouvidos, produzido por vibrações irregulares.

Em relação às qualidades fisiológicas do som, é correto afirmar que a altura do som

(a)está relacionada com a frequência da onda sonora, ou seja, quanto maior a frequência mais agudo é o som.

(b)está relacionada com a amplitude da onda sonora; quanto mais alto maior a amplitude.

(c)é a qualidade que nos permite distinguir um som forte de um som fraco.

(d)é a qualidade que nos permite distinguir os vários instrumentos de um conjunto musical.

(e)está relacionada com a intensidade da onda sonora; todo som alto tem grande intensidade.

(f)I.R.

Gabarito oficial

(a)

Resolução comentada

As qualidades fisiológicas do som são altura (relacionada à frequência: som agudo = alta frequência, som grave = baixa), intensidade (relacionada à amplitude: som forte ou fraco) e timbre (forma da onda, que distingue instrumentos).

Assim, “altura” não significa volume: ela se refere a quão agudo ou grave é o som, e quanto maior a frequência, mais agudo ele é.

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

Dados da prova