FATEC 2013.2 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Leia o texto para responder às questões de números 03 a 05.

Como fazíamos sem água tratada

Essencial para os seres vivos, a água é ao mesmo tempo responsável pela transmissão de muitas doenças, algumas até fatais. Cientes desse paradoxo, os habitantes do antigo Egito desenvolveram princípios básicos que foram usados durante séculos por vários povos para deixar a água pura. O principal deles era a fervura, ainda hoje um jeito seguro para garantir a potabilidade da água. Os líderes recomendavam que o líquido fosse fervido sobre o fogo, esquentado sob o sol ou aquecido com um pedaço de ferro em brasa mergulhado dentro de um recipiente com água.

Em Roma, no século I a.C., o arquiteto Marcus Vitruvius Pollio levantou questões sobre a distribuição da água: sendo uma bebida vital, era preciso levá-la limpa às casas abastadas e às fontes públicas, onde os mais pobres se abasteciam. Vitruvius também se preocupou com a qualidade dos canos, estabelecendo que eles deveriam ser de cerâmica, em vez de chumbo, para diminuir o risco de a água ser contaminada por metais pesados.

O primeiro tratamento de água em massa foi realizado em Londres, a partir de 1829. A atenção à pureza foi redobrada quando se confirmou, no meio do século XIX, que a água transmitia a cólera. O tratamento tornou-se obrigatório em muitas cidades, e uma das técnicas mais comuns passou a ser a cloração para deixar a água pronta para consumo.

Atualmente, a água da torneira, além de matar a sede, ganhou também a função de prevenir as cáries devido ao acréscimo de flúor.

(Daniel Cardoso, revista Aventuras na História, editora Abril, março de 2013. Adaptado)

De acordo com o texto, para se deixar a água pura, “os líderes recomendavam que o líquido fosse fervido sobre o fogo (I), esquentado sob o Sol (II) ou aquecido com um pedaço de ferro em brasa mergulhado dentro de um recipiente com água (III)”.

Na sequência que aparece no texto, podemos afirmar que, em cada uma das maneiras destacadas no trecho como (I), (II) e (III), a água recebe energia térmica, inicialmente por

A água líquida e o gelo apresentam densidades volumétricas diferentes. Ao colocar um recipiente com água num congelador, após certo tempo, ela se solidificará, sua massa permanecerá constante e seu volume se alterará.

Quando colocamos 100 g de água líquida num congelador, ao transformar-se em gelo, seu volume

Considere as densidades: água líquida, 1,00 g/cm³; gelo, 0,92 g/cm³.

Esportes de aventura têm cada vez mais se popularizado e profissionais desse ramo, ao mesmo tempo em que atuam como guias turísticos, fazem um trabalho de conscientização ambiental. Um desses esportes é o rafting, que consiste basicamente em um grupo de pessoas descer uma corredeira dentro de um bote inflável.

Certa vez, a guia Camile, treinando para um rali de aventura, pediu ao seu amigo Matteo que medisse a velocidade média do bote utilizado por ela em um certo trecho do rio. Matteo, como bom estudante de Física, observou que a trajetória do bote era paralela às margens, e que sua velocidade de descida em relação às margens era de 8 m/s.

Supondo que essa situação não sofresse alteração e considerando a velocidade constante em todo o trecho do rali com extensão de 36 km, Camile e seu grupo percorreriam, descendo o rio, o trajeto em, aproximadamente,

O funcionamento de um chuveiro elétrico depende de um resistor elétrico interno, cuja função é transferir calor para a água que passa por dentro do chuveiro. O resistor elétrico sofre aquecimento após a passagem de uma corrente elétrica $i$, devido a uma diferença de potencial $U$. A potência elétrica $P$ do chuveiro está relacionada com a energia dissipada pelo resistor por efeito joule durante certo intervalo de tempo. Portanto, quanto maior a potência elétrica dissipada, maior o aquecimento da água e maior o consumo de energia elétrica do chuveiro.

Sabendo-se que potência e corrente elétricas são grandezas físicas diretamente proporcionais, podemos afirmar que a intensidade da corrente elétrica nominal que passa por um resistor elétrico de um chuveiro cujos valores nominais são 5 400 W e 220 V é, em ampère, aproximadamente,

Uma determinada pesquisa teve como objetivo principal analisar a utilização de chuveiros elétricos e o conforto que ofereciam aos seus usuários. Para isso, anotaram-se os seguintes valores médios aproximados:

• Número de banhos observados: 1 625;
• Temperatura média da água que entra no chuveiro: 18 °C;
• Temperatura média da água que sai do chuveiro: 38 °C;
• Tempo médio de cada banho: 10 min;
• Vazão média do chuveiro: 0,06 L/s.

(sites.unifra.br/Portals/35/Artigos/2004/41/parametros.pdf Acesso em: 01.02.2013. Adaptado)

A relação entre a quantidade de energia transferida para que uma porção de água mude a sua temperatura é dada por $Q=m\cdot c\cdot\Delta\theta$. Sendo assim, baseando-se nos dados apresentados, podemos concluir que a quantidade de energia total dissipada pelo chuveiro durante um banho será, em kcal,

Dados: o calor específico da água: 1,0 cal/g°C; densidade da água: 1,0 kg/L.

Como funciona uma usina nuclear?

A fissão dos átomos de urânio dentro das varetas do elemento combustível aquece a água que passa pelo reator a uma temperatura de 320 graus Celsius. Para que não entre em ebulição – o que ocorreria normalmente aos 100 graus Celsius – esta água é mantida sob uma pressão 157 vezes maior que a pressão atmosférica.

O gerador de vapor realiza uma troca de calor entre as águas de um primeiro circuito e as águas de um circuito secundário, os quais são independentes entre si. Com essa troca de calor, as águas do circuito secundário se transformam em vapor e movimentam a turbina, que, por sua vez, aciona o gerador elétrico.

(eletronuclear.gov.br/Saibamais/Espa%C3%A7odoConhecimento/Pesquisaescolar/EnergiaNuclear.aspx Acesso em: 15.02.2013. Adaptado)

Usando como base apenas o texto apresentado, identificam-se, independentemente da ordem, além da energia nuclear, três outros tipos de energia:

Uma área profissional que tem tido muita oferta de trabalho é a exploração do petróleo no fundo do mar. Para se efetuar uma exploração petrolífera, é necessária uma pesquisa sísmica. Essa pesquisa é como uma ultrassonografia da região oceânica, pois permite reconhecer e mapear as várias camadas que constituem o subsolo marinho.

Para isso, um navio emite, por meio de canhões de ar comprimido à alta pressão, ondas sonoras. Essas ondas comportam-se de maneira diferente em meios de propagação diferentes (sólidos, líquidos mais densos, líquidos menos densos, gases etc.), produzindo, assim, uma mudança de velocidade na propagação da onda. No oceano, essa mudança de velocidade depende basicamente da salinidade, da temperatura e da densidade do meio.

Desta forma, comparando-se os dados gerados e recebidos com o retorno dessas ondas sonoras (sísmicas), é possível a confirmação da existência de reservas de óleo e gás no subsolo marinho e da distância destas do nível da superfície do mar (profundidade).

<isiengenharia.com.br/wordpress/wp-content/uploads/2011/06/pre-sal_01.jpg> Acesso em: 10.04.2013. Original colorido.

A figura 1 apresenta quatro camadas: pré-sal, sal, pós-sal e água, sendo que o petróleo (a mancha escura na parte inferior da figura 1) encontra-se incrustado na rocha do pré-sal.

Suponha, para esse caso, que as densidades ($d$) dessas camadas na região explorada obedecessem à relação:

$d_{\text{ÁGUA}}

e que as condições de pressão, temperatura e salinidade do oceano nessa região em análise fossem consideradas normais, ou seja, causando pouca variação na velocidade da onda sonora.

Desta forma, em relação às velocidades das ondas sonoras e aos pontos destacados no gráfico, representado na figura 2, podemos afirmar que