Curiosidades sobre a física

- Durante muito tempo - de Aristóteles até Newton - o que hoje entendemos por Física era chamado de "filosofia natural". A física moderna, essencialmente experimental e matemática, desenvolveu-se graças ao aperfeiçoamento dos instrumentos de observação, a elaboração de teorias e a reunião de leis dispersas num todo coerente, com definições e princípios claramente formulados

- Estudar física desenvolve o raciocínio, estimula a imaginação e a criatividade. Dificilmente alguém ligado a esse estudo fica restrito a esse campo mas cria asas e circula por muitos outros, contribuindo com certeza para a cidadania dos indivíduos (deve ser por isso que o curso superior de Física é considerado o mais difícil do Brasil)

- A velocidade da luz no vácuo é de exatamente 299.792,548km/s, usualmente arredondada para 300.000km/s.
- A luz gasta exatos 8 minutos e 17 segundos para sair do sol e chegar à Terra.
- A terra gira com velocidade de aproximadamente 1.600km/h e em sua órbita em volta do sol a mais de 107km/h.
- A taxa de raios que atingem a superfície da terra é de cerca de 100 por segundo.
- Anualmente 1000 pessoas são vítimas de raios.
- A idade da Terra é de 4,56 bilhões de anos, a mesma do Sol e da Lua.
- Uma pulga ao saltar tem aceleração vinte vezes maior que o lançamento de um ônibus espacial.
- A ausência de gravidade no espaço impede que um astronauta arrote.
- Galileu inventou, em 1607, o termômetro.
- O universo contém mais de 10 bilhões de galáxias.
- Cerca de um quatrilhão de neutrinos provenientes do Sol passaram através do seu corpo enquanto você lia esta frase.
- O Big-Bang que gerou o universo provoca interferências na sua TV até hoje.

EXERCÍCIO

01.  A fusão de uma substância pura, sob pressão constante, é uma transformação:  

a) endotérmica e isocórica

b) endotérmica e isotérmica

c) exotérmica e isométrica

d) exotérmica e isotérmica

e) n.d.a.     

02. (FMSC-SP) A formação de gelo no inverno constitui um fator que:  

a) dificulta a continuação da queda de temperatura;

b) favorece a queda de temperatura;

c) não se pode prever como irá influir no clima;

d) não tem influência na queda de temperatura;

e) torna os efeitos do inverno muito mais rigorosos.     

03. (PUC-MG) Para fundir 100g de gelo a 0ºC, precisa-se 8000 cal e, para aquecer de 10ºC 100g de água, precisa-se de 1000 cal. Quantas calorias serão necessárias para transformar 200g de gelo a 0ºC em água a 20ºC?   

a) 10 000 cal

b) 20 000 cal 

c) 30 000 cal

d) 26 000 cal

e) 36 000 cal   

Para as questões 04 e 05  

Um cubo de 1,0kg de gelo acha-se no interior de um recipiente de alumínio, de massa 2,0kg, ambos inicialmente a -10°C. Através de um aquecedor com potência de 1,0kW, o gelo é aquecido, transformando-se em vapor a 100°C, sob pressão normal.  

Dados: Calor específico sensível do gelo = 0,50 cal/g°C 

            Calor específico sensível da água = 1,0 cal/g°C 

            Calor específico sensível do alumínio = 0,215 cal/g°C 

            Calor específico latente de fusão do gelo = 80 cal/g 

            Calor específico latente de vaporização da água = 539 cal/g 

            Equivalente mecânico da caloria = 4,18 J/cal  

04. Nessa transformação, a quantidade de calor fornecida ao sistema é de, aproximadamente:  

a) 156kcal

b) 593kcal 

c) 771 kcal

d) 829 kcal

e) 1000 kcal     

05. Nesta transformação, o aquecedor deverá permanecer ligado por aproximadamente:  

a) 8,0 min

b) 15 min

c) 28 min

d) 54 min

e) 96 min     

06. (UNIP-SP) O calor específico latente de fusão do gelo é de 80 cal/g. Para fundir uma massa de gelo de 80g, sem variação de temperatura, a quantidade de calor latente necessária é de: 

a) 1,0 cal

b) 6,4 cal

c) 1,0 kcal

d) 64 kcal

e) 6,4. 10³cal    

07. (FUVEST - FGV - SP) Dispõe-se de água a 80°C e gelo a 0°C. Deseja-se obter 100gramas de água a uma temperatura de 40°C (após o equilíbrio), misturando água e gelo em um recipiente isolante e com capacidade térmica desprezível. Sabe-se que o calor específico latente de fusão do gelo é 80 cal/g e o calor específico sensível da água é 1,0 cal/g°C. A massa de gelo a ser utilizada é:  

      a) 5,0g

      b) 12,5g

      c) 25g

      d) 33g

      e) 50g     

08. Considere um copo contendo uma massa M de água pura, à temperatura de 20°C. Um bloco de gelo de massa 50g e a uma temperatura de -20°C é colocado dentro da água do copo. Admita que o sistema gelo-água esteja isolado termicamente do ambiente externo e que o copo tenha capacidade térmica desprezível. 

São dados: (1) Calor específico sensível do gelo = 0,50 cal/g°C  

                  (2) Calor específico sensível da água = 1,0 cal/g°C  

                  (3) Calor específico latente de fusão do gelo = 80 cal/g  

Sabendo que a temperatura final de equilíbrio térmico é de 10°C, concluímos que M é igual a:  

      a) 2,5 . 10²g

      b) 4,0 . 10²g

      c) 4,5 . 10²g

      d) 5,0 . 10²g

      e) 1,0 . 10³g     

09. (ITA) Num dia de calor, em que a temperatura ambiente era de 30°C, João pegou um copo com volume de 200cm³ de refrigerante à temperatura ambiente e mergulhou nele dois cubos de gelo de massa 15g cada um. Se o gelo estava à temperatura de -4,0°C e derreteu-se por completo e supondo que o refrigerante  tem o mesmo calor específico sensível da água, a temperatura final da bebida de João ficou sendo aproximadamente de: 

Dado: densidade absoluta da água = 1,0 g/cm³  

      a) 0°C

      b) 12°C

      c) 15°C

      d) 20°C

      e) 25°C     

10. (EN - RJ) Uma barra de gelo de massa 100g a -20°C é colocada num recipiente com 15g de água líquida a 10°C. Sabe-se que o calor específico sensível do gelo vale 0,55 cal/g°C, o calor específico latente de fusão do gelo, 80 cal/g e o calor específico sensível da água líquida, 1,0 cal/g°C. A temperatura de equilíbrio será, em °C, igual a:  

      a) -10

      b) 0

      c) +10

      d) +20

      e) n.d.a.

Resolução:

01 - B	02 - A	03 - B	04 - C	05 - D
06 - E	07 - C	08 - D	09 - C	10 - B

EXEMPLO:

Um bloco de gelo de massa igual a 300 g encontra-se a 0°C. Para que todo gelo se derreta, obtendo água a 0°C, são necessárias 24.000 cal. Determine o calor latente de fusão do gelo.

Resolução

Durante toda a mudança de fase a temperatura é constante, logo o calor é latente.

Q=m.L

24000 = 300 . L

L = 24000 / 300

L = 80 cal/g

Resposta: 80 cal/g

CALOR LATENTE

Calor que provoca a mudança do estado fisico (fase)

Q = m X l                L = q/m

L = Calor latente
 " quantidade de calor, por unidade de massa,necessaria para provocar a mudança de fase"

LFgelo = 80 cal/g
LVgelo = 540 cal/g
LSH2O= - 80 cal/g
LCvapor = - 540 cal/g (condensação)

CAPACIDADE TERMICA

Propriedade que um corpo apresenta em resistir a variação de temperatura, mesmo submetido a uma fonte de calor.

C = Q/DELTA O

Se a variação da temperatura sobe a capacidade termia diminui e vice versa,

Ex:

Q = 100 CAL

DELTA O ¹ = 10 C

DELTA O² = 40 C

C¹ = Q/ DELTA O¹

C¹ = 100/10

C¹ = 10 CAL/C

C² = Q/DELTA O ²

C² = 100/40

C² = 2,5 CAL/C

EXERCÍCIO

01. (FUVEST) Um ser humano adulto e saudável consome, em média, uma potência de 120J/s. Uma “caloria alimentar” (1kcal) corresponde, aproximadamente, a 4,0 x 10³J. Para nos mantermos saudáveis, quantas “calorias alimentares” devemos utilizar, por dia, a partir dos alimentos que ingerimos?  

a) 33

b) 120

c) 2,6x10³ 

d) 4,0 x10³

e) 4,8 x10⁵       

02. (MACKENZIE) Uma fonte calorífica fornece calor continuamente, à razão de 150 cal/s, a umadeterminada massa de água. Se a temperatura da água aumenta de 20ºC para 60ºC em 4 minutos, sendo o calor especifico sensível da água 1,0 cal/gºC, pode-se concluir que a massa de água aquecida, em gramas, é:  

a) 500

b) 600

c) 700

d) 800

e) 900       

03. (UFPR) Durante o eclipse, em uma das cidades na zona de totalidade, Criciúma-SC, ocorreu uma queda  de temperatura de 8,0ºC. (Zero Horas – 04/11/1994) Sabendo que o calor específico sensível da água é 1,0 cal/gºC, a quantidade de calor liberada por 1000g de água, ao reduzir sua temperatura de 8,0ºC, em cal, é:  

a) 8,0

b) 125

c) 4000

d) 8000

e) 64000      

04. (UFSE) A tabela abaixo apresenta a massa m de cinco objetos de metal, com seus respectivos calores específicos sensíveis c. 

METAL	c(cal/gºC)	m(g)
Alumínio	0,217	100
Ferro	0,113	200
Cobre	0,093	300
Prata	0,056	400
Chumbo	0,031	500

O objeto que tem maior capacidade térmica é o de: 

a) alumínio

b) ferro

c) chumbo

d) prata

e) cobre     

05. (MACKENZIE) Um bloco de cobre (c = 0,094 cal/gºC) de 1,2kg é colocado num forno até atingir o equilíbrio térmico. Nessa situação, o bloco recebeu 12 972 cal. A variação da temperatura sofrida, na escala Fahrenheit, é de: 

a) 60ºF 

b) 115ºF  

c) 207ºF 

d) 239ºF

e) 347ºF  

06. (MACKENZIE) Quando misturamos 1,0kg de água de água (calor específico sensível = 1,0cal/g°C) a 70° com 2,0kg de água a 10°C, obtemos 3,0kg de água a:  

      a) 10°C

      b) 20°C

      c) 30°C

      d) 40°C

      e) 50°C   

07. (UFSM - RS) Um corpo de 400g e calor específico sensível de 0,20cal/g°C, a uma temperatura de 10°C, é colocado em contato térmico com outro corpo de 200g e calor específico sensível de 0,10cal/g°C, a uma temperatura de 60°C. A temperatura final, uma vez estabelecido o equilíbrio térmico entre os dois corpos, será de:  

      a) 14°C

      b) 15°C

      c) 20°C

      d) 30°C

      e) 40°C   

08. (FUVEST) Num calorímetro contendo  200g de água a 20°C coloca-se uma amostra de 50g de um metal a 125°C. Verifica-se que a temperatura de equilíbrio é de 25°C. Desprezando o calor absorvido pelo calorímetro, o calor específico sensível desse metal, em cal/g°C, vale:  

      a) 0,10

      b) 0,20

      c) 0,50

      d) 0,80

      e) 1,0   

09. (VEST - RIO - RJ) Um confeiteiro, preparando um certo tipo de massa, precisa de água a 40°C para obter melhor fermentação. Seu ajudante pegou água da torneira a 25°C e colocou-a para aquecer num recipiente graduado de capacidade térmica desprezível. Quando percebeu, a água fervia e atingia o nível 8 do recipiente. Para obter a água na temperatura de que precisa, deve acrescentar, no recipiente, água da torneira até o seguinte nível:   

      a) 18

      b) 25

      c) 32

      d) 40

      e) 56   

10. (PUCCAMP) Uma barra de cobre de massa 200g é retirada do interior de um forno, onde estava em equilíbrio térmico, e colocada dentro de um recipiente de capacidade térmica 46cal/°C que contém 200g de água a 20°C. A temperatura final de equilíbrio é de 25°C. A temperatura do forno, em °C, é aproximadamente igual a: Dado: C_Cu = 0,03 cal/g°C  

      a) 140

      b) 180

      c) 230

      d) 280

      e) 300

Resolução:

01 - C	02 - E	03 - D	04 - E	05 - C
06 - C	07 - C	08 - B	09 - D	10 - C

IV UNIDADE- CALORIMETRIA

Conceito:

É o estudo das medidas do calor.

Tipos de Calor:

- Calor Sensivel

-Calor Latente

Caloria(cal)

Unidade de medida do calor.

Relação: Caloria/ Joule

               1 cal= 4,2 J

Calor Sensível:

É o calor que provoca a variação da temperatura.

Equação fundamental da Calorimetria:

                                                                 Q = M x C x Delta O

Q = Quantidade de Calor(energia) / cal

M = massa / g

Delta O = Variação de temperatura / celsiu

C = Calor especifico(depende da substancia)