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01/11/2018

Física 2. Temperatura e Calor (Módulo 8)

 EXERCÍCIOS
1. Em um sistema de aquecimento domiciliar, a água é enviada aos radiadores a 70 °C e sai dos radiadores a 35 °C. O sistema deve ser substituído por outro no qual o vapor d’água a uma pressão de 1 atm se condensa nos radiadores, e o vapor condensado deixa os radiadores a 34 °C. Quantos quilogramas de vapor fornecerão o mesmo calor que foi fornecido por 0,9 kg de água quente no primeiro sistema? (cágua = 4190 J/(kg*K), Lv = 2256*103 J/kg)
A resposta correta é: 0,052.

2. Uma caixa de massa igual a 25,2 kg e calor específico igual a 3593 J/kg · K escorrega para baixo por uma rampa inclinada 58,8° abaixo da horizontal. O comprimento da rampa é 6,9 m. Se a caixa estava inicialmente em repouso no topo da rampa e sua velocidade na base é igual a 2,9 m/s, uma quantidade de calor igual ao trabalho realizado pelo atrito sobre a caixa será absorvida pela caixa. Qual será a variação de temperatura da caixa, em 10−2°C? Obs: g = 9.8 m/s2.
A resposta correta é: 1,49.

3. Em uma fria manhã de sábado (11 °C), uma piloto enche de combustível o seu avião até completar sua capacidade máxima de 106,4 L. Antes de voar no domingo pela manhã, quando a temperatura é novamente igual a 11 °C, ela verifica o nível do combustível e nota que existem somente 105,1 L de gasolina nos tanques. Ela conclui que a temperatura no sábado se elevou e a gasolina transbordou. Qual foi a temperatura máxima (em °C) atingida pelo combustível na tarde de sábado? O coeficiente de dilatação volumétrica da gasolina é igual a 9,5 × 10-4 K-1, o do alumínio é 7,2 × 10-5 K-1, e o tanque é de alumínio.
A resposta correta é: 24,9.

4. Um fogão de cozinha elétrico tem paredes com área total igual a 1,7 m2 e um isolante com uma camada de fibra de vidro de espessura igual a 3 cm. A superfície interna da fibra de vidro possui temperatura igual a 224 °C e a superfície externa está a 33° C. A condutividade térmica da fibra de vidro é 0,040 W/m · K. Qual é a taxa de transferência de calor através do isolante, supondo que ele possa ser tratado como uma placa com área total igual a 1,7 m2?
A resposta correta é: 432,9.

5. Como resultado de uma elevação de temperatura de 30,0 °C, uma barra com uma fissura no seu centro empena para cima. Se a distância fixa L0  for 3,56 m e o coeficiente de dilatação linear da barra for α=0.000025 1/, determine a elevação x do centro da barra em cm.
A resposta correta é: 6,9.  

6. Qual deve ser a velocidade inicial, em m/s, de uma bala de chumbo a uma temperatura de 21,3 °C para que o calor produzido quando ela atinge o repouso seja o suficiente para causar sua fusão à uma temperatura de 327 °C. Considere o calor especifico do chumbo igual a 130 J/kg K e o calor latente de fusão igual 24,5 kJ/kg. Divida o valor por 10.
A resposta correta é: 35,8.

7. Um pendulo de Foucault consiste em uma esfera de latão (αl=0,00002 1/) com um diâmetro de 35,0 cm suspenso por um cabo de aço (αa=0,000012 1/) de 10,5 m de comprimento (ambas as medições efetuadas a 20 °C). Devido a um descuido de projeto, a esfera oscilante passa rente ao chão, apenas 2,0 mm de distância, quando a temperatura é 18,1°C. Em que temperatura a esfera começa a tocar no chão, em graus Celsius?
A resposta correta é: 33,1.

8. Uma pesada barra de latão possui duas projeções ligadas em suas extremidades, como mostra a figura. Dois fios finos de aço amarrados entre as projeções estão apenas levemente esticados (sem nenhuma tensão) quando o sistema está a 30 °C. Qual é a tensão de dilatação nos fios de aço, em unidades de 108 Pa, quando a temperatura do sistema se eleva até 110 °C? (Ysteel = 20*1010 Pa, αsteel = 1.2*10-5, αbrass = 2*10-5)
A resposta correta é: 1,28.
9. Um relógio de pêndulo deve fazer um ‘tique’ de um segundo para cada oscilação do pêndulo de uma extremidade até a outra (dois ‘tiques’ para cada período completo) Um dado relógio de pêndulo mantém o tempo corretamente a uma temperatura de 21 °C. O eixo do pêndulo é feito de aço e sua massa pode ser desprezada em comparação com a massa do peso na extremidade do pêndulo. Em quantos segundos o pêndulo estará adiantado um dia depois de quando ele for esfriado até 12 °C? (αsteel = 1.2*10-5 K-1)
A resposta correta é: 4,7.

10. Um asteróide com um diâmetro de 10 km e uma massa de 8,2 × 1015 kg cai sobre a Terra à velocidade de 5,4 km/s, aterrissando no Oceano Pacífico. Se 1,0% da energia cinética do asteróide é utilizada na vaporização da água do oceano (suponha uma temperatura inicial da água de 2,2 °C), qual a massa de água, em unidades de 1015 kg, que será vaporizada pela colisão? (cágua = 4190 J/(kg*K), Lv = 2256 × 103  J/kg)
A resposta correta é: 0,45.

11. Calcule a única temperatura em que as escalas A e B coincidem. (Ponto de fusão da água: 11 em A, 2 em B. Ponto de ebulição da água: 173 em A, 115 em B)
A resposta correta é: -18,76.

12. A temperatura de um prego aumenta quando cravado em uma placa. Supondo que 60% da energia cinética fornecida por um martelo de 1,8 kg com velocidade de 7,80 m/s seja transformada em calor para o prego e não exista fluxo de calor para fora do prego, qual o aumento de temperatura de um prego de alumínio (cA=0.91103J/(kgK)) de massa 6,3 g após 14 batidas, em °C.
A resposta correta é: 80,2.

13. Um técnico mede o calor específico de um líquido não identificado introduzindo um resistor elétrico no seio do líquido. A energia elétrica é convertida no calor transferido ao líquido durante 113 s a uma taxa constante de 93 W. A massa do líquido é 0,52 kg, e sua temperatura cresce de 15,24 °C até 20,71 °C. Calcule o calor específico médio do líquido nesse intervalo de temperatura, em J/(kgK). Suponha que não haja perda de calor nem para o ambiente nem para o recipiente que contém o líquido.
A resposta correta é: 3694,6.

14. Os rebites de alumínio usados na construção de aviões são feitos com um diâmetro ligeiramente maior do que o diâmetro do buraco, e resfriados com ‘gelo seco’ (CO2 sólido) antes de serem colocados nos respectivos buracos. Sabendo que o diâmetro de um buraco é 8,7 mm, qual deve ser o diâmetro em mm de um rebite a 29 °C para que seu diâmetro fique igual ao do buraco quando o rebite for esfriado até -98 °C, a temperatura do gelo que será usado? Suponha que o coeficiente de dilatação permaneça constante. (αalumínio=2,4×10−5K−1)
A resposta correta é: 8,73.

15. Um vaso cujas paredes são termicamente isoladas contém 1,85 kg de água e 0,50 kg de gelo, tudo a 0 °C. Um tubo proveniente de um aquecedor que produz vapor de água em ebulição na pressão atmosférica é colocado no interior da água. Quantos gramas de vapor d’água devem condensar no interior do vaso (também na pressão atmosférica) para fazer a temperatura do sistema chegar até 22 °C? Despreze o calor transferido para o recipiente. (cgelo = 2100 J/(kg*K), cágua = 4190 J/(kg*K), Lf = 334*103 J/kg, Lv = 2256*103 J/kg)
A resposta correta é: 148,5.

16.Um cientista fornece calor a uma amostra sólida de 1,2 kg à taxa de 10768 J/min ao mesmo tempo em que registra a sua temperatura em função do tempo. Com esses dados, ele faz um gráfico igual ao mostrado na Figura. Qual é o calor latente de fusão desse sólido, em J/K? Divida o resultado por 1000.
A resposta correta é: 13,46. 

17. Um bloco de 0,6 kg de um metal desconhecido, que esteve na água fervente por vários minutos, é rapidamente colocado dentro de um copo de isopor (isolante) contendo 0,94 kg de água à temperatura ambiente (16 °C). Depois de esperar e mexer delicadamente por 5,0 min, você observa que a temperatura da água alcançou o valor constante de 28 °C. Supondo que o isopor absorva uma quantidade desprezível de calor e que nenhum calor seja perdido para o ambiente, qual é o calor específico do metal? (cÁgua = 4190 J/kg)
A resposta correta é: 1094,1.

EXERCÍCIOS RESOLVIDOS


3 comentários:

  1. Quando será postada as resoluções?

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  2. coloquem as resoluções, pelamor de deus. Minha vida depende disso

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  3. a 11 é assim:
    (Ta - 11)/(173-11) = (Tb - 2)/(115 -2)

    aí é só fazer Ta = Tb e substituir

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