Termologia

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“Em algum lugar, alguma coisa incrível está esperando para ser descoberta.”

Carl Sagan

Termologia

LISTA 47 – TRANSMISSÃO DO CALOR

01. (UNESP)

Por que o deserto do Atacama é tão seco?

A região situada no norte do Chile, onde se localiza o deserto do Atacama, é seca por natureza. Ela sofre a influência do Anticiclone Subtropical do Pacífico Sul (ASPS) e da cordilheira dos Andes. O ASPS, região de alta pressão na atmosfera, atua como uma “tampa”, que inibe os mecanismos de levantamento do ar necessários para a formação de nuvens e/ou chuva. Nessa área, há umidade perto da costa, mas não há mecanismo de levantamento. Por isso não chove. A falta de nuvens na região torna mais intensa a incidência de ondas eletromagnéticas vindas do Sol, aquecendo a superfície e elevando a temperatura máxima. De noite, a Terra perde calor mais rapidamente, devido à falta de nuvens e à pouca umidade da atmosfera, o que torna mais baixas as temperaturas mínimas. Essa grande amplitude térmica é uma característica dos desertos.

(Ciência Hoje, novembro de 2012. Adaptado.)

Baseando-se na leitura do texto e dos seus conhecimentos de processos de condução de calor, é correto afirmar que o ASPS____________________ e a escassez de nuvens na região do Atacama ___________________.

As lacunas são, correta e respectivamente, preenchidas por

(A) favorece a convecção – favorece a irradiação de calor

(B) favorece a convecção – dificulta a irradiação de calor

(D) permite a propagação de calor por condução – intensifica o efeito estufa

(E) dificulta a convecção – dificulta a irradiação de calor

02. (UNICAMP) Um isolamento térmico eficiente é um constante desafio a ser superado para que o homem possa viver em condições extremas de temperatura. Para isso, o entendimento completo dos mecanismos de troca de calor é imprescindível.

Em cada uma das situações descritas a seguir, você deve reconhecer o processo de troca de calor envolvido.

I. As prateleiras de uma geladeira doméstica são grades vazadas, para facilitar fluxo de energia térmica até o congelador por […]

II. O único processo de troca de calor que pode ocorrer no vácuo é por […].

III. Em uma garrafa térmica, é mantido vácuo entre as paredes duplas de vidro para evitar que o calor saia ou entre por [….].

Na ordem, os processos de troca de calor utilizados para preencher as lacunas corretamente são:

a) condução, convecção e radiação.

b) condução, radiação e convecção.

c) convecção, condução e radiação.

d) convecção, radiação e condução.

03. (FUVEST) Um contêiner com equipamentos científicos é mantido em uma estação de pesquisa na Antártida. Ele é feito com material de boa isolação térmica e é possível, com um pequeno aquecedor elétrico, manter sua temperatura interna constante, Ti = 20°C, quando a temperatura externa é Te = – 40°C. As paredes, o piso e o teto do contêiner têm a mesma espessura, L = 26 cm, e são de um mesmo material, de condutividade térmica k = 0,05 J/(s.m.°C). Suas dimensões internas são 2 x 3 x 4 m³. Para essas condições, determine:

a) a área A da superfície interna total do contêiner;

b) a potência P do aquecedor, considerando ser ele a única fonte de calor;

c) a energia E, em kWh, consumida pelo aquecedor em um dia.

Note e adote:

A quantidade de calor por unidade de tempo (Φ) que flui através de um material de área A, espessura L e condutividade térmica k, com diferença de temperatura DT entre as faces do material, é dada por: Φ = kADT/L

04. (ENEM) Em um experimento, foram utilizadas duas garrafas PET, uma pintada de branco e a outra de preto, acopladas cada uma a um termômetro. No ponto médio da distância entre as garrafas, foi mantida acesa, durante alguns minutos, uma lâmpada incandescente. Em seguida, a lâmpada foi desligada. Durante o experimento, foram monitoradas as temperaturas das garrafas: a) enquanto a lâmpada permaneceu acesa e b) após a lâmpada ser desligada e atingirem equilíbrio térmico com o ambiente.

A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em comparação à da branca, durante todo experimento, foi

a) igual no aquecimento e igual no resfriamento

b) maior no aquecimento e igual no resfriamento.

c) menor no aquecimento e igual no resfriamento.

d) maior no aquecimento e menor no resfriamento.

e) maior no aquecimento e maior no resfriamento.

05. (FUVEST) Um fabricante de acessórios de montanhismo quer projetar um colchão de espuma apropriado para ser utilizado por alpinistas em regiões frias. Considere que a taxa de transferência de calor ao solo por uma pessoa dormindo confortavelmente seja 90 kcal/hora e que a transferência de calor entre a pessoa e o solo se dê exclusivamente pelo mecanismo de condução térmica através da espuma do colchão. Nestas condições, o gráfico representa a taxa de transferência de calor, em J/s, através da espuma do colchão, em função de sua espessura, em cm.

Considerando 1 cal = 4 J, a menor espessura do colchão, em cm, para que a pessoa durma confortavelmente é

(A) 1,0.

(B) 1,5.

(D) 2,8

(E) 3,9

06. (UNICAMP) Os dados mostrados no gráfico da questão são referentes à temperatura da água (T) em função da profundidade (d). Considere um volume cilíndrico de água cuja base tem área A = 2 m², a face superior está na superfície a uma temperatura constante T_A e a face inferior está a uma profundidade d a uma temperatura constante T_B, como mostra a figura a seguir. Na situação estacionária, nas proximidades da superfície, a temperatura da água decai linearmente em função de , de forma que a taxa de transferência de calor por unidade de tempo (Φ), por condução da face superior para a face inferior, é aproximadamente constante e dada por , em que k = 0,6 W/mºC é a condutividade térmica da água. Assim, a razão é constante para todos os pontos da região de queda linear da temperatura da água mostrados no gráfico apresentado.

Utilizando as temperaturas da água na superfície e na profundidade d do gráfico e a fórmula fornecida, conclui-se que, na região de queda linear da temperatura da água em função de d, Φ é igual a

a) 0,03 W.

b) 0,05 W.

c) 0,40 W.

d) 1,20 W.

07. (FAMERP) A exposição do corpo humano a baixas temperaturas pode causar danos à saúde. Por esse motivo, surfistas utilizam roupas especiais quando praticam seu esporte em águas

muito frias. A função dessas roupas é

(A) transferir calor do meio ambiente para o corpo.

(B) armazenar calor e fornecê-lo de volta ao corpo.

(D) estimular a produção de calor pelo corpo.

(E) facilitar a dissipação do calor produzido pelo corpo.

08. (SANTA CASA) Os tecidos do corpo humano possuem diferentes capacidades de transmitir calor. O coeficiente de condutibilidade térmica da vale 3,8 J/(m · s · ºC) e o da gordura subcutânea tem valor 1,9 J/(m · s · ºC). A relação entre a quantidade de calor que flui por 1 cm² de pele de espessura 1,0 mm a cada segundo (Φ_P) e a quantidade de calor que flui por 1 cm² de gordura subcutânea de espessura 8,0 mm a cada segundo (Φ_G), quando submetidos à mesma diferença de temperatura, é

(A) Φ_P = 4 Φ_G

(B) Φ_P = 16 Φ_G

(D) Φ_P = 2 Φ_G

(E) Φ_P = 8 Φ_G

09. (FAMERP 2022) Considere o trecho da música “De mais ninguém”, de Arnaldo Antunes e Marisa Monte.

“… É o meu lençol, é o cobertor

É o que me aquece sem me dar calor…”

Do ponto de vista da termodinâmica e considerando que o termo “me aquece” corresponda a “manter aquecido”, pode-se dizer que esse trecho da música está

(A) correto, pois a utilização de cobertores e lençóis faz com que a capacidade térmica do corpo humano aumente, aumentando a temperatura do corpo.

(B) incorreto, pois a utilização de cobertores e lençóis faz com que a capacidade térmica do corpo humano diminua, diminuindo a temperatura do corpo.

(C) incorreto, pois a utilização de cobertores e lençóis faz com que o calor específico do corpo humano diminua, diminuindo a temperatura do corpo.

(D) correto, pois cobertores e lençóis são fontes de calor que podem aquecer o corpo humano.

(E) correto, pois cobertores e lençóis funcionam como isolantes térmicos que dificultam a perda de calor do corpo humano para o ambiente.

10. (ENEM 2022) Alguns recipientes de cozinha apresentam condutividade térmica apropriada para acondicionar e servir alimentos. Assim, os alimentos acondicionados podem manter a temperatura, após o preparo, por um tempo maior. O quadro contém a condutividade térmica (k) de diferentes materiais utilizados na produção desses recipientes.

Considerando recipientes de mesma espessura, qual o material recomendado para manter o alimento aquecido por um maior intervalo de tempo?

a) I

b) II

c) III

d) IV

e) V

Respostas

1- C

2- D

a) A = 52m²

b) P = 6,0 x10²W

c) E = 14,4kWh

4- E

5- B

6- A

7- C

8- B

9- E

10- E