Questões de Física do ano 2007

Em um forno de microondas, é colocada uma vasilha contendo 2 litros de água, à temperatura ambiente de aproximadamente 20ºC. Na sua máxima potência, observa-se que a água ferve em cerca de 15 minutos e, na mínima potência, em cerca de 30 minutos. Pode-se concluir que tal forno opera em um intervalo de potência próximo de

• A.

  175 W – 350 W.

• B.

  175 W – 500 W.

• C.

  350 W – 700 W.

• D.

  500 W – 750 W.

• E.

  750 W – 1 500 W.

Em uma aula de Física, um professor sugeriu o seguinte experimento: uma tira de borracha é presa em um anel circular em torno de um eixo, como ilustra a figura. Um foco de luz incandescente (lâmpada ou lanterna potente) é aproximado somente de uma das metades do aro.

O experimento ilustra o princípio de funcionamento de uma máquina térmica

• A.

  adequadamente, pois o sistema recebe calor de uma fonte quente, cede calor ao ambiente e produz trabalho mecânico continuamente.

• B.

  adequadamente, pois o sistema recebe energia na forma de trabalho mecânico, tendo sua energia interna variada em cada ciclo pelo calor trocado com o ambiente.

• C.

  parcialmente, pois o sistema recebe calor de uma fonte quente e realiza trabalho mecânico, mas não opera em ciclo.

• D.

  impropriamente, pois o sistema recebe calor de uma fonte quente, tem sua energia interna variada, mas não realiza trabalho mecânico.

• E.

  impropriamente, pois o trabalho mecânico realizado às custas de troca de calor não produz energia elétrica.

Em uma máquina a vapor, a água aquecida em uma caldeira pela queima de um combustível ferve a alta pressão. O vapor formado é conduzido por uma tubulação até uma turbina, produzindo a rotação de suas hélices. Em seguida, é resfriado em uma serpentina até se condensar completamente. A água é então bombeada novamente para a caldeira, reiniciando o ciclo. O diagrama PV representa as transformações ocorridas no ciclo completo.

O trecho do diagrama representado por LM corresponde à etapa ocorrida

• A.

  na caldeira.

• B.

  no condensador.

• C.

  na turbina.

• D.

  na bomba.

• E.

  no motor.

• A.

  135.

• B.

  675.

• C.

  1 350.

• D.

  6 750.

• E.

  13 500.

Pode-se obter energia elétrica a partir de energia solar por muitos diferentes processos. Um deles está esquematizado a seguir.

Os retângulos representados por I, II, III e IV podem corresponder, respectivamente, aos seguintes fenômenos ou dispositivos:

• A.

  coletor solar, combustão, turbina e motor elétrico.

• B.

  combustão, irradiação, turbina e gerador.

• C.

  fotossíntese, combustão, máquina térmica e gerador.

• D.

  fotossíntese, máquina térmica, gerador e motor elétrico.

• E.

  irradiação, máquina térmica, vaporização e gerador.

Para dimensionar a demanda energética de uma pequena indústria de fundição de ferro, estimou-se a quantidade de energia requerida para fundir as cerca de 10 toneladas desse metal, por mês, desde uma temperatura ambiente, de 20oC em média, até sua temperatura de fusão.

Dadas as propriedades do ferro, apresentadas no quadro, podese estimar que a quantidade de energia mensal necessária apenas para fundi-lo seria, aproximadamente, igual a

• A.

  23 600 kWh.

• B.

  2 850 kWh.

• C.

  1 800 kWh.

• D.

  236 kWh.

• E.

  55 kWh.

A energia produzida nas usinas geradoras de eletricidade é transmitida sob tensões bastante elevadas, sendo a voltagem de saída nos geradores aumentada para cerca de 100 000 V ou mais, para depois ser reduzida nos centros de consumo. O motivo dessa elevação de voltagem é

• A.

  aumentar a resistência elétrica dos cabos de transmissão, reduzindo os riscos de choques.

• B.

  aumentar a resistência elétrica dos cabos de transmissão, reduzindo as dissipações de energia.

• C.

  diminuir a corrente elétrica nos fios de transmissão, reduzindo a energia térmica dissipada.

• D.

  diminuir a corrente elétrica nos fios de transmissão, reduzindo os riscos de curto-circuito.

• E.

  aumentar a potência nos geradores da usina, fornecendo maior quantidade de energia.

Em uma residência, parte do circuito elétrico é alimentado por tensão de 220 V e protegido por um disjuntor (fusível, em residências mais antigas) com especificação de 35 A. Quando o chuveiro e outros aparelhos são ligados simultaneamente, usualmente o disjuntor interrompe o circuito (cai a chave). Uma proposta adequada para solucionar o problema é

• A.

  trocar o disjuntor por outro de 50 A, de modo a suportar uma corrente elétrica maior.

• B.

  refazer a instalação, separando o circuito do chuveiro daqueles dos demais aparelhos de 220 V.

• C.

  trocar o chuveiro por outro de menor voltagem nominal, de modo a reduzir sua resistência.

• D.

  refazer a instalação do chuveiro, substituindo os fios de ligação por outros mais finos.

• E.

  cortar parte do resistor do chuveiro, diminuindo sua resistência elétrica e potência.

A uma parte do circuito de uma residência estão ligados um ferro elétrico de 750 W, uma máquina de lavar roupa de 600 W, uma lâmpada de 100 W e duas lâmpadas de 60 W. Considere os dados da tabela:

Identifique qual a escolha mais apropriada de fio e de disjuntor (ou fusível) para o circuito descrito, quando alimentado por tensão de 110 V:

• A.

  fio 14 e disjuntor de 10 A.

• B.

  fio 14 e disjuntor de 15 A.

• C.

  fio 16 e disjuntor de 10 A.

• D.

  fio 16 e disjuntor de 15 A.

• E.

  fio 16 e disjuntor de 20 A.

Uma lâmpada incandescente comum é composta basicamente de um fio de tungstênio encerrado em um bulbo de vidro contendo um gás nobre, mais freqüentemente o argônio. A principal razão para o uso do gás nobre é

• A.

  reagir quimicamente com o tungstênio, produzindo luminosidade e calor.

• B.

  aumentar a resistência elétrica do filamento, impedindo seu aquecimento excessivo.

• C.

  evitar o aquecimento excessivo do tungstênio, evitando sua fusão.

• D.

  evitar a combustão do filamento, garantindo o funcionamento contínuo da lâmpada.

• E.

  reduzir a temperatura do filamento, aumentando o tempo de vida e potência da lâmpada.