Questões de Física da Fundação para o Vestibular da Universidade Estadual Paulista (VUNESP)

A primeira metade do século XIX foi um período de grande debate sobre o conceito de calor. Entre as contribuições para esse debate, destaca-se a do engenheiro americano Rumford. Quando era responsável pela perfuração de canos de canhão, percebeu que o aquecimento, tanto da broca quanto da água que envolvia o cilindro do canhão, parecia ser proporcional ao trabalho empregado na tarefa. Tal observação levou-o a

• A.

  introduzir o modelo de calor como energia, o que aperfeiçoou a idéia do calórico, segundo a qual, o calor seria um fluido desprovido de massa.

• B.

  introduzir o modelo cinético de calor que, em oposição à idéia de calor como substância, contribuiu para a sua compreensão como energia.

• C.

  formalizar uma nova teoria do calor, em oposição à idéia predominante na época, comprovando a conservação da energia nos processos mecânicos e térmicos.

• D.

  a descobrir uma importante relação entre energia mecânica e térmica, o que explicava o movimento a partir do aquecimento das partículas subatômicas.

• E.

  uma nova compreensão da relação entre massa e energia, em que uma pode ser convertida em outra, garantindo a conservação de ambas.

Muitos são os fatores que influenciam o clima de uma região. No Brasil, país de dimensões continentais, as diferentes variáveis climáticas como temperatura, precipitação, umidade e insolação podem ser muito diferentes de uma região para outra. O gráfico apresenta valores da temperatura média, ao longo do ano, em duas cidades brasileiras.

Tendo em vista apenas efeitos associados a propriedades térmicas dos materiais, as duas cidades representadas nesses gráficos por X e por Y poderiam ser, respectivamente,

• A.

  Cuiabá e Fortaleza, tendo em conta a alta capacidade térmica das massas de água do mar.

• B.

  Cuiabá e Fortaleza, tendo em conta a alta capacidade térmica da areia na costa litorânea.

• C.

  Cuiabá e Fortaleza, tendo em conta a alta condutividade térmica da terra e da areia.

• D.

  Fortaleza e Cuiabá, tendo em conta o elevado calor específico da água do mar.

• E.

  Fortaleza e Cuiabá, tendo em conta a alta condutividade térmica da água do mar.

Muitas vezes, ao anunciar a possibilidade de chuvas em certo local, as previsões meteorológicas as associam à chegada de frentes frias, ou seja, de deslocamentos de ar a baixas temperaturas. A associação das precipitações de chuvas a essas frentes deve-se ao fato de que

• A.

  a umidade trazida pelo ar frio, na presença do ar quente e seco local, provoca sua condensação, causando as precipitações.

• B.

  com a entrada de ar frio, o ar da região, já a baixa temperatura, torna-se supersaturado, gerando chuvas.

• C.

  a massa de ar frio, ao chegar à região, encontra vapor d´água na atmosfera local, usualmente mais quente, contribuindo para sua condensação e precipitação.

• D.

  a massa de ar frio trazida pela frente tende a subir em direção a camadas mais altas da atmosfera, provocando sua condensação e gerando chuvas.

• E.

  o deslocamento de ar a baixas temperaturas cria uma zona de baixa pressão logo acima da superfície do solo, provocando correntes de convecção que geram as chuvas.

É comum não conseguirmos abrir a porta de um freezer ou refrigerador logo após ter sido fechada. Para tornar a abri-la é necessário aguardar um pouco.

São dadas as seguintes explicações para esse fato:

I. Ao abrirmos a porta, a temperatura no interior do freezer aumenta, diminuindo o volume de ar em seu interior, de modo que devemos exercer uma pressão maior ao abrila, até que o volume aumente com a entrada de ar por sucção através da borracha de vedação.
II. Ao fecharmos a porta do freezer, o ar externo que havia entrado é resfriado, resultando em uma pressão do lado de fora maior que dentro, diferença que vai se reduzindo aos poucos pela sucção do ar externo através da borracha de vedação.
III. Com a porta aberta, a temperatura no interior do freezer aumenta, ocasionando maior troca de calor com o ambiente e reduzindo as correntes de convecção em seu interior, o que reduz sua pressão interna até que o equilíbrio térmico novamente se restabeleça.

Dentre essas justificativas, está(ão) correta(s)

• A.

  I, apenas.

• B.

  II, apenas.

• C.

  III, apenas.

• D.

  I e II, apenas.

• E.

  I, II e III.

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.