Física e Química A
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1. Responde às seguintes questões.
Num dia de inverno, a temperatura no exterior é de - 3ºC e a temperatura no interior de um apartamento é de 24ºC. Uma das janelas do apartamento tem dimensões 1,5 m × 1,2 m, com vidro de 5,0 mm de espessura. As condutividades térmicas do vidro e do ar são, respetivamente, 0,8 W m-1K-1 e 0,023 W m-1K-1.
a) Determina a energia transferida por condução térmica através dessa janela durante uma hora.
b) Sendo o ar um mau condutor térmico, porque é que a casa arrefece mais depressa com a janela aberta?
c) Se fossem instalados vidros duplos, cada um com 2,0 mm de espessura e com uma folga de ar de 1,0 mm de espessura, a taxa de perda de calor seria maior, menor ou igual? Justifica.
2. Considera materiais bons e maus condutores de calor e seleciona a opção correta.
Um bom isolador térmico terá…
a) elevada condutividade térmica e elevada capacidade térmica mássica. b) baixa condutividade térmica e baixa capacidade térmica mássica. c) elevada condutividade térmica e baixa capacidade térmica mássica. d) baixa condutividade térmica e elevada capacidade térmica mássica.
3. Responde às seguintes questões.
Para que a temperatura de um determinado corpo, de massa 500 g, aumente de 25°C para 30°C, é necessário fornecer-lhe 580 J de energia sob a forma de calor.
a) De que depende a energia que é libertada ou absorvida por um corpo sob a forma de calor? b) O que entendes por capacidade térmica mássica de uma substância?
c) Determina a capacidade térmica mássica da substância de que é feito o corpo.
4. Seleciona a opção correta.
Considera dois corpos de substâncias diferentes mas com igual massa.
Quando se transfere a mesma quantidade de energia para ambos os corpos, o que sofre maior elevação de temperatura é o que tem…
a) menor densidade. b) maior volume.
c) maior capacidade térmica mássica. d) menor capacidade térmica mássica.
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5. Completa as frases com as opções corretas.
A entalpia de ____________ corresponde à energia que é necessário fornecer ao gelo para provocar a __________ de 1 mol de água ___________.
A entalpia de ______________ corresponde à energia que é necessário fornecer à água ____________ para provocar a _____________ de uma mol de água líquida.
6. Responde à seguinte questão.
O gráfico representa o calor absorvido por dois corpos sólidos, X e Y, de iguais massas, em função da temperatura. Calcula a relação entre a capacidade térmica mássica do corpo X e do corpo Y.
7. Seleciona a opção correta.
Misturaram-se 100 g de água a 60°C com igual massa de gelo fundente, obtendo-se um sistema homogéneo a 0ºC.
Dados: cágua líquida = 4,18×103 J kg-1°C
A variação de entalpia de fusão do gelo é de… a) ΔH = 2,51 x 103 J kg-1.
b) ΔH = 2,51 x 105 J kg-1.
c) ΔH = 0 J kg-1.
d) ΔH = - 2,51 x 103 J kg-1.
8. Responde à seguinte questão.
Calcula a energia necessária para fundir 300 g de gelo, à temperatura de -10°C e pressão atmosférica normal.
Dados:
cgelo = 2100 J kg-1 °C-1
Lfusão= 3,34×105 J kg-1
9. Responde à seguinte questão.
O gráfico representa a variação de temperatura, ao longo do tempo, de 200 g de um líquido, que foi totalmente vaporizado.
Sabendo que foram fornecidos 80 kJ de energia para
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10. Responde às seguintes questões.
Num coletor solar aproveita-se a radiação solar para o aquecimento da água. Este é constituído por:
Uma caixa fechada, contendo canos de cobre na forma de serpentina; Uma placa pintada de preto fosco;
Uma tampa de vidro transparente.
Para uma intensidade de radiação solar de 8,0 W/dm2 e uma área de absorção de energia igual a
10 m2, verificou-se que 50 kg de água aumentaram a sua temperatura de 25°C para 80°C numa
hora. (cágua = 4,18×103 J kg-1°C)
a) Indica a função da tampa de vidro transparente.
b) Calcula a quantidade de energia que é absorvida pela água, por hora.
11. Responde às seguintes questões.
O aproveitamento de energia solar faz-se com o recurso a coletores solares. a) Explica por que razão a superfície do coletor virada para o sol é preta. b) Justifica a utilização do cobre nos tubos de um coletor solar.
12. Considera a aplicação da Segunda Lei da Termodinâmica aos coletores solares e classifica as seguintes afirmações em verdadeiras (V) ou falsas (F).
a) A energia útil do sistema diminui durante a transferência de energia do coletor para a água do depósito.
b) O rendimento do processo de transferência de energia é inferior a 100% pelo que não há conservação de energia.
c) Não havendo transferência de energia para o ar envolvente, haveria maior transferência de energia do coletor para o fluido circulante.
d) A variação da energia interna resulta do somatório da energia transferida como calor e como radiação.
13. Seleciona a opção que completa corretamente a frase. A 1.ª Lei da Termodinâmica…
a) traduz a lei da conservação da energia nos sistemas mecânicos.
b) traduz a lei da conservação da energia nos sistemas mecânicos e nos termodinâmicos. c) traduz a lei da conservação da energia nos sistemas termodinâmicos.
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14. Seleciona a opção que completa corretamente a frase.
De acordo com a 1.ª Lei da Termodinâmica…
a) a variação da energia interna de um sistema isolado é nula.
b) a energia de um sistema só pode variar por transferência de energia sob a forma de trabalho. c) a energia de um sistema só pode variar por transferência de energia sob a forma de calor.
15. Responde às seguintes questões.
A uma seringa que contém um dado gás, é fornecida uma energia de 2,0×104 J. Durante o
aquecimento, o gás expande exercendo, sobre o êmbolo da seringa, uma força que corresponde à realização de um trabalho de 6,0×103 J sobre a vizinhança.
a) Qual foi a variação da energia interna do sistema?
b) Indica, justificando, se a energia interna aumentou ou diminuiu.
16. Responde à seguinte questão.
Explica por que razão um urso deitado sobre o gelo o pode fundir, mas não consegue extrair dele energia para se aquecer.
17. As máquinas a vapor são exemplos de máquinas térmicas que operam de acordo com a
Segunda Lei da Termodinâmica.
Classifica as seguintes afirmações em verdadeiras (V) ou falsas (F).
a) A energia fornecida pela caldeira é transferida na totalidade para o condensador, através da realização de trabalho na turbina.
b) A energia fornecida pela caldeira é totalmente utilizada para produzir trabalho na turbina. c) Ao longo do processo, a energia interna do vapor de água mantém-se constante.
d) Parte da energia fornecida pela caldeira realiza trabalho na turbina e outra parte é cedida ao sistema de refrigeração.
18. Responde às seguintes questões.
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a) Identifica o valor da energia disponibilizada, por segundo, pelo vento. b) Indica o valor da energia dissipada, por segundo, no aerogerador. c) Identifica qual o valor da energia útil que o aerogerador disponibiliza.
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1.
a) 2,8×107 J
b) O vidro impede o estabelecimento de correntes de convecção entre o interior e o exterior da casa. Com a janela aberta pode haver transferência de energia por convecção: o ar mais quente da casa vai sendo substituído pelo ar mais frio do exterior.
c) Menor. Embora a espessura total da janela seja a mesma, a condutividade térmica do ar é menor do que a do vidro. Isto significa que a folga de ar no vidro duplo diminui a corrente térmica que atravessa a janela.
2. d) 3.
a) Depende da sua capacidade térmica mássica.
b) Quando expressa em J kg-1ºC-1, corresponde à energia necessária para elevar em 1ºC a
temperatura de um quilograma de uma substância. c) 232 J kg-1ºC-1
4. d)
5. fusão; fusão; sólida; vaporização; líquida; vaporização 6. cM = 7 cN
7. b)
8. 1,06×105 J 9. 4,0×105 J kg-1 10.
a) O vidro é transparente à maior parte da radiação incidente mas é opaco à radiação infravermelha que é emitida pela placa coletora, minimizando as perdas de energia e provocando o efeito estufa.
b) 1,15×107 J 11.
a) O preto absorve todas as radiações visíveis.
b) O cobre facilita a transferência de energia por condução.
12. a) V; b) F; c) F; d) F 13. c) 14. a) 15. a) 200 J b) 40%
16. Tendo em conta a 2.ª lei da termodinâmica, os processos espontâneos ocorrem no sentido
do aumento da entropia do Universo, logo como o urso está a uma temperatura superior do que o gelo, a transferência de energia dá-se do urso para o gelo e não ao contrário.
17. a) F; b) F; c) V; d) V 18. a) 12500 J b) 10000 J c) 2500 J d) 20%
