1

ESCOLA SECUNDÁRIA DE SANTA MARIA DA FEIRAFÍSICA E QUÍMICA A 11º ANOFicha de trabalho 13 Revisões de Física 10ºAno

1. Colocaram-se termómetros em quatro recipientes com água, como ilustra a figura seguinte.

Escolha a opção correcta.A – Os sistemas A e C têm a mesma energia interna.B – A energia interna do sistema A é igual à do C e a do B igual à do D.C – O sistema com maior energia interna é o D.D – A energia interna do sistema B é maior do que a do sistema C.

2. Das afirmações seguintes indique as verdadeiras.A – As fontes de energia renováveis têm como única vantagem o facto de não serem poluentesB – Um corpo a cair possui energia mecânica.C – O calor é a única energia transferida pela lâmpada que ilumina uma sala.D – Sempre que um sistema interactua com outro provocando movimento, há transferência de energia que é medida através da radiação.E – Entre dois corpos à mesma temperatura é possível transferir energia como trabalho.

3. Uma cafeteira eléctrica consome 6,0 x 105 J de energia eléctrica para aumentar a temperatura de uma certa quantidade de água. A repartição de energia, nesse processo, é a seguinte: 40 % é utilizada para aumentar a temperatura da água, 30 % para aumentar a temperatura da cafeteira e 30% para aumentar a temperatura do ar circundante. A cafeteira eléctrica contêm 400 g de água à temperatura de 18 ºC. c água = 4,18 x 10 3 J Kg -1 ºC -1

3.1 Seleccione a expressão que permite calcular a quantidade de energia que étransferida para a água.

A – 0,4 x 6,0 x 105 JB – ( 0,3+0,3) x 6,0 x 105 JC – ( 1 - 0,4) x 6,0 x 105 JD – 0,3 x 6,0 x 105 J

3.2 Qual o rendimento do processo?3.3 Calcule a energia dissipada no processo.3.4 Determine a que temperatura ficou a água.

2

4. A potência da radiação solar absorvida pela Terra é dada pela expressão: P = 0, 70 S! RT2

em que 0,70 é a fracção da radiação solar que contribui para o aumento da energia interna doplaneta, S = 1,36 x 109 w km-2 é a constante solar e RT = 6,4 x 106 m é o raio médio da Terra.4.1 Defina albedo de um planeta.4.2 Com base nos dados, indique qual é o albedo da Terra.4.3.Seleccione a alternativa que permite calcular, no Sistema Internacional, a potência daradiação solar absorvida pela Terra.

5. A importância do papel do Sol na evolução, ao da vida terrestre é desde há muito reconhecida.Na figura está esquematizado um balanço, o energético da Terra.

Classifique como verdadeira (V) ou falsa (F), cada uma das afirmações seguintes:A – A radiação solar que atinge a superfície da Terra situa-se apenas na zona visível doespectro electromagnético.B – A percentagem da radiação solar incidente que é reflectida é maior do que a que éabsorvida pela atmosfera e pelas nuvens.C – Aproximadamente metade da radiação solar incidente é absorvida pela superfícieterrestre.D – A intensidade máxima da radiação emitida pelo Sol ocorre na zona do infravermelhodo espectro electromagnético.E – A intensidade máxima da radiação emitida pela Terra ocorre na zona do visível doespectro electromagnético.F – A percentagem da radiação solar absorvida pela a atmosfera é superior a reflectidapor ela.G – Da radiação solar que atinge o planeta. 30% é reflectida para o espaço.H – Uma parte da radiação solar incidente é absorvida pela atmosfera, sendo a restanteradiação totalmente absorvida pela superfície terrestre.

3

(a)

(a)

(b)

(a)(b)

6. Seleccione a opção que contém os termos que devem substituir as letras (a) e (b),respectivamente.

6.1 A radiação térmica é a radiação ________ por um corpo que depende da sua _________.A – emitida … temperaturaB – absorvida … temperaturaC – reflectida … formaD – transmitida … velocidade

6.2 O comprimento de onda para o qual a intensidade da radiação é máxima é _____________ proporcional ______________ .

A – directamente … à temperaturaB – inversamente … à temperaturaC – directamente … ao quadrado da temperaturaD – inversamente … ao quadrado da temperatura

7. Um crescente número de pessoas procura as saunas por razões de saúde, de lazer e bem-estar.7.1 Numa sauna, a temperatura constante, uma pessoa sentada num banco de madeiraencosta-se a um prego de ferro mal cravado na parede. Essa pessoa tem a sensação deque o prego está mais quente do que a madeira, e esta está mais quente do que o ar.

Seleccione a alternativa que traduz a situação descrita.A – A temperatura do ar é superior à temperatura da madeira.B – O ferro é melhor condutor térmico do que a madeira.C – A temperatura do prego de ferro é superior à temperatura da madeira.D – O ar é melhor condutor térmico do que a madeira.

7.2 Identifique o principal processo de transferência de energia, que permite o aquecimentorápido de todo o ar da sauna, quando se liga o aquecedor apropriado.7.3 Quando se planeou a construção da sauna, um dos objectivos era que a temperatura dasauna diminuísse o mais lentamente possível depois de se desligar o aquecedor.

Seleccione a alternativa que contém os termos que devem substituir as letras (a) e (b),respectivamente, de modo a tomar verdadeira a afirmação seguinte.

Esse objectivo pode ser alcançado ___________ a espessura das paredes e escolhendo ummaterial, para a construção das paredes, com ________condutividade térmica.

A – …diminuindo…baixa…B – …aumentando…alta…C – …diminuindo…alta…D – …aumentando…baixa…

7.4 As toalhas utilizadas na sauna são colocadas num cesto, que é arrastado horizontalmente

2,0 m por acção de uma força Fr

, de intensidade 45 N, como mostra o esquema da figura.Admita que entre o cesto e o solo existe uma força de atrito Fa, de intensidade 10 N e o valordo peso do cesto é de 50N.

7.4.1 Represente todas as forças aplicadas no cesto.7.4.2 Determine a intensidade da força que o chão exerce no cesto.7.4.3 Calcule o trabalho da força aplicada no cesto.

4

8. Dos gráficos a seguir representados indique aquele que pode traduzir como varia aquantidade de energia por unidade de tempo como calor, Pc, através de uma barra condutoraem função do seu comprimento, l.

9. Das seguintes afirmações indique a(s) incorrecta(s).A – A variação de energia interna de um sistema pode ser detectada macroscopicamentepela variação de temperatura.B – A energia interna de um sistema é igual à quantidade de calor.C – O trabalho, o calor e a radiação são processos de transferência de energia entresistemas.D – Durante a fusão de uma substância a sua temperatura permanece constante.E – O aumento de temperatura de um sistema traduz o aumento de energia cinética médiadas partículas que o constituem.

10. O gráfico representado na figura traduz a energia fornecida por uma resistência eléctrica,colocada no interior de uma garrafa térmica que contém gelo e água líquida a 0º C, emfunção da temperatura.

10.1 Interprete o gráfico energia-temperatura que traduz oque se passa no interior da garrafa térmica durante operíodo em que há transferência de energia.10.2 Indique, justificando, qual o valor de energiatransferida durante a fusão do gelo.10.3 Calcule a massa do gelo colocada no interior dagarrafa térmica.10.4 Determine a massa de água colocada na garrafatérmica.

_ H fusão = 3,15 x 105 Jkg-1 c água = 4,185 KJ kg -1 ºC -1

11. Numa instalação solar de aquecimento de água para consumo doméstico, os colectoressolares ocupam uma área total de 4,0 m2. Em condições atmosféricas adequadas, aradiação solar absorvida por estes colectores e, em media, 800 W / m2. Considere umdep6sito, devidamente isolado, que contem 150 kg de água. Verifica-se que, ao fim de 12horas, durante as quais não se retirou água para consumo, a temperatura da água dodep6sito aumentou 30 ºC.

Calcule o rendimento associado a este sistema solar térmico.C água = 4,185 KJ kg -1 ºC -1

12.Considera as situações A e B e indica qual dos veículos possui maior valor energia cinética.A. Um carro com a massa de 500 kg desloca-se à velocidade de 15 m.s-1.B. Uma motorizada com a massa de 250 kg move-se à velocidade de 30 m.s-1.

13. Uma partícula cuja massa é de 20 g move-se numa trajectória rectilínea.a) Determina o trabalho realizado pela resultante das forças que actuam na partícula,

provocando a variação da velocidade de 10 m.s-1 para 20 m.s-1.b) Qual é a variação da energia cinética da partícula?

5

14. Um corpo rígido e indeformável de massa igual a 15 kg é elevado até uma altura de 20m, por intermédio de uma força constante vertical e de intensidade igual ao peso docorpo, num local onde podemos desprezar a resistência do ar.

a) Representa, vectorialmente, as forças exercidas no centro de massa do corpo,correspondente à posição final.

b) Calcula o trabalho realizado pelo peso do corpo.c) Qual é a energia transferida para o corpo durante a sua elevação?d) Determina o trabalho realizado pela resultante das forças que actuam sobre o centro de

massa desse corpo.

15. Um corpo com o peso de 30 N,é arrastado, desde o solo até à carroçaria de um veículode carga, ao longo de um plano inclinado sem atrito, de comprimento 1 m, atingindouma altura de 0,5 m (desprezar a resistência do ar).

a) Qual é a variação da energia potencial gravítica do corpo?b) Indica o valor do trabalho realizado pelo peso do corpo durante o deslocamento ao

longo do plano inclinado.

16. Uma partícula com massa de 200 mg é abandonada a 2 m do solo. Determina o valor davelocidade da partícula quando, durante a queda livre, está a 1 m do solo (Desprezar osatritos).

17. Um corpo de massa igual a 30 kg move-se, partindo do repouso, numa rampa comatrito, cuja altura é de 2 metros.

17.1. Qual é a energia mecânica dissipada, sabendo que o corpo chega ao solo comvelocidade de 3 m.s-1.

18. Das seguintes afirmações, seleccione a verdadeira.(A) Um corpo negro absorve toda a radiação incidente e não a emite.(B) A potência irradiada por um corpo só depende da área do corpo e da temperatura a que

este se encontra.(C) A potência irradiada por um corpo está relacionada com a natureza do corpo.(D) O poder emissor de um corpo depende da temperatura a que se encontra, da área

exposta e da natureza do corpo.(E) Na determinação da potência irradiada, a temperatura deve ser expressa em ºC.

6

19. Quando se fornece energia a uma substância, mantendo-se a pressão constante, nemsempre há aumento de temperatura. Observe o gráfico da figura, que representa comovaria a temperatura de uma amostra de água de massa, m, em kg, com a energia, E, quelhe é transferida, à pressão de 1 atm.

cágua líquida = 4200 J kg–1 K–1

∆Hfusão = 3,34 _ 105 J kg–1

cgelo = 2100 J kg–1 K–1

∆Hvaporização = 2,26 _ 106 J kg–1

19.1. Seleccione a alternativa correcta.(A) A energia recebida pela água na fase sólida (A_B) pode ser calculada pela expressão

E = 3,34 _ 105.m._1 J.(B) A energia recebida pela água durante a ebulição (D_E) pode ser calculada pela

expressãoE = 2,26 _ 106. m.100 J.

(C) A energia recebida pela água na fase líquida (C_D) pode ser calculada pela expressãoE = 4200 .m . 100 J.

(D) A energia recebida pela água durante a fusão (B_C) pode ser calculada pela expressãoE = 2100 . m. 100 J.

20. Considere as leis da Termodinâmica. Podemos afirmar que:(A) A 1ª Lei da Termodinâmica diz respeito ao equilíbrio térmico entre dois sistemas

postos em contacto a diferente temperatura.(B) A Lei Zero diz respeito à conservação da energia num sistema isolado.(C) A 2ª Lei da Termodinâmica diz-nos que a variação da energia interna de um sistema

não isolado é traduzida pela relação ΔU = W + Q + R.(D) A 2ª Lei da Termodinâmica diz-nos que a energia total do Universo é constante e a sua

entropia total está a aumentar continuamente.(E) A 1ª Lei da Termodinâmica diz-nos que num sistema isolado a energia interna do

sistema não é constante.

21. Um balão fechado contendo ar à temperatura ambiente foi introduzido em água quente.O aumento da energia interna do ar foi 200J.Considere desprezáveis as trocas de energia por radiação.

Seleccione o conjunto de valores que corresponde à transformação ocorrida:(A) W = 200J ; Q = 0J ; R = 0J ; ∆Ei = 200J

(B) W = 0J ; Q = 200J ; R = 0J ; ∆Ei = 200J

(C) W = 0J ; Q = -200J ; R = 0J ; ∆Ei = 0J

(D) W = 200J ; Q = -200J ; R = 0J ; ∆Ei = 0J

(E) W = -200J ; Q = 200J ; R= 0J ; ∆E = 200J

7

22. Duas massas iguais de água e óleo são aquecidas no mesmo intervalo de tempo e com amesma fonte de energia. A capacidade térmica mássica do óleo é 1,96 x 103 J kg-1 ºC-1 ea capacidade térmica da água é 4,1855 x 103 J kg-1 ºC-1. Podemos afirmar que:

(A) Nesse intervalo de tempo, a água sofre maior elevação de temperatura.(B) Nesse intervalo de tempo ambos sofrem igual elevação de temperatura.(C) Se a elevação de temperatura da água for de 10 ºC, a elevação de temperatura do óleo

será de, aproximadamente, 21 ºC.(D) Se a elevação de temperatura da água for de 10 ºC, a elevação de temperatura do óleo

será de, aproximadamente, 39,9 ºC.(E) Se a água e o óleo experimentassem igual elevação de temperatura, a massa de óleo

teria de ser obrigatoriamente menor que a massa de água.

23. Um corpo negro, à temperatura de 300 K, radia 1x105 J durante 100s. Determine:

a) A potência radiada.b) A intensidade total da radiação emitida neste intervalo de tempo.c) A área do corpo.

24. Considere o gráfico da figura, que representa aintensidade luminosa irradiada por três corpos emfunção do comprimento de onda.

Ordene os corpos por ordem crescente de temperaturae justifique a sua resposta com base nos valores daintensidade luminosa e comprimento de onda (_).

25. No telhado de uma habitação de turismo rural no Douro está instalado um painelfotovoltaico com 40 m2 de área, que recebe 100 W por unidade de área e funciona comum rendimento de 30%. No Inverno, o tempo de exposição ao sol é de 6,5 h.Qual o máximo de energia que se pode consumir ao fim de um dia, em kW h?

26. Um vaso de ferro de 200 g contém 200 g de água à temperatura de 20,0 ºC. Umpequeno bloco metálico, inicialmente à temperatura de 100,0 ºC, é introduzidodentro do vaso. Todo o sistema (vaso, água e metal) pode ser consideradoisolado. A temperatura de equilíbrio é de 25,0 ºC.(Dados: cágua = 4,1855 x 103 J kg-1 ºC-1 ; cFe = 4,40 x 102 J kg-1 ºC-1)Determine qual é a capacidade térmica do bloco metálico.

27. Um tigre faz deslizar um caixote na horizontal, aplicando uma força constante de 10 N,que faz com a horizontal um ângulo de 30º.Considere desprezáveis as forças de atrito.

A) Trace o diagrama de todas as forças aplicadas nocaixote, fazendo a respectiva legenda.

B) Calcule o trabalho realizado por cada uma das forçaspara um percurso de 2 m.

C) Indique a quantidade de energia que foi transferidano percurso anterior, bem como a forma como semanifesta.