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Quatro grandes blocos de gelo, de mesma massa e àmesma temperatura inicial, envoltos em plásticoimpermeável, são pendurados na parede de um quarto àtemperatura de 25°C, com portas e janelas fechadas.Conforme a figura a seguir, os blocos A e B estãopendurados próximos ao teto e os blocos C e D estãopróximos ao chão. Os blocos A e D estão enrolados emcobertores; os outros dois não estão. Considere que oúnico movimento de ar no quarto se dá pela corrente deconvecção.

a) Reproduza a figura e indique com setas o sentido domovimento do ar mais quente e do ar mais frio.b) Qual dos blocos de gelo vai derreter primeiro e qualvai demorar mais para derreter?

Considere que uma pequena boca de fogão a gásfornece tipicamente a potência de 250 cal/s. Supondoque toda a energia térmica fornecida é transmitida a 200g de água, inicialmente a 30°C, calcule o tempo, emsegundos, necessário para que a água comece a ferver.Considere a pressão atmosférica de 1 atm.

Para aquecer o ar no interior de um cômodo que seencontra, inicialmente, a uma temperatura de 10°C,utiliza-se um resistor elétrico cuja potência médiaconsumida é de 2 kW. O cômodo tem altura igual a 2,5me área do piso igual a 20m2.

Considere que apenas 50% da energia consumidapelo resistor é transferida como calor para o ar.

Determine o tempo necessário para que atemperatura no interior do cômodo seja elevada a 20 °C.Dado que o calor específico do ar = 1,0 × 103 J/kgK

Um lago tem uma camada superficial de gelo comespessura de 4,0 cm a uma temperatura de -16 °C.Determine em quanto tempo o lago irá descongelarsabendo que a potência média por unidade de área daradiação solar incidente sobre a superfície da Terra é 320W/m2.

Dados:Calor específico do gelo = 0,50 cal/g °CCalor latente de fusão do gelo = 80 cal/gDensidade do gelo = 1,0 g/cm3

1,0 cal 4,0 J

Depois de assar um bolo em um forno a gás, Zulmiraobserva que ela queima a mão ao tocar no tabuleiro,mas não a queima ao tocar no bolo. Considerando-seessa situação, é CORRETO afirmar que isso ocorreporque a) a capacidade térmica do tabuleiro é maior que a dobolo. b) a transferência de calor entre o tabuleiro e a mão émais rápida que entre o bolo e a mão. c) o bolo esfria mais rapidamente que o tabuleiro, depoisde os dois serem retirados do forno. d) o tabuleiro retém mais calor que o bolo.

Uma barra cilíndrica reta metálica, homogênea, decomprimento L, com seção transversal A, isoladalateralmente a fim de evitar perda de calor para oambiente, tem suas duas extremidades mantidas atemperaturas T1 e T2, T1 >T2. Considere que o regimeestacionário tenha sido atingido.a) Escreva a expressão do fluxo de calor por condução,sabendo-se que esse fluxo é proporcional à área daseção transversal e à diferença de temperatura entre osextremos da região de interesse ao longo da direção dofluxo e inversamente proporcional à distância entre taisextremos.b) Determine a temperatura de um ponto da barralocalizado a uma distância L/3 da extremidade de maiortemperatura em função de T1 e T2.

Ainda nos dias atuais, povos que vivem no desertousam roupas de lã branca como parte de seu vestuáriopara se protegerem do intenso calor, já que atemperatura ambiente pode chegar a 50 ºC durante odia. Para nós, brasileiros, que utilizamos a lãprincipalmente no inverno, a atitude dos povos dodeserto pode parecer estranha ou equivocada, contudoela pode ser explicada pelo fato de que: a) a lã é um excelente isolante térmico, impedindo queo calor externo chegue aos corpos das pessoas e a corbranca absorve toda a luz evitando que ela aqueça aindamais as pessoas. b) a lã é naturalmente quente e, num ambiente a 50 ºC,ela contribui para resfriar um pouco os corpos daspessoas. c) a lã é um excelente isolante térmico, impedindo que ocalor externo chegue aos corpos das pessoas e a corbranca reflete toda a luz, diminuindo assim oaquecimento da própria lã. d) a lã é naturalmente quente, e o branco é uma “corfria.” Esses fatos combinados contribuem para oresfriamento dos corpos daquelas pessoas.

Questão 07

Questão 06

Questão 05

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Questão 04

Questão 03

Questão 02

Questão 01

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Em grandes metrópoles, devido a mudanças nasuperfície terrestre — asfalto e concreto em excesso, porexemplo — formam-se ilhas de calor. A resposta daatmosfera a esse fenômeno é a precipitação convectiva.

Isso explica a violência das chuvas em São Paulo,onde as ilhas de calor chegam a ter 2 a 3 grauscentígrados de diferença em relação ao seu entorno.

Revista Terra da Gente. Ano 5, nº 60, Abril 2009 (adaptado).

As características físicas, tanto do material como daestrutura projetada de uma edificação, são a base paracompreensão de resposta daquela tecnologiaconstrutiva em termos de conforto ambiental. Nasmesmas condições ambientais (temperatura, umidade epressão), uma quadra terá melhor conforto térmico se a) pavimentada com material de baixo calor específico,pois quanto menor o calor específico de determinadomaterial, menor será a variação térmica sofrida pelomesmo ao receber determinada quantidade de calor. b) pavimentada com material de baixa capacidadetérmica, pois quanto menor a capacidade térmica dedeterminada estrutura, menor será a variação térmicasofrida por ela ao receber determinada quantidade decalor. c) pavimentada com material de alta capacidadetérmica, pois quanto maior a capacidade térmica dedeterminada estrutura, menor será a variação térmicasofrida por ela ao receber determinada quantidade decalor d) possuir um sistema de vaporização, pois ambientesmais úmidos permitem uma mudança de temperaturalenta, já que o vapor d’água possui a capacidade dearmazenar calor sem grandes alterações térmicas,devido ao baixo calor específico da água (em relação àmadeira, por exemplo). e) possuir um sistema de sucção do vapor d’água, poisambientes mais secos permitem uma mudança detemperatura lenta, já que o vapor d’água possui acapacidade de armazenar calor sem grandes alteraçõestérmicas, devido ao baixo calor específico da água (emrelação à madeira, por exemplo).

Um sistema para aquecer água, usando energiasolar, é instalado em uma casa para fornecer 400L deágua quente a 60 °C durante um dia. A água é fornecidapara casa a 15 °C e a potência média por unidade deárea dos raios solares é 130 W/m2. A área da superfíciedos painéis solares necessários é: a) 9,50 m2

b) 7,56 m2

c) 2,00 m2

d) 25,0 m2

e) 6,73 m2

Uma sala de aula de 200 m2 e 3 m de altura acomoda60 pessoas, que iniciam as atividades pela manhã a umatemperatura de 25 °C. A taxa de dissipação de calorproduzida por um ser humano adulto sentado é, emmédia, de 120 W. Para que o corpo humano permaneçaà temperatura de 37 °C é adequado que o ambiente sejamantido a 25 °C, assim a dissipação do calor porirradiação compensa a produção de calor do corpo. Acapacidade térmica por unidade de volume do ar é 1300J/m3 °C. Considerando o exposto, e tratando a sala deaula como um sistema termicamente isolado, calcule:a) a potência, em watts, do aparelho de ar-condicionadonecessário para manter a sala a 25 °C;b) o intervalo de tempo, em minutos, para a sala atingir37 °C, na ausência do equipamento de ar-condicionado.

GGAABBAARRIITTOO

a)

b) B - derrete primeiroD - derrete por último

t = 10,4 min

Para uma superfície de 1 m2

V(gelo) = 1 m2.0,04 m = 0,04 m3 = 40000 cm3

m(gelo) = d.V = 1.40000 = 40000 gQ(aquecimento) = m.c ΔTQ(aquecimento) = 40000.0,5.16 = 320000 cal

Questão 04

Questão 03

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t

30)(1001xx200250

t

m.c.

t

QP

=Δ

Δ

−⇒

Δ

Δ=

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Questão 02

Questão 01

Questão 10

Questão 09

Questão 08

2

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Q(fusão) = m.LQ(fusão) = 40000.80 = 3200000 calQ(total) = 320000 + 3200000 = 3520000 cal1 cal = 4 J ==> Q(total) = 14080000 JPotência = Q(total)/tempotempo = Q(total)/Potênciatempo = 14080000/320 = 44000 s = 12 h 12 min

Letra B.

a) = KA (T1 - T2) / L,

b) T = (2T1 + T2) / 3

ResoluçãoA lei de Fourier para o fluxo térmico é = KA (T1 –

T2) / LO fluxo é constante ao longo de toda a barra.

Considerando a extremidade de maior temperatura e oponto solicitado.

= KA (T1 – T2) / L = KA (T1 – T) / (L/3)

Simplificado(T1 – T2) = (T1 – T) / (1/3)(T1 – T2) = 3.(T1 – T)T1 – T2 = 3.T1 – 3.T3.T = 3.T1 – T1 + T2

3.T = 2.T1 + T2

T = (2.T1 + T2)/3

Letra C.Nós, brasileiros, usamos lã, que é um isolante

térmico, para impedir que o calor se propague do nossocorpo (mais quente) para o meio ambiente (mais frio).No caso dos povos do deserto, eles usam lã para impedira passagem do calor do meio ambiente (mais quente)para os próprios corpos (mais frios). A cor brancaapresenta maior índice de refletividade de luz,diminuindo a absorção e, consequentemente, oaquecimento do tecido.

Letra C.A questão confunde Calor Específico de um material

ou substância com Capacidade Térmica de um corpo.Estruturas de um mesmo material terão capacidadestérmicas altas ou baixas dependendo de suas massas. Aopção C ficaria melhor se fosse:

c) pavimentada com material de alto calor específico,pois...

Letra E.Dados: V = 400 L m = 400 kg; I = 130 W/m2;ΔΔT = 60 – 15

= 45 °C.Consideremos: densidade da água: d = 1 kg/L; calor

específico sensível da água: c = 4.200 J/kg•°C e que aintensidade de radiação média dada seja diária, ou seja,para um tempo de 24 h. Assim: ΔΔt = 24 x 3.600 =86.400 s.

A intensidade de radiação é dada pela relação entre

a potência radiada e a área de capitação. ,

sendo Q a quantidade de calor absorvida e ΔΔt o tempode exposição. Mas: Q = m c ΔΔT. Então:

Dados: n = 60 pessoas; P1 = 120 W; A = 200 m2; h = 3 m; ΔΔT

= 37 – 25 = 12 °C; c = 1.300 J/m3•°C.a) Para manter a temperatura da sala constante a 25°C,toda potência liberada pelas 60 pessoas deve sercompensada pelo aparelho de ar-condicionado. Assim:

Pap = n P1 = 60 (120) Pap = 7.200 W.

b) A potência liberada pelas pessoas será usada paraaquecer o volume de ar existente na sala.

Δt = 1.300 s = 21,7 min.

⇒=Δ7.200

.300)(12)(200)(3)(1t

⇒Δ

=Δ⇒=Δ⇒Δ

=P

TcVt

P

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t

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⇒

Questão 10

26,73mA30)(86.400)(1

0)(45)(400)(4.20

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TcmA

tA

TcmI =⇒=

Δ

Δ=⇒

Δ

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Questão 09

Questão 08

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Φ

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