A MENTE QUE SE ABRE A UMA NOVA IDEIA JAMAIS VOLTARÁ AO SEU TAMANHO ORIGINAL.
Albert Einstein

sábado, 30 de janeiro de 2016

Acompanhe o Professor em 2016

Segundo ano do Ensino Médio

Programação 2016 - 1º Semestre

 
02/02 - 01ª aula: Termometria (I).
16/02 - 02ª aula: Termometria (II).
02/03 - 03ª aula: Dilatação térmica dos sólidos.

09/03 - 04ª aula
Dilatação térmica dos líquidos.
16/03 - 05ª aulaCalorimetria (I). 
23/03 - 06ª aula
Calorimetria (II).
30/03 - 07ª aula
Calorimetria (III).
06/04 - 08ª aula: Mudanças de fase (I).
13/04 - 09ª aula: Mudanças de fase 
(II).
20/04 - 10ª aula: Mudanças de fase (III).
27/04 - 11ª aula: Propagação do calor (I)
04/05 - 12ª aula: Propagação do calor (II).
11/05 - 13ª aula: Estudo dos gases (I).
18/05 - 14ª aula: Estudo dos gases (II).
25/05 - 15ª aula: Estudo dos gases (III).01/06 - 16ª aula: Termodinâmica (I).
08/06 - 17ª aula: Termodinâmica (II).
15/06 - 18ª aula: Termodinâmica (III).
22/06 - 19ª aula: Termodinâmica (IV).
29/06 - Simulado(Matéria: Termologia
 )

domingo, 24 de maio de 2015

Exercícios de Termologia



1. (Unesp 2014)  O gráfico representa, aproximadamente, como varia a temperatura ambiente no período de um dia, em determinada época do ano, no deserto do Saara. Nessa região a maior parte da superfície do solo é coberta por areia e a umidade relativa do ar é baixíssima.



A grande amplitude térmica diária observada no gráfico pode, dentre outros fatores, ser explicada pelo fato de que

a) a água líquida apresenta calor específico menor do que o da areia sólida e, assim, devido a maior presença de areia do que de água na região, a retenção de calor no ambiente torna-se difícil, causando a drástica queda de temperatura na madrugada.   
b) o calor específico da areia é baixo e, por isso, ela esquenta rapidamente quando ganha calor e esfria rapidamente quando perde. A baixa umidade do ar não retém o calor perdido pela areia quando ela esfria, explicando a queda de temperatura na madrugada.   
c) a falta de água e, consequentemente, de nuvens no ambiente do Saara intensifica o efeito estufa, o que contribui para uma maior retenção de energia térmica na região.   
d) o calor se propaga facilmente na região por condução, uma vez que o ar seco é um excelente condutor de calor. Dessa forma, a energia retida pela areia durante o dia se dissipa pelo ambiente à noite, causando a queda de temperatura.   
e) da grande massa de areia existente na região do Saara apresenta grande mobilidade, causando a dissipação do calor absorvido durante o dia e a drástica queda de temperatura à noite.   
  
  
2. (Cefet MG 2014) 

Na construção dos coletores solares, esquematizado na figura acima, um grupo de estudantes afirmaram que o tubo

I. é metálico;
II. possui a forma de serpentina;
III. é pintado de preto;
IV. recebe água fria em sua extremidade inferior.

E a respeito da caixa dos coletores, afirmaram que

V. a base e as laterais são revestidas de isopor;
VI. a tampa é de vidro.

Considerando-se as afirmações feitas pelos estudantes, aquelas que favorecem a absorção de radiação térmica nesses coletores são apenas
a) I e V.   
b) II e III.   
c) II e V.   
d) III e VI.   
e) IV e V.   
  
3. (Unifor 2014)  Para diminuir os efeitos da perda de calor pela pele em uma região muito “fria” do país, Gabrielle realizou vários procedimentos. Assinale abaixo aquele que, ao ser realizado, minimizou os efeitos da perda de calor por irradiação térmica.

a) Fechou os botões das mangas e do colarinho da blusa que usava.   
b) Usou uma outra blusa por cima daquela que usava.   
c) Colocou um gorro, cruzou os braços e dobrou o corpo sobre as pernas.   
d) Colocou um cachecol de lã no pescoço e o enrolou com duas voltas.   
e) Vestiu uma jaqueta jeans sobre a blusa que usava.   
  

4. (Uel 2013)  O cooler, encontrado em computadores e em aparelhos eletroeletrônicos, é responsável pelo resfriamento do microprocessador e de outros componentes. Ele contém um ventilador que faz circular ar entre placas difusoras de calor. No caso de computadores, as placas difusoras ficam em contato direto com o processador, conforme a figura a seguir. 

 Sobre o processo de resfriamento desse processador, assinale a alternativa correta.

a) O calor é transmitido das placas difusoras para o processador e para o ar através do fenômeno de radiação.   
b) O calor é transmitido do ar para as placas difusoras e das placas para o processador através do fenômeno de convecção.   
c) O calor é transmitido do processador para as placas difusoras através do fenômeno de condução.   
d) O frio é transmitido do processador para as placas difusoras e das placas para o ar através do fenômeno de radiação.   
e) O frio é transmitido das placas difusoras para o ar através do fenômeno de radiação.   
  
5. (Enem 2013)  Em um experimento foram utilizadas duas garrafas PET, uma pintada de branco e a outra de preto, acopladas cada uma a um termômetro. No ponto médio da distância entre as garrafas, foi mantida acesa, durante alguns minutos, uma lâmpada incandescente. Em seguida a lâmpada foi desligada. Durante o experimento, foram monitoradas as temperaturas das garrafas: a) enquanto a lâmpada permaneceu acesa e b) após a lâmpada ser desligada e atingirem equilíbrio térmico com o ambiente.


A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em comparação à da branca, durante todo experimento, foi
a) igual no aquecimento e igual no resfriamento.   
b) maior no aquecimento e igual no resfriamento.   
c) menor no aquecimento e igual no resfriamento.   
d) maior no aquecimento e menor no resfriamento.   
e) maior no aquecimento e maior no resfriamento.   

6. (Uel 2015)  Analise o gráfico a seguir, que representa uma transformação cíclica ABCDA de 1 mol de gás ideal.



a) Calcule o trabalho realizado pelo gás durante o ciclo ABCDA
b) Calcule o maior e o menor valor da temperatura absoluta do gás no ciclo (considere R= 8 J/mol K Justifique sua resposta apresentando todos os cálculos realizados.
  
 7. (Upe 2014)  Na figura a seguir, temos um êmbolo de massa M que se encontra em equilíbrio dentro de um recipiente cilíndrico, termicamente isolado e que está preenchido por um gás ideal de temperatura T.


 Acima do êmbolo, o volume de gás é quatro vezes maior que o abaixo dele, e as massas de cada parte do gás bem como suas temperaturas são sempre idênticas. Se o êmbolo tiver sua massa dobrada e não houver variações  nos volumes e nas massas de cada parte do gás, qual é a relação entre a nova temperatura, T’, e a anterior de maneira que ainda haja equilíbrio? Despreze o atrito. 
a) T’ = 3T/4    
b) T’ = T/2    
c) T’ = T   
d) T’ = 2T    
e) T’ = 4T   
  
8. (Uece 2014)  Seja um recipiente metálico fechado e contendo ar comprimido em seu interior. Considere desprezíveis as deformações no recipiente durante o experimento descrito a seguir: a temperatura do ar comprimido é aumentada de 24 °C para 40 °C. Sobre esse gás, é correto afirmar-se que 
a) sua pressão permanece constante, pois já se trata de ar comprimido.    
b) sua pressão aumenta.    
c) sua energia interna diminui, conforme prevê a lei dos gases ideais.    
d) sua energia interna permanece constante, pois o recipiente não muda de volume e não há trabalho realizado pelo sistema.    
  
9. (Pucrj 2010)  Uma quantidade de gás passa da temperatura de 27oC = 300K a 227oC = 500K, por um processo a pressão constante (isobárico) igual a 1 atm = 1,0 x 105 Pa.

a) Calcule o volume inicial, sabendo que a massa de gás afetada foi de 60 kg e a densidade do gás é de 1,2 kg/m3.
b) Calcule o volume final e indique se o gás sofreu expansão ou contração.
c) Calcule o trabalho realizado pelo gás.

10. (Ufpe 2013)  Um gás ideal passa por uma transformação termodinâmica em que sua pressão dobra, seu número de moléculas triplica, e seu volume é multiplicado por um fator de 12. Nessa transformação, qual a razão entre as temperaturas absolutas final e inicial do gás? 
  
11. (Ufes 2015)  A figura abaixo apresenta um conjunto de transformações termodinâmicas sofridas por um gás perfeito. Na transformação 1 - 2 são adicionados 200 J de calor ao gás, levando esse gás a atingir a temperatura de 600 C no ponto 2 A partir desses dados, determine


a) a variação da energia interna do gás no processo 1 - 2
b) a temperatura do gás no ponto 5
c) a variação da energia interna do gás em todo o processo termodinâmico 1 - 5 


12 . TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
O gráfico representa, em um processo isobárico, a variação em função do tempo da temperatura de uma amostra de um elemento puro cuja massa é de 1kg observada durante 9 minutos.


 A amostra está no estado sólido a 0 C no instante  t = 0 e é aquecida por uma fonte de calor que lhe transmite energia a uma taxa de 2000 J/min supondo que não haja perda de calor.  O processo que ocorre na fase sólida envolve um trabalho total de 0,1Kj . Determine  Nessa fase, a variação da energia interna da amostra .
  
13. (Uern 2013)  A variação da energia interna de um gás perfeito em uma transformação isobárica foi igual a 1200 J. Se o gás ficou submetido a uma pressão de 50 N/m2 e a quantidade de energia que recebeu do ambiente foi igual a 2000 J, então, a variação de volume sofrido pelo gás durante o processo foi

a) 10 m3.              b) 12 m3              c) 14 m3              d) 16 m3.   
  
14. (Uem 2012)  Um cilindro com pistão, contendo uma amostra de gás ideal, comprime a amostra de maneira que a temperatura, tanto do cilindro com pistão quanto da amostra de gás ideal, não varia. O valor absoluto do trabalho realizado nessa compressão é de 400 J. Sobre o exposto, assinale o que for correto.
01) O trabalho é positivo, pois foi realizado sobre o gás.   
02) A transformação é denominada adiabática.   
04) A energia interna do gás aumentou, pois este teve seu volume diminuído.   
08) O gás ideal cedeu uma certa quantidade de calor à vizinhança.   
16) A quantidade de calor envolvida na compressão de gás foi de 200 J.   
  


Gabarito:  

Resposta da questão 1:
 [B]

O calor específico sensível representa uma espécie de "resistência" do material, ou da substância, à variação de temperatura. Assim, devido ao baixo calor específico, a temperatura da areia varia rapidamente quando recebe ou cede calor. Relativamente à areia, a água tem alto calor específico; havendo pouco vapor d’água na atmosfera, não há um regulador térmico para impedir a grande amplitude térmica.  

Resposta da questão 2:
 [B]

[I] O tubo metálico é para favorecer a condução do calor para a água.
[II] O tubo em forma serpentina aumenta o comprimento, favorecendo a absorção.
[III] O tubo pintado de preto favorece a absorção.
[IV] A água fria entra por baixo para haver convecção.
[V] O isolamento é para evitar condução.
[VI] O vidro é para evitar a condução para o meio externo.  

Resposta da questão 3:
 [C]

A irradiação depende da temperatura do corpo e da área de exposição. Cruzando os braços e dobrando o corpo sobre as pernas, ela diminuiu essa área de exposição.  

Resposta da questão 4:
 [C]

O processador e as placas difusoras estão em contato, portanto a transmissão do calor se dá por condução.  

Resposta da questão 5:
 [E]

Em relação à garrafa pintada de branco, a garrafa pintada de preto comportou-se como um corpo  melhor absorsor durante o aquecimento e melhor emissor durante o resfriamento, apresentando, portanto, maior taxa de variação de temperatura durante todo o experimento.  

Resposta da questão 6:
40J, 11,25K e 1,25K


Resposta da questão 7:
D

Resposta da questão 8:
B

Resposta da questão 9:
50, 83,3 , 3,3x106

Resposta da questão 10:
8

Resposta da questão 11:
200J, 60C, 200J

Resposta da questão 12:
08

terça-feira, 24 de março de 2015

O mundo, às vezes, confuso da física quântica

Morto e vivo: Como o gato de Schrodinger, Denzel Washington ficou preso em uma onda quântica

Ciência explica os paradoxos e as reviravoltas de filmes como ‘Déjà Vu’, em cartaz em VR, e ‘A Casa no Lago’


Primeiro foi a Sandra Bullock, que quase fundiu a cabeça da platéia com seu romance através do tempo em “A Casa no Lago. Agora é o diretor Tony Scott e o astro Denzel Washington que deixam o público confuso com a história de um homem que viaja no tempo, impede um ataque terrorista e fica vivo e morto ao mesmo tempo. Não se preocupe, no mundo das múltiplas realidades e dos laços temporais antevisto pela física moderna tudo isso e muito mais é perfeitamente possível. Como já mostrou o Jet Li, que lutou contra ele mesmo naquele filme de Kung Fu quântico, “O Confronto”.
Mas, afinal, quem é essa tal de física quântica? Ela foi criada em meados do século passado para explicar fenômenos que ocorrem dentro dos átomos e que não podem ser explicados pela física clássica, Newtoniana. E como tudo que existe é feito de átomos e partículas atômicas a física quântica tornou-se uma peça fundamental em uma série de campos de pesquisa, que vão da física da matéria condensada à teoria dos computadores avançados, e a física nuclear e molecular. O nome quântico vem de quanta, pacotes de energia que são trocados por átomos e moléculas.
Um dos criadores da física quântica foi o cientista Erwin Schrödinger, amigo de Albert Einstein (criador da Teoria da Relatividade). Como Einstein, Schrödinger gostava de realizar experiências imaginárias, ou “gedanken experiments”, como Einstein os chamava em alemão. Uma dessas experiências ficou conhecida como “experiência do gato de Schrödinger” e ilustra muito bem o mundo fantasmagórico do universo quântico e subatômico. Um gato é colocado em uma caixa fechada, junto com uma amostra de material radioativo e um contador Geiger. Em uma hora existe 50% de possibilidade da substância emitir uma partícula nuclear, acionando o contador Geiger. Nesse caso, o contador vai detonar um frasco de ácido cianídrico, cujo gás matará o gato em poucos segundos (calma, essa é uma experiência “gedanken”, Schrodinger não fez isso de verdade com um gatinho).
Existem 50% de chances do gato morrer ou do gato viver. Se forem isolados do resto do universo, o gato, a caixa, e a armadilha mortal se tornam um sistema quântico que pode existir como uma mistura de estados. Duas realidades, uma onde o gato está vivo, e outra onde ele está morto. Segundo Schrodinger, este universo duplo só deixa de existir quando a caixa for aberta. Porque a abertura da caixa provoca o que os cientistas chamam de decoerência quântica, induzindo a um colapso da função de onda e criando uma única realidade. Onde o gato está vivo ou morto e não vivo-morto como antes.
Isso é o que acontece no universo subatômico, onde uma partícula pode existir em múltiplos estados até que uma observação, uma interferência externa defina o seu estado final. Schrodinger, Einstein, Planck e outros pioneiros achavam que isso só acontecia no mundo submicroscópico, mas a moderna teoria das viagens no tempo sugere que o universo pode ser uma função de onda com múltiplos estados coexistentes, como na experiência do gato de Schrodinger.
DÚVIDA - Se uma pessoa viajar para o passado e matar ou salvar alguém em outra época, será que ela muda o futuro ou cria um futuro alternativo, que coexiste com o futuro de onde ela veio? Depende. Um caso clássico é o episódio “O Dia em Que o Céu Desabou”, da série de televisão “O Túnel do Tempo”. Tony Newman é um menino de 9 anos, que vive com sua mãe Susan em Pearl Harbor, no Havaí. O pai dele é oficial da Marinha norte-americana e trabalha na base naval ao lado. Um dia, na manhã de 7 de dezembro de 1941, dois homens estranhos entram na casa, seqüestram Tony e sua mãe e os deixam em uma colina, momentos antes da casa e da base serem destruídas pelo ataque da aviação japonesa. O pai do menino morre no bombardeio.
Tony vai para a Califórnia, estuda física e se torna um cientista respeitado. No dia 7 de janeiro de 1968, ele é o cientista chefe do “Túnel do Tempo”, um projeto secreto do governo norte-americano instalado no Arizona. O túnel do tempo abre um “wormhole”, um túnel entre o presente e épocas passadas e futuras. Viajando pelo túnel do tempo, Tony e seu colega, doutor Doug Phillips, vão parar em Pearl Harbor no dia 7 de janeiro de 1941, onde o Tony Newman de 1968, que tem 36 anos de idade, salva o Tony Newman de 1941, que tem 7 anos de idade e sua mãe.
A aventura do “Túnel do Tempo” não provoca o paradoxo de uma realidade múltipla porque Tony não muda o passado. Apesar de seus esforços, ele só consegue salvar sua mãe e a si próprio e seu pai morre no bombardeio. Mas o que acontece se o viajante mudar o passado, como o personagem do Denzel Washington em “Déjà Vu”? Ele deixa de existir? O mundo de onde ele veio desaparece? Para entender o paradoxo vamos criar uma situação totalmente imaginária, uma experiência “gedanken” como diria Albert Einstein e seu amigo Erwin Schrodinger.
A experiência ‘gedanken’


Imagine uma história de ficção envolvendo uma mãe e uma filha que vivem na cidade de Passadena, na Califórnia. Lora tem 6 anos de idade e adora sua mãe Lisa West, que é violinista na Filarmônica de Los Angeles. A menina quer estudar musica e tocar numa grande orquestra. No dia de seu aniversário de 7 anos, a mãe a leva para assistir a um ensaio da orquestra, mas na volta para casa acontece uma tragédia. Elas param num shopping center para comprar comida para o jantar e um franco-atirador, vestido de preto, fuzila Lisa diante da filha e depois mata uma porção de gente no estacionamento.
Lora sobrevive, mas fica tão chocada que decide não estudar mais música, nem nada que se relacione com aquele dia trágico. Ela vai para a Caltech, o Instituto de Tecnologia da Califórnia, onde estuda com o físico Kip Thorne, o grande teórico de viagens no tempo. Com o conhecimento adquirido na Caltech, Lora constrói uma máquina do tempo e volta para aquele dia fatídico no estacionamento do shopping. E quando o franco-atirador aparece para matar sua mãe ela o atropela com um carro, e impede a tragédia.
Mas se Lisa não morrer, sua filha vai continuar a estudar música e se tornará violoncelista da Orquestra Sinfônica e não uma física nuclear. Todavia, para que Lisa não morra é preciso que Lora construa a máquina do tempo e volte para salvá-la do psicopata. Se o futuro onde Lora é física nuclear for anulado, o futuro onde Lora é violoncelista não poderá existir. Pela teoria moderna das viagens no tempo essas duas realidades passam a coexistir. Um mundo com dois futuros, onde a Lora que viu a mãe morrer pode reencontrar a sua mãe viva e dar-lhe num novo futuro, em algum lugar do passado.
O cinema ainda nem explorou todas as possibilidades e as platéias que se acostumem com esses paradoxos. Porque no universo multidimensional das cordas cósmicas e partículas quânticas tudo é possível nos infinitos caminhos do tempo. (JLC)