Exercicios resolvidos

01)  Uma panela com água está sendo aquecida num fogão. O calor das chamas se transmite através da parede do fundo da panela para a água que está em contato com essa parede e daí para o restante da água. Na ordem dessa descrição, o calor se transmitiu, predominantemente por:

a) radiação e convecção

b) radiação e condução

c) condução e radiação

d) condução e convecção

Resposta: D

02) A transmissão de calor por convecção só é possível:

a) no vácuo

b) nos fluídos em geral

c) nos líquidos e no vacuo

d) nos gases

Resposta: B

03) Assinale a alternativa correta:

a) A condução e a convecção térmica só ocorrem no vácuo.

b) A convecção térmica só ocorre nos fluídos, ou seja, na se verifica no vácuo.

c) No vácuo, a única forma de transmissão de calor é por condução

d) A radiação é um processo de transmissão de calor que só se verifica em meios sólidos.

Resposta: B

04) Uma carteira escolar é constituída com partes de ferro e partes de madeira. Quando você toca a parte de madeira com a mão direita e a parte de ferro com a mão esquerda, embora todo conjunto esteja em equilibrio térmico:

a) A mão direita sente menos frio que a esquerda, porque o ferro conduz melhor o calor.

b) A mão direita sente mais frio que a esquerda, porque o ferro conduz melhor o calor.

c) A mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a madeira conduz melhor o calor.

d) A mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a convecção na madeira é mais notada que no ferro.

Resposta: A

05) Sabe-se que a temperatura do café mantém-se razoavelmente constante no interior de uma garrafa térmica perfeitamente fechada.

a) Qual o principal fator responsável por esse bom isolante térmico?

b) O que acontece com a temperatura do café se a garrafa for agitada vigorosamente? Explique.

Resolução: a) A condução não ocorre no vácuo.

                    b) Aumenta, pois há transformação de energia mecânica em térmica.

Exercicios resolvidos

1)  Na condução o calor passa de um ponto para outro sem movimentação desse meio (C)

2)  Na radiação o calor se transmite por partículas do meio, que se movimentam de um local para outro. (E) Obs: O calor se transmite por partículas do meio, que se movimentam de um local para outro na convecção.

3)  O calor é a energia que passa do mais frio para o mais quente. (E)  Obs: O calor é a energia que passa do mais quente pro mais frio.

4)  A transmissão de calor por radiação ocorre com o contado fisico entre os corpos (E) Obs: Por radiação, a transmissão de calor ocorre sem contato físico.

5)  Na convecção, não ocorre passagem de energia de um corpo para outro, mas movimento de partículas, levando consigo a energia de uma posição para outra. Por isso, a convecção não pode ocorrer no vácuo (C)

6)  A transmissão de calor por condução ocorre com a passagem de energia de molécula para molécula sem que elas sejam deslocadas (C)

7)  Os metais não são bons condutores porque não possuem os elétrons externos ligados, tornando-se livres para transportar energia por meio de colisões entre os metais. (E) Obs: Os metais são bons condutores porque possuem os elétrons externos ligados.

8)  Na radiação o calor se transfere pelo espaço sob a forma de radiação infravermelha (C)9 ) As roupas escuras são mais absorventes do que as claras. Por isso, no inverno, usam-se roupas escuras; no verão dá-se preferência às roupas claras. (C)

10) Quando uma certa massa de um fluído é aquecida, suas moléculas passam a mover mais rapidamente afastando-se uma das outras. Essa forma de transmissão de calor é chamada convecção (C) 

Exercicio resolvido - convecção

Uma barra de alumínio (K = 0,5cal/s.cm.ºC) está em contato, numa extremidade, com gelo em fusão e, na outra, com vapor de água em ebulição sob pressão normal. Seu comprimento é 25cm, e a seção transversal tem 5cm2 de área. Sendo a barra isolada lateralmente e dados os calores latentes de fusão do gelo e de vaporização da água (L_F = 80cal/g; L_V = 540cal/g), determine:

A massa do gelo que se funde em meia hora.

Curiosidade - Por que sai fumaça do chuveiro se a água não chega a 100 ºC?

Porque a água não precisa chegar a 100 ºC para passar para o estado gasoso. Se a água só virasse vapor a 100 ºC, nunca haveria chuva, pois rios, lagos e mares jamais entrariam em ebulição. O segredo é que, além da ebulição, a água pode passar do estado líquido para o gasoso por duas outras maneiras. A primeira é a calefação, uma mudança quase imediata de estado. Ela ocorre quando você joga água numa chapa quente, por exemplo. A segunda é a evaporação. Para evaporar, a água precisa estar só um pouco mais quente que o ar. É aí que entra o chuveiro: ele consegue gerar essa diferença de temperatura para fazer a água virar vapor. As gotinhas que caem a uma temperatura de pelo menos 20 ºC superior à do ambiente têm boas chances de evaporar. Só para exemplificar, num banho beeeem quente, com temperatura média em torno dos 45 ºC, cerca de 10% da água se perde em forma de vapor. Em um chuveiro elétrico comum, isso significa que cerca de 1,5 litro passa para o estado gasoso durante uma ducha rápida de apenas cinco minutos.

Curiosidade - Se a temperatura do corpo é de 36,5 ºC, por que sentimos calor num dia com 30 ºC?

Porque nosso corpo tem um mecanismo preventivo para evitar, digamos, um superaquecimento. A coisa funciona assim: o controle da temperatura corpórea é feito pelo balanço entre a quantidade de calor que o organismo produz e a quantidade que ele perde. "Os principais ganhos são o calor gerado pelo simples funcionamento do nosso metabolismo e por fatores ambientais como, por exemplo, a exposição à radiação solar", diz o fisiologista José Guilherme Chaui-Berlinck, da USP. Já as perdas ocorrem principalmente pela diferença de temperatura em relação ao ambiente. "A temperatura ambiente ao redor de 22 ou 24 ºC é aquela na qual a perda de calor praticamente empata com o calor gerado pelo metabolismo", afirma o fisiologista. Num dia muito ensolarado, com os termômetros batendo na casa dos 30 ºC, esse equilíbrio acaba. Apesar de nossa temperatura interna ainda ser mais elevada, a gente passa a perder menos calor para o ambiente. Resultado: o organismo aciona alguns mecanismos para aumentar essa perda, como a produção de suor e uma redução no ritmo do metabolismo. Tudo para evitar que o calor se acumule internamente, o que poderia levar a temperatura corpórea a ultrapassar os saudáveis 37 ºC.

Curiosidade - Por que a água só evapora e o leite transborda quando ferve?

Porque na água as bolhas de vapor sobem para a superfície e estouram sem encontrar nenhum impedimento no caminho. Já no leite há substâncias, como proteínas e gordura, que não permitem que as bolhas passem e estourem. Essas substâncias, que correspondem a 13% do volume do leite, deixam o líquido mais viscoso, o que torna a subida das bolhinhas de água bem mais difícil do que na água pura. E o fogo só piora essa situação. "O calor muda a forma das moléculas de algumas proteínas, que criam um tipo de malha. Isso ‘segura’ as bolhas de vapor, que não estouram e aumentam de tamanho, fazendo espuma", diz o químico de alimentos Marco Túlio, da Universidade Federal de Viçosa (MG). "Quando você mexe o leite, ajuda a desmanchar as bolhas e soltar o vapor. Assim ele não transborda." O calor também separa a água da gordura, que sobe para formar a camada intransponível de nata, que se aloja na superfície do leite. Se não for estourada, seu destino só pode ser um: subir junto com o "arrastão" de vapor e transbordar

Experiência: PROPAGAÇÃO DE CALOR POR RADIAÇÃO

Utilizamos: pipoca para microondas e microondas.

Processo normal de estourar a pipoca no microondas. As ondas eletromagnéticas de alta potência aquecem alimentos que contém água. Este tipo de transmissão não é por meio da matéra, pois é uma emissão de fótons, essencialmente energia. O forno microondas transforma energia elétrica em energia térmica.

Experiência: PROPAGAÇÃO DE CALOR POR CONVECÇÃO

Utilizamos: copo, conta-gotas, vela, prato, leite e água

Enchemos um copo com água e acrescentamos leite. Aproximamos a mistura (água e leite) a chama de uma vela. A idéia é mostrar que ocorre convecção em um liquido dentro de um copo quando ele é aquecido. A porção de leite que está no fundo do recipiente e, consequentemente mais próximo da chama que o aquece, é aquecido primeiro. O leite aquecido fica mais leve que uma mesma quantidade de água nao aquecida que está acima dele. Isso faz com que a parte aquecida suba e a parte nao aquecida desça. Como o leite contrasta com a agua, então da pra ver o leite se movimentando enquanto se mistura com a água. Processo denominado conveção de calor.

Experiência: PROPAGAÇÃO DE CALOR POR CONDUÇÃO

Utilizamos:  faca, fósforo, vela, moeda e prato.

Com a parafina colamos as moedas na faca, depois colocamos a vela no prato e começamos a aquecer suas extremidades sem encostar nos objetos de metais. Observe que aos poucos os metais vão caindo. Isso acontece porque a faca é aquecida e as particulas que a compõe passam o calor uma para as outras. Esse processo é denominado condução de calor.