OS FENÔMENOS DOS TRANSPORTES

FENÔMENO DOS TRANSPORTES

Transferência de Energia

1. Dois blocos idênticos, A e B, ambos de ferro, são colocados em contato e isolados de influências externas. As temperaturas iniciais dos blocos são TA = 200ºC e TB = 50ºC.

1. Depois de um certo tempo, o que ocorreu com a temperatura TA? E com TB?

TA diminuiu e TB aumentou   

1. Houve transferência de energia de um bloco para outro? Em que sentindo?

Sim, de A para B

1. Como se denomina essa energia transferida? Calor
2. Essa energia foi transferida por condução? Sim
3. Essa energia foi transferida por convecção? Não, pq só ocorre em líquidos e gases.
4. Essa energia foi transferida por radiação? Não, porque estão isolados.
5. Essa energia foi transferida por mecânica? Não, apenas colocados em contato.

1. Uma pessoa, usando um martelo, golpeia repetidas vezes um bloco de Pb.Verifica-se que a temperatura do bloco se eleva.

1. A energia interna do bloco de Pb aumentou? Sim, pq  sua temperatura aumentou.
2. Houve alguma transferência de calor para o Pb? Não
3. Qual foi a causa do aumento da energia interna do bloco de Pb? O bloco recebeu energia mecânica do martelo.
4. Supondo que o trabalho realizado pelo martelo sobre o bloco de Pb tenha sido de 836 J. Qual a quantidade de calor, em calorias, que deveria ser fornecida ao Pb para provocar a mesma elevação de temperatura? 1 cal = 4,18 J, logo 836 j / 4,18 j = 200 cal

1. Uma pessoa afirma que seu agasalho é de boa qualidade porque impede que o frio passe através dele. Essa afirmativa é correta? Não, o agasalho impede (ou dificulta) a transmissão de calor (perda de calor) do corpo da pessoa ( que está mais quente) para o ambiente (que está mais frio).
2. Um menino coloca o pé esquerdo diretamente sobre o ladrilho e o direito sobre um tapete. O tapete e o ladrilho estão a uma mesma temperatura. Em qual dos dois pés o menino terá maior sensação de frio? Explique. No pé esquerdo, porque o ladrilho é melhor condutor de calor e o tapete é melhor isolante.
3. Qual é o modo de transferência de calor que ocorre em um refrigerador? Convecção
4. Por que devemos evitar encher demasiadamente uma geladeira? Porque dificulta a formação das correntes de convecção.
5. Quando estamos próximos a um forno muito aquecido, a quantidade de calor que recebemos por condução e convecção é relativamente pequena. Por que sentimos que estamos recebendo uma grande quantidade de calor? Porque estaríamos recebendo calor por radiação, pois os corpos muito aquecidos emitem grande quantidade de radiação térmica.
6. Dois automóveis, um claro e outro escuro, permanecem estacionados ao Sol durante um certo tempo. Qual dos dois aquecerá mais? O escuro, porque absorve mais radiação térmica solar (o automóvel claro reflete uma grande parte da radiação).
7. Em seguida, os veículos são levados a sombra, qual dos dois esfriará mais rapidamente? O escuro, porque os melhores absorventes térmicos também são os melhores emissores térmicos.

CAPACIDADE TÉRMICA E CALOR ESPECíFICO

1. Um bloco metálico está inicialmente a uma temperatura de 20ºC . Recebendo uma quantidade de calor Q = 330 cal, sua temperatura se eleva para 50ºC.

1. Qual é o valor da capacidade térmica do bloco? 11 cal/ ºC
2. Quantas calorias deveriam ser fornecidas a ele para que sua temperatura se elevasse de 20ºC para 100ºC? 880 cal
3. Quantas calorias seriam liberadas pelo bloco se sua temperatura baixasse de 100ºC para 0ºC? 1.100 cal

1. Suponha que dois blocos A e B ambos de Zn, tenham massa mA e mB, tais que mA>mB.

1. O calor específico de A é maior ou igual ao de B? Igual, porque são do mesmo material e calor específico não varia com a massa e sim pelo tipo de material.
2. A capacidade térmica de A é maior, menor ou igual à de B? Maior, porque se o bloco A de zinco é maior que o bloco B então vai precisar de mais calor para sofrer a mesma alteração de temperatura.
3. Se A e B sofrerem o mesmo abaixamento de temperatura, qual deles liberará maior quantidade de calor? O bloco A. Se o bloco A tem capacidade térmica maior também vai ceder maior quantidade de calor quando sua temperatura sofrer redução.

1. Considere 1 kg de água e 1 kg de Hg. Consutando a tabela responda:

1. A capacidade térmica desta massa de água é maior, menor ou igual à do Hg? Água maior. (1,00 contra 0,033 do Hg)
2. Cedendo-se a mesma quantidade de calor à água e ao Hg, qual deles sofrerá maior elevação de temperatura? O Hg.
3. Se a água e o Hg se encontrarem, inicialmente, ambos à temperatura de 60ºC, qual deles será mais eficiente para aquecer os pés de uma pessoa em um dia frio? A água, porque cederá maior quantidade de calor.

1. Um bloco de cobre, de massa m = 200 gramas, é aquecido de 30ºC até 80ºC. Qual a quantidade de calor que foi cedida ao bloco?
2. Se fornecermos a este bloco 186 cal de calor, de quanto se elevará sua temperatura?

TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA TÉRMICA – FLUXO DE CALOR - CONDUÇÃO

1. Uma barra de alumínio de comprimento L = 80 cm e de seção reta A = 200 cm², tem uma de suas extremidades introduzida em uma caldeira com água em ebulição. A outra extremidade da barra encontra-se, no ar ambiente, a 20ºC.

1. Determine o fluxo de calor que é transferido através da barra para o ambiente.
2. Qual é em watt a potência térmica, P, que está sendo transferida através da barra para o ar? (fluxo de calor é a própria potência transferida expressa em cal. Supondo 1 cal = 4,18 J, temos fluxo de calor = P = 1 cal = 4,18 J)
3. Supondo que esta transferência de calor permaneça invariável por 10 minutos, calcule, em calorias, qual a quantidade total de calor transferida para o ar ambiente.

1. Calcule o fluxo de calor através do vidro de uma janela, de área A = 3,0 m² e de espessura L = 4,0 mm, sabendo-se que as temperaturas das superfícies interna e externa do vidro são 15ºC e 14ºC, respectivamente.
2. Determine, aproximadamente, quantas lâmpadas de 100 W poderiam ser mantidas acesas com o fluxo de calor perdido através dessa janela (considere 1 cal = 4,2 J)

A unidade em SI para potência é o Watt, símbolo W que equivale a 1 Joule por segundo;

P = W = 1 J/s  = W

...