Escola Básica e Secundária Gonçalves Zarco
Física e Química A, 10º ano
Ano lectivo 2007 / 2008
Correcção do Teste de Avaliação Sumativo
Nome: ____________________________________
Classificação : __________________
N.º aluno: ______
Turma: _____
Professor:_________________
FORMULÁRIO
Lei de Wien------------------------------------------------------------------ λ =
B
T
λ - comprimento de onda
B - constante de Wien = 2,898 x 10-3 mK
T - temperatura absoluta
Conversão da temperatura para graus celsius kelvin--------------------T / K = θ / ºC + 273,15
Quantidade de energia transferida como calor---------------------------Q = m C ∆θ
m - massa do corpo
C - capacidade térmica mássica
∆θ - variação da temperatura
Densidade ou massa volúmica---------------------------------------------------------------- ρ =
m
V
m - massa do corpo
V - volume do corpo
1ª Lei da Termodinâmica----------------------------------------------------------∆U = W + Q + R
∆U - variação da energia internado sistema
W - energia transferida para fora do sistema ou recebida do exterior como trabalho
Q - energia transferida para fora do sistema ou recebida do exterior como calor
R - energia transferida para fora do sistema ou recebida do exterior como radiação
Coeficiente de condutividade térmica----------------------------------------- U =
K
L
U - coeficiente de condutividade térmica
K - condutividade térmica
L - espessura
Lei da condução térmica ---------------------------------------------------------
T − T1
Q
= KA 2
L
∆t
Q
- energia transferida, como calor, por segundo
∆t
A - área da superfície
(T2 –T1) – diferença de temperaturas
Rendimento de uma máquina térmica--------------------------------------------- η =
W - trabalho realizado
Qq - calor recebido da fonte quente
W
Qq
× 100%
GRUPO I
1) A figura ao lado mostra o espectro da intensidade da
radiação emitida por três corpos negros, A, B e C,
respectivamente às temperaturas de 3000 K, 4000K e
5800K.
1.1) Identifica, justificando a curva correspondente a cada
um dos corpos A, B e C.
A-1; B-2; C-3. Quanto maior for a temperatura de
um corpo, maior será a intensidade da radiação
emitida por este e menor será o comprimento de
onda correspondente ao máximo de emissão.
1.2) Determina o comprimento de onda para o qual é
máxima a intensidade da radiação emitida do corpo
C.
B
2,898 × 10 −3
λ= ;λ=
= 4,99 × 10 − 7 m
T
5800
2) Dispões de 200 cm3 de água a 80 ºC que vertes para um calorímetro. Mergulhas
nessa água um tubo de ensaio que contém 50 cm3 de água a 15 ºC. Qual a
temperatura quando se atinge o equilíbrio térmico? Considera Cágua = 4185 J/(kg ºC);
ρ (H2O) = 1 g/cm3.
Calor cedido = calor recebido
− mc∆θ = mc∆θ
− 0,2 × 4185 × (θ f − 80 ) = 0,05 × 4185 × (θ f − 15)
− 0,2θ f × 16 = 0,05θ f − 0,75
16 + 0,75 = 0,05θ f + 0,2θ f
16,75
= 67 º C
0,25
3) Supondo que é necessário electrificar um sistema de bombagem de água, com
potência de 3,5 kW num local situado longe de rede eléctrica. Para tal comportou-se
um conjunto de painéis fotovoltaicos, cada um com 1 m2 de área cujo rendimento de
conversão da energia solar em energia eléctrica é de 20%.A potência solar que
chega à superfície da terra nesse local é em média 1,4 kW, por unidade de área de
superfície irradiada. Determina a área de painéis fotovoltaicos são necessários para
produzir energia eléctrica suficiente à bomba de água?
θf =
4) Durante certa transformação, cedem-se 300cal de energia como calor a um sistema
que se encontra a temperatura ambiente. O sistema absorve 200J de radiação e
executa, ao mesmo tempo, o trabalho de 100J. Considera 1 cal = 4,18 J. Calcula a
variação de energia interna do sistema.
300cal=1254J
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∆U = W + Q + R ⇔ ∆U = -100 +1254 + 200 = - 1154 J
5) Das afirmações seguintes selecciona a afirmação verdadeira.
A. Numa transformação adiabática há trocas de energia sob a forma de calor entre o
sistema e a sua vizinhança.
B. Numa transformação isobárica verifica-se um aumento de pressão do sistema.
C. Numa transformação isocórica, a variação de energia interna do sistema é igual à
energia recebida ou cedida pelo sistema, como trabalho.
D. Numa transformação isobárica e durante a expansão de um gás contido num
recipiente munido de um êmbolo, o trabalho é negativo. (Verdadeira)
6) Das afirmações seguintes selecciona a afirmação verdadeira.
A. O processo de transferência de calor por convecção ocorre sem transporte de
matéria.
B. Quando se acende uma lareira, o aquecimento do ambiente é feito por correntes
de convecção. Verdadeira
C. No aquecimento da água está envolvido, somente, o processo de convecção.
D. Se a condutividade térmica do material for
elevada o material é mau condutor de calor.
7) Calcula as perdas de calor, por segundo, que
ocorrem através das paredes e do telhado da
seguinte habitação:
Material
Coeficiente de condutividade
-2
-1
térmica (Wm ºC )
Telhado com isolamento
0,25
Diferença de temperatura
Área (m2)
entre o exterior e o interior
(ºC)
12,0
10
Parede de madeira
1,6
45
Telhado com isolamento:
Parede de madeira:
O total de energia “perdida” por segundo é:
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7.2) Como poderias minimizar as perdas de calor, na tua casa?
Usar paredes duplas, vidros duplos, forrar as janelas e as portas.
8) O chão de uma casa com área de 60 m2 está revestido com uma carpete de 10 mm de
espessura que recobre, praticamente, todo o pavimento. A carpete está colocada
sobre uma camada de betão com 250 mm de espessura.
A superfície exterior da carpete está à temperatura de 17 ºC e a superfície inferior do
betão à temperatura de 12 ºC.
Calcula a temperatura na junção do pavimento de betão com a carpete, quando se
atinge o equilíbrio térmico. Considera: K (betão) = 0,75 W m-1K-1; K (material da
carpete) = 0,06 W m-1K-1.
Dados:
Carpete:
Betão:
-3
L = 10 10 m
L = 250 10-3 m
θ2 = 17 ºC
θ1 = 12 ºC
K = 0,06 W m-1 K-1
K = 0,75 W m-1 K-1
A (chão de uma casa) = 60 m2
• Cálculo do coeficiente de condutividade para a carpete:
• Cálculo do coeficiente de condutividade para o betão:
• Cálculo da temperatura de junção do pavimento de betão com a carpete, quando
se atinge o equilíbrio térmico:
θ = 288, 5 K = 15, 35 ºC
9) Classifica cada afirmação como verdadeira ou falsa, justificando as falsas:
A. A energia pode ser transferida espontaneamente de um corpo frio para um corpo
quente.
Falsa. A energia poderá ser transferida de um corpo frio para um corpo
quente, mas só por realização de trabalho.
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B. É possível converter completamente calor em trabalho.
Falsa. Há sempre dissipação de energia.
10) Uma máquina térmica retira 300 J da fonte quente e transfere 250 J para a fonte fria.
Determina:
a. O trabalho realizado pela máquina.
W = Qq − Q f = 300 J − 250 J = 50 J
b. O rendimento da máquina.
W
50 J
× 100 =
× 100 = 16,67%
η=
Qq
300 J
11) Considera as seguintes transformações.
A. Formação de orvalho numa madrugada fria.
B. Fusão da geada nas primeiras horas do dia.
C. Pêndulo de um relógio a oscilar.
D. Saltitar de uma bola após a sua queda.
E. Alpinista a escalar uma montanha.
F. Chávena a cair e partir.
a. Classifica-as como reversíveis/ irreversíveis, espontâneas e não espontâneas.
Irreversíveis e espontâneos: F, D, B
Reversíveis e não espontâneos: C, E, A
b. Indica as transformações que ocorrem com o aumento da entropia. Justifica.
Aumento de entropia: F, D, B
Pois aumenta a desordem e são processos irreversíveis.
12. Numa instalação solar térmica, as perdas de energia poderão ocorrer de três modos:
condução, convecção e radiação.
Explica em que consiste o mecanismo de perda de energia térmica por condução.
A energia propaga-se através de choques entre as partículas, não havendo
transporte de matéria. Ocorre em todos os estados físicos sendo o único
processo possível de transferência de energia como calor, que ocorre nos
sólidos.
GRUPO II
1)
Na figura estão representados os gráficos que
traduzem a variação da temperatura em função do
tempo, no interior de duas latas do mesmo material,
pintadas com tinta baça, uma de cor preta e a outra
de cor branca, quando sobre elas incidiu radiação
emitida por uma lâmpada.
1.1) Indica, justificando, qual a curva
correspondente a cada uma das latas.
Curva B – lata preta
Curva A – lata branca
1.2) Explica por que razão a partir do instante t =
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20 min, aproximadamente, a temperatura no interior de cada uma das latas se
mantém praticamente constante.
Porque se estabelece equilíbrio térmico. A taxa de emissão é igual à taxa
de absorção.
1.3) Qual das latas arrefecerá mais depressa? Justifica.
A lata preta, porque um bom absorsor é também um bom emissor.
2) No nosso país é possível observar a utilização de painéis fotovoltaicos em diversas
situações. Recordando a aula prática sobre utilização de painéis fotovoltaicos
classifica de verdadeiras e falsas as seguintes afirmações, corrigindo as falsas:
A. As células fotovoltaicas existentes num painel fotovoltaico transformam a
energia solar em energia térmica.
Falsa. As células fotovoltaicas existentes num painel fotovoltaico
transformam a energia solar em energia eléctrica.
B. O aproveitamento da energia solar depende do comprimento de onda da radiação
incidente nos painéis fotovoltaicos.
Verdadeira.
C. O rendimento de um painel fotovoltaico não depende do ângulo de incidência da
radiação solar.
Falsa. O rendimento de um painel fotovoltaico depende do ângulo de
incidência da radiação solar.
D. A utilização de filtros na fonte luminosa promove o aumento do rendimento dos
painéis.
Falsa. A utilização de filtros na fonte luminosa promove a diminuição do
rendimento dos painéis.
3) Explica a diferença entre um painel fotovoltaico e um colector solar.
Um painel fotovoltaico é utilizado para converter energia solar em energia
eléctrica, já o colector converte s energia solar em energia térmica.
4) Explica porque é que o interior das garrafas térmicas são espelhadas.
Para reflectir sucessivamente o calor de uma parede para outra, minimizando
as perdas de energia.
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