A organização do livro
Páginas de abertura
2
Abertura de capítulo
Termodinâmica
Termodinâmica
Apreciação de imagem seguida
de questões de interpretação
e outras que preparam para o
estudo do tema.
``
Nesta
Nestaunidade
unidade
6
6
Estudo`dos`gases
Estudo`dos`gases
77
Termodinâmica
Termodinâmica
CAPÍTULO
11
Primeiras
Primeirasideias
ideias
OObalão
balãode
dear
arquente
quenteééoomeio
meiode
detransporte
transporte
aéreo
aéreomais
maisantigo
antigoda
dahistória
históriada
daaviação.
aviação.Um
Umbabalão
lãodesse
dessetipo
tipopossui
possuium
umenvoltório
envoltórioou
ouenvelope
envelope
de
denáilon
náilonpara
paraconter
conterooar
aratmosférico
atmosféricoaquecido
aquecido
pelo
peloqueimador.
queimador.Quando
Quandoaquecidos,
aquecidos,os
osgases
gasesque
que
compõem
compõemooar
aratmosférico
atmosféricopassam
passampor
portransfortransformação
maçãotermodinâmica.
termodinâmica.
Reflexão da luz
Neste capítulo
1.
Modelos
a respeito da luz
2. Leis da reflexão
da luz
3. Espelhos planos
4. Espelhos
1.1. Quais
Quaissão
sãoos
osefeitos
efeitosdo
doaumento
aumentode
detemperatemperatura
turano
noar
aratmosférico
atmosféricodentro
dentrodo
dobalão?
balão?
2.2.Identifique
Identifique aa força
força responsável
responsável pelo
pelo movimovimento
mentoascendente
ascendentedos
dosbalões
balõesdepois
depoisque
que oo
arardentro
dentrodeles
delesééaquecido.
aquecido.
3.3.Explique
Expliquecomo
comooobalonista
balonistacontrola
controlaaadireção
direção
do
dobalão.
balão.
4.4.Nem
Nemtodo
todobalão
balãofunciona
funcionacom
comar
arquente.
quente.AlAlguns
gunsutilizam
utilizamoutros
outrosgases,
gases,como
como oo gás
gás hihidrogênio
drogênioeeoogás
gáshélio,
hélio,que
quenão
nãoprecisam
precisamser
ser
aquecidos.
aquecidos.Procure
Procureexplicar
explicar por
por que
que balões
balões
de
dehélio
hélioeede
dehidrogênio
hidrogênioflutuam
flutuamcom
comesses
esses
gases
gasesààtemperatura
temperaturaambiente.
ambiente.
esféricos
5. Espelhos
parabólicos
6. As cores
Paisagem da cidade de Paraty (RJ), cidade colonial considerada Patrimônio Histórico Nacional.
Pense e responda
1. O que são as imagens que aparecem na água? Como elas se formam?
2. Em relação à posição, qual a diferença entre as imagens na água e acima dela?
3. As imagens refletidas parecem estar mergulhadas na água. Você crê que elas estejam
a alguma profundidade em relação à superfície?
Abertura de unidade
``
Por que estudar...
... princípios da propagação da luz:
` elucida a formação de sombras,
penumbras e eclipses;
` esclarece por que os fachos de luz
de cores diferentes emitidos por diferentes holofotes não se misturam.
... reflexão da luz:
` possibilita compreender a formação de imagens em espelhos;
` ajuda a entender como os objetos
são enxergados.
` explica a formação das cores.
... espelhos planos:
` permite constatar e compreender
princípios básicos da reflexão da luz;
Apresenta imagem informativa que pretende
explorar alguns conceitos relacionados ao
tema principal.
` proporciona a compreensão da
formação de imagens virtuais.
... espelhos esféricos:
` facilita a diferenciação entre imagem real e imagem virtual;
` torna possível o entendimento
de ampliação, redução e projeção de imagens;
` mostra como se pode garantir
maior segurança aos prédios residenciais ou comerciais pela possibilidade de observação de uma
área ampla.
268
Apresentação de conteúdos
6
Estudo dos gases
2. Transformações
Transformações termodinâmicas
termodinâmicas
Transformação
Transformaçãoisotérmica
isotérmica
Quando
Quandoocorre
ocorreuma
umatransformação
transformaçãosem
semque
quea atemperatura
temperaturado
dogás
gásmude,
mude,
diz-se
diz-seque
queoogás
gáspassou
passoupor
portransformação
transformaçãoisotérmica.
isotérmica.Considerando
Considerandoque
que
sua
suamassa
massasesemanteve
manteveconstante,
constante,então
entãoasasgrandezas
grandezasfísicas
físicasque
quevariaram
variaramfoforam
ramoovolume
volumeeeaapressão
pressãodo
dogás.
gás.
Uma
Umatransformação
transformaçãoisotérmica
isotérmicapode
podeser
seralcançada
alcançadavariando-se
variando-selentamenlentamenteteoovolume
volumedo
dogás.
gás.Nesse
Nessecaso,
caso,oovolume
volumee ea apressão
pressãovariam,
variam,mas
maso ogás
gástem
tem
tempo
temposuficiente
suficientepara
paraque
queaasua
suatemperatura
temperaturasesemantenha
mantenhaem
emequilíbrio
equilíbriocom
com
aatemperatura
temperaturado
doambiente
ambienteno
noqual
qualseseencontra.
encontra.
Uma massa
massa de
de gás
gás com
com temperatura,
temperatura,volume
volumeeepressão
pressãoestáveis
estáveisencontra-se
encontra-se
em estado
estado de
de equilíbrio.
equilíbrio. Ao
Ao se
se modificar
modificar duas
duas ou
outrês
trêsdessas
dessasvariáveis,
variáveis,oogás
gás
se reorganiza
reorganiza até
até alcançar
alcançar outro
outro estado
estadode
deequilíbrio.
equilíbrio.Quando
Quandoum
umgás
gáspassa
passade
de
um estado
estado de
de equilíbrio
equilíbrio para
para outro
outro ocorre
ocorre uma
uma transformação
transformação termodinâtermodinâmica. Em
Em uma
uma transformação
transformação termodinâmica,
termodinâmica, pelo
pelo menos
menosduas
duasdas
dasvariáveis
variáveis
de estado
do
gás
(temperatura,
volume
e
pressão)
se
modificam.
Existem
estado do gás (temperatura, volume e pressão) se modificam. Existembabasicamente
sicamente duas
duas maneiras
maneiras de
de desestabilizar
desestabilizar uma
uma massa
massa de
degás
gáseeproduzir
produziruma
uma
transformação.
transformação. Pode-se
Pode-se representar
representar as
as duas
duas formas
formas por
por meio
meio de
de um
um êmbolo
êmbolo
manual,
manual, que
que consiste
consiste numa
numa peça
peça cilíndrica
cilíndrica de
de metal
metalque
quese
sedesloca
deslocaem
emmovimovimento alternativo
alternativo no
no interior
interior de
de um
um cilindro
cilindro sem
sem deixar
deixarescapar
escaparaasubstância
substância
em seu interior,
interior, como
como se
se mostra
mostra aa seguir.
seguir.
estado de equilíbrio inicial
Parainicial
incluir esta página
estado
estado
estadode
deequilíbrio
equilíbrio
inicial
estadodedeequilíbrio
equilíbriofinal
final
no sumário, clicar + shift +
command na caixa com texto
transparente abaixo
Esquemas
Esquemasdedeum
umgás
gásdentro
dentro
dedeum
umrecipiente
recipientefechado
fechado
por
éé
porum
umêmbolo.
êmbolo.O Oêmbolo
êmbolo
empurrado
dede
empurradolentamente,
lentamente,
modo
dodo
modoa adiminuir
diminuiro ovolume
volume
gás
gáse eaumentar
aumentarsua
suapressão
pressão
sem
semalterar
alterara atemperatura.
temperatura.
transformação
transformação
Conforme
Conformeo ovolume
volumedodo
T0T0 recipiente
recipientediminui,
diminui,asaspartículas
partículas
dodogás
para
gástêm
têmmenos
menosespaço
espaço
para
sesemover.
Por
consequência,
asas
Por consequência,
a sensação de ouvido entupido que em
62. Compare a definição de um gás dadacolisões
nomover.
capítulo
4 67. Explique
colisõesdentro
dentrododorecipiente
recipiente
com a descrição estudada neste capítulo.
Escreva
aumentam,
aumentando
a ageral as pessoas têm ao subir ou ao descer uma
aumentam,
aumentando
pressão
PP
P1P, 1V
serra ou ao decolar e aterrissar de avião. Compare
um texto apresentando
sua
0,0V
00
1 1 comparação.
pressãododogás
gásnele
nelecontido.
contido.
,V
,V
estado
estado de
de equilíbrio
equilíbrio final
final
estado
estado de
deequilíbrio
equilíbrioinicial
inicial
estado
estadode
deequilíbrio
equilíbriofinal
final
PP
PP
6
Estudo dos gases
Integre o aprendizado
transformação
transformação
P
P11,, V
V11,, TT11
O
O aumento
aumentoda
datemperatura
temperaturado
dogás
gásrepresenta
representamaior
maior
agitação
agitação das
das moléculas,
moléculas, oo que
que provoca
provoca oo aumento
aumentoda
da
6
Estudo colisões
dos gases
frequência
frequência das
das colisõescontra
contraas
asparedes
paredesdo
dorecipienrecipiente,
te, ou
ou seja,
seja, uma
uma elevação
elevaçãona
napressão
pressãodo
dogás.
gás.
Se
externa
sobre
Exercícios
Se aa pressão
pressão
externa complementares
sobre aa tampa
tampa do
do recipiente
recipiente
não
não aumentar,
aumentar, oo êmbolo
êmbolo vai
vaiser
serempurrado
empurradopara
paracima,
cima,
expandindo
expandindo assim
assim oo volume
volumedo
dorecipiente.
recipiente.
Gás ideal
33. Indique as condições de volume, pressão e tempera-
Se
por
três
variáveis,
ee cada
uma delas
Se oo gás
gás pode
pode ser
ser caracterizado
caracterizadotura
pornas
trêsquais
variáveis,
cada
delaspode
pode ideal.
um gás
podeuma
ser considerado
ser
ser dada
dada em
em função
função de
de outras
outras duas,
duas, oo estudo
estudodas
dastransformações
transformaçõespode
podeser
serrearealizado
verificando
as
34. Dê constante
exemploseede
gases quecomo
podem
ser
consideralizado mantendo
mantendo uma
uma das
das variáveis
variáveis
constante
verificando
como
as outras
outras
duas
dos ideais.
duas se
se relacionam.
relacionam.
Transformações termodinâmicas
Tipos
Tipos de
de
transformação
transformação
termodinâmica
termodinâmica
Isotérmica
Isobárica
Isovolumétrica
35. Em que condições
uma massa
de gás pode ser conIsotérmica
Isobárica
Isovolumétrica
Descrição`da`
Descrição`da`
transformação
transformação
36. Descreva o fenômeno da transformação termoditemperatura
temperatura
pressão constante
volume constante
constante
nâmica. pressão constante volume constante
constante
Consequência`da`
Consequência`da`
transformação
transformação
siderada em equilíbrio?


37. Explique o que é uma transformação isotérmica e
 pressão varia em
pressão varia em  temperatura
pressão varia
em
 temperatura
 pressão varia
dê em
exemplos.
Inclua
na explicação
as variáveis
de
função do voluvaria em
função
função da temfunção do voluvaria
em função
função da temmudam
e a variável
me do gás estado que
do volume
peraturaque não se altera
me do gás
do volume
peratura
nessa transformação.
38. Analise o esquema a seguir.
Nas
Nas próximas
próximas páginas,
páginas, cada
cada uma
uma das
das transformações
transformações éé apresentada
apresentada de
de
maneira
maneira mais
mais detalhada.
detalhada.
110
110
transformação
No caderno, escreva uma legenda que explique o
que esse esquema demonstra.
39. Ao subir rapidamente à superfície, um mergulhador pode ser vítima do chamado “mal descompressivo”. Descreva esse fenômeno. Cite a recomendação que se faz aos mergulhadores no momento de
retornar à superfície.
40. Uma bola de futebol totalmente cheia parece mais
rígida do que uma bola parcialmente vazia. Explique o motivo dessa diferença.
41. Um gás ocupa o volume V1 de um recipiente fechado por êmbolo móvel. O êmbolo desce, diminuindo
o volume do gás para um décimo de seu valor inicial. Determine a pressão final em relação à pressão inicial P1.
42. Cabines de avião são pressurizadas, isto é, a pressão interna é mantida constante, já que nas altitudes dos voos a baixa pressão externa é incompatível com as necessidades dos passageiros. No
início de cada voo, os comissários de bordo informam que em caso de despressurização (perda súbita de pressão), máscaras de oxigênio colocadas
acima de cada acento caem automaticamente. Explique por que, em caso de despressurização, o uso
dessas máscaras torna-se necessário aos passageiros e tripulantes do avião.
128
((
Pressão (cm de mercúrio)
PP1,1,VV1,1,TT1 1
PP00,,VV00,,TT00
P0,, V
0, T0
P
0 V0, T0
Ao empurrar
empurrar o
Ao
o êmbolo,
êmbolo, o
o mesmo
mesmo número
número de
de molémoléculas fica
fica com
culas
com um
um espaço
espaço menor
menor para
para se
se movimentar,
movimentar,
resultando no
resultando
no aumento
aumento da
da frequência
frequência das
das colisões,
colisões, ou
ou
seja, no
no aumento
seja,
aumento da
da pressão.
pressão. Além
Além disso,
disso, pode
pode ocorocorrer o
o aumento
aumento da
rer
da agitação
agitação das
das moléculas
moléculas do
do gás,
gás, que
que
será percebido
percebido como
será
como uma
uma elevação
elevação na
na temperatura.
temperatura.
com a sensação que geralmente surge quando se
63. A densidade de uma substância é dada pela razão
mergulha mais profundamente na água.
Lei
Leide
deBoyle-Mariotte
Boyle-Mariotte
entre sua massa e seu volume. A massa é igual ao
No
Robert
Boyle
concluiu
du68.
número
total
de anglo-irlandês
moléculas
N vezes
a massa
mo- que
Noséculo
séculoXVII,
XVII,oocientista
cientista
anglo-irlandês
Robert
Boyleda
concluiu
queUm
du-recipiente contém uma porção de CO2 (dióxido
3
rante
termodinâmica
a apressão
um
de carbono) em temperatura ambiente. Colocando-se
, era
conlécula individual
m. O volume
total éde
vde

N gás
sgás
ranteuma
umatransformação
transformação
termodinâmica
pressão
um
erainversameninversamenLigado
ao tema
Ligado
uma massa
de 0,5ao
kg tema
sobre o êmbolo que veda a exsiderando que uma1 molécula ocupa um pequeno
__
P

.
Anos
depois,
o
francês
Edme
Mariotte
teteproporcional
ao
volume
1 . Anosdodepois,
3
P densidade
 __
o éfrancês
Edme
Mariotte
proporcional
aode
volume
tremidadeMal
superior
do recipiente, o volume do gás é
descompressivo
.
cubo
lado s. A
material
d  m/s
Mal
descompressivo
VV
de
1 litro. Determine
o volume casoéseja
“Mal
Nesta
tabela
são
apresentados
alguns
dados
sobre
enunciou
“Maldescompressivo”
descompressivo”
éo oadicionado
enunciouaalei
leide
decompressibilidade
compressibilidadedos
dosgases,
gases,que
quevalida
validaa adescoberta
descobertadede
0,5 kg sobre
o êmbolo.
Considere
que
a temperatura
nome
dedeuma
pode
certas substâncias.
nome
umadoença
doençaque
que
pode
Boyle
se
a
temperatura
for
constante.
Nessas
condições,
o
produto
da
pressão
Boyle se a temperatura for constante. Nessas condições, o produto da pressão
do gás não
muda. pessoas
acometer
que
praticam
acometer
pessoas
que
praticam
pelo
oomesmo.
pelovolume
volumede
deuma
umamassa
massade
degás
gáspermanece
permanece
mesmo.
Massa
o oesporte
chamado
esporte chamadomergulho
mergulho
Densidade
Estado
69. Os balões-sondas
sobem
a determinadas
altitudes,
Substância
molar
submarino.
Quando
o omergu3
submarino.
Quando
merguPP VVconstante
(g/cm
físico
)
constante
instrumentos
para
rea
lizar medidas,
lhador
rápido
àà
su43. O gráfico a seguir mostra o comportamento do vo- (g/mol)
49. Ocarregando
que demonstram
as
retasdemais
que
caracterizam
os
lhadorsobe
sobe
rápido
demais
sucomo
a
da
camada
de
ozônio.
A
fotografia
ao lado
Considerando
novamente
o
gás
confinado
no
recipiente
com
êmbolo
da
siperfície,
os
gases
diluídos
no
Cloreto
de confinado
sódio
lume de umConsiderando
gás em função
de sua
temperatura.
gráficos
transformações
novamente
o gás
no recipiente
si- dasperfície,
os gasesisovolumétricas?
diluídos no
Sólido
58,44
2,17com êmbolo da
mostra um
balão-sonda asendo
lançado pelo Instisangue
tuação
como
(NaCº)
sanguetendem
tendem aseseexpandir
expandir
tuaçãoapresentada
apresentadaanteriormente,
anteriormente,
comoooproduto
produtodadapressão
pressãopelo
pelovolume
volumeé é
tuto
Nacional
deAvogadro
Pesquias
Espaciais
(Inpe).
rapidamente
por
Princípio
de
oyomesmo
aatransformação
isotérmica,
então
rapidamente
porcausa
causadadavavaBromo
mesmodurante
durante
transformação
isotérmica,
entãoesse
esseproduto
produtotem
temo omesmes159,8
3,1
Líquido
Explique
por
que
o
balão,
conforme
se
vê
riação
da
pressão,
formando
mo valor antes e depois damolecular
transformação.
(Br2)
riação da pressão, formando na ima50. Considere
dois
recipientes
de no
mesmo
volume,
um
30,0 mo valor antes e depois da transformação.
gem, nãobolhas
pode
estar
totalmente
cheio
quando sobe
dedenitrogênio
bolhas
nitrogênio
nosangue
sangue
outro
comnão
dióxido de carcom
O2, e o Esse
Iodo (I2)
70,9
0,003
Gasoso
e enos
gás
paragás
as oxigênio,
maiores
altitudes
da atmosfera.
nostecidos.
tecidos.
Esse
gás nãoé é
VV1PP1 VV0PP0
Se o número
de moléculas de oxigênio
bono, CO2.eliminado
28,0
1 1
0 0
pela
eliminado
pelarespiração.
respiração.
24
calcule odo
número
de moléculas de
é igual a 2  1 0
Calcule a distância média entre as moléculas desOsOs,sintomas
sintomas domal
maldescomdescomOutra
de enxergar
nas variáOutraforma
forma
enxergaraamudança
mudança
dióxido depressivo
carbono.podem aparecer até 6
26,0
P P picomesasdesubstâncias.
Expresse nas
suavariáresposta em
pressivo podem aparecer até 6
veis
durante
uma transformação
isoveisde
deestado
estado
durante
transformação
iso-se os resultados 51.Isoterma
horas
mergulho
ee
sese
macm). Comente
tros
(1 pm uma
 1010
horasapós
após
mergulho
ma- em um
Estime o número
deo o
moléculas
de
água
Isoterma
um
da
verP1
24,0térmica
nifestar
como
vertigens,
prurido
térmicaéépor
pormeio
meiode
deestão
umgráfico
gráfico
dapressão
pressão
P1
obtidos
de acordo
com osvermodelos
de sólido,
nifestar
como
vertigens,
prurido
copo comum de água. Dica: comece estimando a
sus
oomostrado
cutâneo
(coceiras), dor
nas
susvolume,
volume,como
como
mostrado
nafigura
figura4.aoaolado.
lado.
líquido
e gás do na
capítulo
cutâneo
nasperper- a massa
massa de água
em (coceiras),
um copo edor
considere
22,0
nas
e enos
braços.
As bolhas nos
P0
nas
nos
braços.
nos
x
oogás
possui
um
O
igual
a 18
g. As bolhas
molar de Hpulmões
P0
0,0Inicialmente,
20,064.40,0
60,0
80,0
100,0
2
Quando
a temperatura
deVum
gás
e o voestáaumenta
Inicialmente,
gás
possui
umvolume
volume
V0 0e eestá
pulmõespodem
podemcausar
causarasfixia;
asfixia;
. .Lentamente,
temaauma
(ºC)mantendo-se
permanece
constante,a asua
pressão também
asasque
formam
Lentamente,
mantendo-se
temumapressão
pressãoPlume
P0Temperatura
0
queseseideais
formamnas
nasartérias
artérias
Lei
dos
gases
peratura
constante,
o
volume
desse
gás
aumenta
e
cerebrais
aumenta.
Fundamente-se
na teoriae cinética dos gaperatura constante,
o volume
desse gás aumenta
cerebraise ecoronárias
coronáriaspodem
podem
V0
V1
V
pressão
diminui,
que
ooproduV0
V52.
bloquear
Por que ase
pode
afirmar
pelo
gráfico
que
trata
1
ses
para de
explicar
essese
fenômeno.
Um Vrecipiente
comoêmbolo
móvel contém 2 L de
asua
sua
pressão
diminui,
detal
talforma
forma
que
produbloquear
ofluxo
fluxosanguíneo.
sanguíneo.
totodo
pela
pressão
permanece
constante.
de uma transformação
isobárica?
Portanto,
mergulhador
nitrogênio molecular
a um
10um
°C
enquanto é submetidovolume
volume
pela
pressão
permanece
constante.
Portanto,
mergulhador
65.
A
pressão
de
um
gás
confinado
em
um
cilindro
fe70.do
Suponha
que,
próximo àaosuperfície
solo,
o então
volume
do balão
A curva
vermelha do
gráfico
demonstra
como
aa
deve
retornar
lenà pressão
atmosférica.
gás é
aquecido
curva
gráfico
demonstra
deve
retornar àOsuperfície
5
3len44. Um balãoA de
4 Lvermelha
de chado
ar à do
pressão
atmosférica
écomoconforme
varia
com
a temperatura,
o gráfim
, com pressão
anterior
seja
deo2ar
· 10
exalando
dos
pula da
60questão
°C, o tamente,
que
faz seu
volume
sua
variapressão
eeode
variam.
––dada
tamente,
exalando
oear
dospressão
pulpressão
ovolume
volume
variam.Essa
Essacurva
curva
dadapor
por
submerso
a 5 m
profundidade
em
um
tanque
co a seguir.
Calcule
presde 1Construa
atm mões
emões
temperatura
de
20o°C.
durante
o processo.
CC, onde
rem.
um
gráfico
produto
daapresdurante
o com
processo.
__
CCéaéuma
––ééuma
hipérbole.
de água.PPSuponha
que
pressão
aumente
1uma
atm
a
umaconstante
constante
hipérbole.
sãopelo
do ar
dentroem
dofunção
balão ada
20variação
km de altitude,
com
V__, onde
são
volume
na tempecada 10 m deVprofundidade e calcule o novo volutemperatura
de 50 °C e cujo volume foi aumenratura
desse gás.
100
me do balão.
tado para 1,5 milhão de metros cúbicos. 111
111
80
53. Considere uma estrela em formação, cuja origem é um
45. Explique o que é uma transformação isobárica e dê
71.gás
Observe
este gráfico
deK,pressão
volume,
sabenà temperatura
de 100
de uma 
nuvem
intereste60
um exemplo diferente do que foi apresentado no
dodeque
de transformações
termodinâmim curvas
de diâmetro
e pressão igual a
4 · 1018 Pa.
lar
1017as
40
texto do capítulo. Inclua na explicação
as variáveis
, T2 e gás,
T3. supondo que a estrecas são
dadas por
Calcule
a pressão
finalTdesse
1
que mudam e a variável que não20se altera nessa
P e uma
de 6 000 K.
la terá 5 · 1010 m
Isotérmicas
T3
T1 T2temperatura
transformação.
0
20 40 60 80 100 120 140
54. Suponha que uma bomba de vácuo retire aos pou8 1
46. Considere um pastel retangular de 10 cm por
5 cm
Temperatura
(°C)
cos o gás do recipiente
da questão 52. O estado de
7
de tamanho. A camada de gás dentro do pastel
pré-vácuo é atingido quando a pressão alcança o
a) Identifique
tipotoda
de transformação
termodinâpreenche uma espessura
de 5 mmoem
sua
0
3
6
2
valor de 10 Torr (1 Torr  0,00132 atm); o alto vámica
queàocorre
com o gás.
área. Inicialmente, o pastel
está
temperatura
de
cuo, quando a pressão é de 108 Torr. Determine a
20 °C; a temperatura do
é de 250
°C. Estime
a
3
b) óleo
Determine
a pressão
quando
a temperatura do
densidade de moléculas nos estados de pré e alto
5
espessura final do pastelgás
após
a fritura.
atinge
150 °C.
4
vácuo, com a temperatura constante.
0
V
47. Um recipiente de 66.
10 cm
de que o experimento
Sabe-se
êmbolo de Perrin utiliza partíModelo molecular de um gás
altura contém 5 L deculas
gás em água líquida. A teoria cinética dos gases
Indique no caderno qual curva corresponde à:
O reoxigênio (O2) a 20 °C. também
é válida para um líquido? Justifique sua 55. Oa)
transformação
modelo
molecularisotérmica.
de um gás supõe que a separacipiente está fechadoresposta.
por
Se necessário, confira no texto do capítub) transformação
isobárica.
ção
entre as moléculas
é muito maior do que o taum êmbolo. Atua nologás
as suposições básicas dessa teoria.
c) transformação
manho
delas. Quaisisocórica.
são as implicações dessa supouma pressão igual à pressição no comportamento dos gases ideais? E quais
F
V1
são atmosférica
seriam as consequências caso essa hipótese não se
130 somada
à pressão dada pelo peso
confirmasse?
Q
do êmbolo. O recipiente é
aquecido e, à temperatuInterpretação cinética da pressão
ra de 150 °C, o êmbolo se
56. A pressão de um gás é dada pelo produto da denmove.
sidade de suas partículas pela energia cinética méOpine, sem realizar cálculos, se nessas condições o
dia delas. Descreva o que ocorre com a pressão do
êmbolo sobe ou desce. Depois, calcule a altura da
gás nas situações mencionadas a seguir.
posição final do êmbolo.
a) O gás é comprimido e a sua densidade triplica.
48. Explique o que é uma transformação isovolumétrib) A velocidade média das partículas do gás cai
ca. Inclua na explicação as variáveis de estado que
pela metade.
mudam e a variável que não se altera nessa transc) Em uma situação hipotética, as partículas do
formação.
gás têm sua massa multiplicada por 10.
Volume (litros)
Para incluir esta página
no sumário, clicar + shift +
command na caixa com texto
transparente abaixo
transformação
transformação
))
Nessas páginas se desenvolve o
conteúdo do capítulo.
Cada capítulo vem acompanhado
de seções – como Ligado ao
tema, Fatos e personagens, Virou
notícia, Relembre a Matemática
– e reforçado por atividades
em Para refletir, Para debater,
Conceito em questão, Exercícios
resolvidos e Exercícios propostos.
O fechamento do conteúdo
e sua integração se fazem por
meio das seções Exercícios
complementares e Integre o
aprendizado.
d
72. Um gás à temperatura de 100 °C ocupa 30 cm3 de
volume. Resfriado a 0 °C, sua pressão se mantém
constante e igual à pressão atmosférica. Calcule o
novo volume do gás.
73. Utilize a lei dos gases ideais e a definição de densidade para demonstrar que a densidade de um gás pode
PM
ser dada pela expressão d  _____ . Considere P a
RT
pressão do gás, M sua massa molecular, R a constante universal dos gases e T a temperatura absoluta.
74. “CNTP” significa condições normais de temperatura e pressão e equivale a T  0 °C e P  1 atm.
a) Calcule o volume ocupado por um mol de gás
nessas condições.
57. Estime a velocidade b)
média
das moléculas
dodepende
ar
O volume
encontrado
do tipo de gás?
5
Sabe-se
quando a pressão é de 1 atm
(1,01 · 10
Justifique
suaPa).
resposta.
que a densidade do ar é de 1,2 kg/m3.
75. Considere um mol de N2 (gás nitrogênio) em um reInterpretação cinética
cipiente fechado por um êmbolo móvel, cujo voluda temperaturame pode variar.
a) Faça uma tabela para valores de volume do gás con58. A temperatura da coroa forme
solar (camada
mais extera temperatura
aumenta de 0 °C para 150 °C,
na da atmosfera solar) é àdepressão
4 milhões
de K. de 1 atm. Construa então um
constante
gráfico V  T com os resultados da tabela.
b) Adiciona-se agora um peso sobre o êmbolo e
a pressão dentro do recipiente aumenta para
2 atm. Faça uma tabela e um gráfico dos volumes calculados nessa nova situação, para os
mesmos valores da temperatura.
c) Compare as curvas obtidas para Pa  1 atm e
Pb  2 atm.
d) Extrapole as retas para T  0 K, e calcule o volume no zero absoluto.
PAB  PA  PB. Verifique a validade dessa relação
de acordo com a lei de gases ideais.
78. Uma amostra de CO2 (gás dióxido de carbono) possui um volume de 180 mL e pressão de 800 mmHg.
Determine o novo volume da amostra com a pressão 450 mmHg a temperatura constante.
79. Considere um mol do gás nobre argônio (Ar) confinado no recipiente inicial desta figura.
Pinicial
PA
PB
Sabendo que a temperatura em Pinicial não muda nas
transformações PA e PB, classifique os três instantes em ordem crescente de pressão.
80. Na imagem abaixo, ator representa a personagem
de ficção Super-Homem, que exala um sopro gelado para impedir uma explosão.
76. Interpretação de texto. Leia este trecho do poema
“De Rerum Natura” (Sobre a natureza das coisas),
Eclipse solar fotografado dedo
umapoeta
regiãoLucretius
da Terra. Quando
a Lua
(99-55
a.C.).
(disco preto) cobre o Sol, a coroa solar fica evidente.
… Todos os nossos átomos foram
Sabe-se que o Sol é composto basicamente
hi- e muito longe.
vagando aqui de
e acolá
drogênio (massa molar igual
a 1 g).devemos
Sabe-sepensar
tam- na morte como sendo
Portanto,
bém que a velocidade de escape gravitacional
é
nada,
dada por:
menos
do que o sono, até menos do que o nada,
XXXXX
2GM
_____
vescape  pois
R o nosso arranjo de matéria nunca se agita
para reagrupar, quando o sopro gelado da morte
a) Determine, em m/s e em km/h, a velocidade
mése apodera.
dia dos íons de hidrogênio da coroa solar.
(Tradução livre do autor.)
b) Calcule a velocidade
de escape
dasdos
partículas
Lucretius
foi um
responsáveis por disseminar
kg
que constituem o Sol.
Considere Mde
 que
2  10a30matéria
o pensamento
é constituída de
e R  7  108 m.
átomos. Identifique no trecho apresentado o que
c) Lembrando que a pode
velocidade
térmica
é uma
confirmar
esse pensamento
do poeta.
velocidade média, qual a probabilidade de os
77. solar
A lei escaparem
de Dalton sobre
as pressões parciais afirprótons da coroa
da atração
ma que a pressão total de uma mistura de gás é
gravitacional do Sol?
igual à soma das pressões parciais de cada gás que
compõe a mistura. Por exemplo, a pressão total
Gases reais
do gás composto de dois gases, A e B, equivale a
59. Calcule a diferença de pressão entre o tratamento de um gás real e o de um gás ideal para 1 mol de
CO2 com 1 L de volume.
Com base em seu conhecimento sobre gases ideais,
descreva o que uma personagem precisaria fazer
para exalar esse supersopro gelado.
81. A atmosfera de Vênus é quase totalmente composta do gás dióxido de carbono (CO2). Devido ao forte efeito estufa, a temperatura e a pressão na superfície desse planeta valem 460 °C e 9,1 · 106 Pa.
Imagine que um balão de material indestrutível
está na densa atmosfera de Vênus. Determine o
volume desse balão, considerando que ele contém
2 mols de CO2 e está em equilíbrio hidrostático com
a atmosfera ao redor.
131
60. Explique o que são moléculas polares.
61. Considere a equação dos gases reais.
a) Explique a que fatores físicos se deve a existência das constantes a e b.
b) Analise o que aconteceria com essa equação se
o volume V fosse suficientemente grande, de
maneira tal que se teria uma pressão suficientemente pequena. Dica: para sua resposta, compare a equação dos gases reais com a equação
dos gases ideais.
129
4
EMF2_LA_INICIAIS_001A007.indd 4
9/17/09 8:37:37 PM
Páginas finais
Física tem história
Física e sociedade
Revolução Industrial e modernidade
Calota polar no Ártico nunca foi tão pequena
Tudo que é sólido desmancha no ar
Observe as figuras e leia o texto a seguir.
Nas primeiras
fábricas
inglesas
do século XVIII
trabalhavam
igualmente
homens,
mulheres
e crianças.
Trabalhador
ajustando uma
máquina com
o auxílio de
computadores.
Final do
século XX.
Existe um tipo de experiência vital – experiência de
tempo e espaço, de si mesmo e os outros, das possibilidades e perigos da vida – que é compartilhada por homens e mulheres em todo o mundo hoje. Designarei
esse conjunto de experiências como “modernidade”. Ser
moderno é encontrar-se em um ambiente que promete
aventura, poder, alegria, crescimento, autotransformação e transformação das coisas em redor – mas ao mesmo tempo ameaça destruir tudo o que temos, tudo o
que sabemos, tudo o que somos. A experiência ambiental da modernidade anula todas as fronteiras geográficas
e raciais, de classe e de nacionalidade, de religião e de
ideologia: nesse sentido, pode-se dizer que a modernidade une a espécie humana. [...]
O turbilhão da vida moderna tem sido alimentado por
muitas fontes: grandes descobertas nas ciências físicas,
com a mudança da nossa imagem do universo. Todo lugar que ocupamos nele; a industrialização da produção,
que transforma conhecimento científico em tecnologia,
cria novos ambientes humanos e destrói os antigos, acelera o próprio ritmo de vida, gera novas formas de poder
corporativo e de luta de classes; descomunal explosão demográfica, que penaliza milhões de pessoas arrancadas
de seu hábitat ancestral. Empurrando-as pelos caminhos
do mundo em direção a novas vidas; rápido e muitas vezes catastrófico crescimento urbano; sistemas de comunicação de massa, dinâmicos em seu desenvolvimento que
embrulham e amarram, no mesmo pacote, os mais variados indivíduos e sociedades; Estados nacionais cada vez
mais poderosos, burocraticamente estruturados e geridos, que lutam com obstinação para expandir seu poder;
movimentos sociais de massa e de nações, desafiando
seus governantes políticos ou econômicos, lutando por
obter algum controle sobre suas vidas; enfim, dirigindo e
manipulando todas as pessoas e instituições, um mercado capitalista mundial, drasticamente flutuante, em permanente expansão. No séc. XX, os processos sociais que
dão vida a esse turbilhão, mantendo-o num perpétuo estado de vir-a-ser, vêm chamar-se “modernização”.
Beira-mar na cidade norueguesa de Longyearbyen, no Ártico,
normalmente congelada nessa época do ano (26/04/2007). O Sol
aparece logo depois da meia-noite.
Estudo que será divulgado hoje pelo Fundo Mundial para a Natureza (conhecido por sua sigla em inglês WWF), aponta que 2008 deve registrar o menor
nível de cobertura de gelo no Polo Norte, inferior aos
4,13 milhões de quilômetros quadrados do ano passado, o recorde anterior.
Há menos gelo no Ártico neste ano que em qualquer outro desde que os controles começaram, alertou
Martin Sommerkorn, coordenador do programa do Ártico do WWF.
Na prática, o Ártico pode se transformar em um continente sem gelo por alguns dias do verão. Os ambientalistas alertam que as consequências para o aquecimento
global podem ser “catastróficas”.
O gelo que está sendo perdido é o mais antigo e grosso, o que significa que a região está sendo coberta por
uma camada cada vez mais fina.
Pelos cálculos do WWF, a área de gelo que tem pelo
menos cinco anos caiu 56% entre 1985 e 2007, enquanto o gelo mais antigo praticamente desapareceu.
“Estamos esperando que 2008 seja o pior ou o se-
BERMAN, M. Tudo que é sólido desmancha no ar. São Paulo:
Companhia das Letras, 1996. p. 15 e 16.
Final de capítulo
gundo pior com respeito à cobertura de gelo no verão”,
afirmou o cientista. “Já existem sinais de que espécies
como o urso polar estão sofrendo efeitos negativos por
causa da erosão das plataformas onde vivem”, disse.
O motivo do degelo é o aquecimento global. E uma
de suas consequências é mais aquecimento. Como o
gelo é branco, a maior parte da luz do sol que incide
sobre ele é refletida de volta ao espaço. Ao derreter, no
entanto, fica em seu lugar o mar aberto, que, sendo
mais escuro, absorve a luz e esquenta. Isso ajuda a derreter ainda mais o gelo. O processo continua até que
não haja mais o que derreter.
Em observações de campo realizadas durante as duas
últimas décadas, Peter Wadhams, professor de física
oceânica da Universidade de Cambridge, verificou que
a espessura média do gelo foi reduzida em 40%.
Trata-se também do primeiro ano em que a passagem entre a América do Norte e a Rússia está livre do
gelo”, disse Sommerkorn. Estrategistas militares consultados pelo Estado confirmam que tanto os norte-americanos quanto os russos estão dispostos a financiar expedições de peso para pesquisar reservas de
petróleo na região.
``
Ironia
“Tudo indica que temos uma Arábia Saudita debaixo
do Ártico. Até hoje ela era inacessível. Mas com o petróleo a preços altos e o degelo, os incentivos são reais
para explorar essa possibilidade”, afirmou Don Gautier,
chefe do Departamento de Geologia dos EUA. Os campos de gás e petróleo sob a calota polar ártica são estimados por alguns geólogos em 25% das reservas mundiais não descobertas.
Mark Serreze, especialista do Centro Nacional de
Neve e Gelo da Universidade do Colorado, tem apontado a “grande ironia” desse processo: o derretimento da
calota polar aumentaria o acesso a mais combustíveis
fósseis e sua exploração aceleraria ainda mais o ritmo de
mudança climática.
CHADE, Jamil. O Estado de S. Paulo, 15 set. 2008. Disponível em:
<http://www.estadao.com.br/estadaodehoje/20080915/not_imp241782,0.php>. Acesso em: 24 abr. de 2009.
Para incluir esta página
no sumário, clicar + shift +
command na caixa com texto
transparente abaixo
De acordo com o texto
De acordo com o texto
1. Nas duas ilustrações, identifique e descreva as diferenças entre o trabalho realizado nas fábricas do século
XVII e do final do século XX.
1. Explique o que está acontecendo com as calotas polares. Identifique a sua área atual.
2. O texto descreve uma mudança não só no mundo do trabalho, mas na sociedade como um todo. Identifique
e descreva algumas mudanças trazidas pela Revolução Industrial e relacione-as com os conhecimentos da
termodinâmica.
3. O texto afirma que o motivo do degelo é o aquecimento global. Reflita se isso está relacionado com equilíbrio
térmico.
3. Identifique no texto situações que caracterizem o aumento da entropia.
5. Opine sobre a ironia comentada no texto quanto à possibilidade de extração de petróleo. Você acredita que
Rede de conceitos
vale a pena procurar o petróleo que existe abaixo do Ártico?
4. Opine sobre os sentimentos descritos no texto e relacione-os com sua própria história de vida.
2. Relacione o derretimento da calota polar com o próprio aquecimento global, que é sua causa.
4. Faça uma pesquisa sobre o que está acontecendo na calota polar do hemisfério Sul, ou Antártica.
Os
Laboratório
166
75
Gases
Transferindo calor
variáveis de estado
(T, V, P)
transformações
termodinâmicas
Participantes:`2 a 4 alunos.
Objetivo:`compreender o funcionamento das correntes de convecção no ar.
Material:
 folha de cartolina, régua e estilete
 pedaço de arame (não farpado)
 seringa nova sem agulha (nunca`recolha`seringa`de`lixo`hospitalar`ou`de`qualquer`outro`lixo)
 lâmpada de 40 W
 bocal para lâmpada fixado numa placa de madeira
 fio e interruptor
 massa plástica
 cola
A
têm comportamento descrito por
passam por
isotérmica
(temperatura constante)
isobárica
(pressão constante)
descrita pela
isocórica
(volume constante)
descrita pela
descrita pela
lei de
Boyle-Mariotte
V1P1 � V2P2
lei de
Avogadro
N1 V2
�
V1 V2
lei de Charles
e Gay-Lussac
V1 V2
�
T1 T2
Procedimentos
Complementos especiais
que apresentam fatos
históricos relacionados
à Física – em Física tem
história –, textos de
circulação social sobre
conhecimentos dessa área –
em Física e sociedade –,
sugestões de atividades
práticas – em Laboratório –
e uma conexão dos
conceitos estudados –
em Rede de conceitos.
1. Dobre um pedaço de arame conforme a figura 1 e fixe-o vertical-
mente na placa de madeira com o auxílio de massa plástica.
ATENÇÃO
2. Fixe a lâmpada no bocal e prenda a seringa no arame com a mas-
sa adesiva, como indicado na figura 2.
3. Na cartolina, recorte dois círculos como ilustrado na figura 3 e um
retângulo como o da figura 4. Se desejar, desenhe figuras na parte
externa do retângulo para dar um acabamento a seu gosto.
são casos especiais da
O procedimento 2 deve ser
realizado com o auxílio do
professor, pois a tensão
trabalhada é alta (110 V) e pode
causar acidentes graves.
lei dos gases ideais
P1V1 P2V2
�
T2
T1
PV � nRT ou
descritos microscopicamente pelo
16 cm
21 cm
Modelo molecular de um gás ideal
(teoria cinética dos gases)
21 cm
12 cm
explica o comportamento
Figura 1
Figura 2
da
Figura 4
Figura 3
do um cilindro com a abertura voltada para baixo (figura 5).
21 cm
5. Apoie o cilindro na extremidade mais estreita da
seringa e dobre para cima as aberturas recortadas no primeiro círculo da figura 3.
Figura 5
ção do cilindro (figura 6).
Questões
Depois do experimento
Comunicação`de`resultados
a) Faça um desenho explicativo do funcionaFigura 6
mento do abajur, tomando como base o moAbajur de convecção:
delo cinético-molecular, o conceito de empuenquanto a lâmpada
permanece acesa,
xo e as correntes de convecção.
ele gira.
b) Compare a velocidade de rotação do seu abajur com a dos demais alunos e procure uma resposta para uma
possível diferença entre elas.
c) Exponha as conclusões em um cartaz.
temperatura decorre
do movimento (velocidade)
das moléculas.
dos
Ecin �
3
K
2 b
gases reais
n 2 V
P�a
�b � RT
�
n
V
6. Acenda a lâmpada e observe o movimento de rota-
B
da
pressão
resulta de colisões das moléculas com as paredes
do recipiente ou com outras moléculas.
P � N mv2
3V
4. Cole as partes recortadas da cartolina, forman-
1. Explique o que provoca
a rotação do abajur.
2. Após a lâmpada ser
acesa, deve-se esperar
alguns segundos para que
o abajur comece a girar.
Explique o porquê disso.
3. Faça uma analogia entre
o funcionamento desse
abajur e o voo da asa-delta.
137
38
Para explorar
Vestibular e Enem
7.
(Fatec-SP) Um cientista criou uma escala termométrica D que adota como pontos fixos o ponto de
ebulição do álcool (78 °C) e o ponto de ebulição do
éter (34 °C).
tc (°C)
O gráfico ao lado relaciona esta escala D com
78
a escala Celsius.
A temperatura de ebulição da água vale, em °D: 34
a) 44
d) 120
b) 86
e) 160
0
80 t (°D)
d
c) 112
8. (PUC-SP) Leia a tirinha seguir:
O fato de Calvin e Haroldo sentirem as sensações
de calor e de frio sugere que a situação se passa
a) de manhã e o calor específico da areia é maior
do que o da água.
b) à tarde e o calor específico da areia é maior do
que o da água.
c) de manhã e o calor específico da areia é menor
do que o da água.
d) à tarde e o calor específico da areia é menor do
que o da água.
e) ao meio-dia e o calor específico da areia é igual
ao da água.
9. (UFMT) A coluna da esquerda apresenta processos
de termotransferência e a da direita, fatos do cotidiano relacionados a esses processos. Numere a
coluna da direita de acordo com a da esquerda.
100
1 - Condução
2 - Convecção
3 - Radiação
O movimento do ar no interior
das geladeiras.
` O cozinheiro queimou-se com
a colher aquecida.
` Energia que recebemos do Sol.
` Ar condicionado deve ser instalado próximo ao teto.
`
Assinale a sequência correta.
a) 2, 1, 3, 1
d) 2, 1, 3, 2
b) 1, 2, 3, 3
e) 1, 3, 2, 2
c) 3, 1, 1, 2
10. (Unifesp-SP) Em uma experiência de laboratório,
um aluno mede a temperatura de uma pequena
quantidade de água contida em um tubo de ensaio
(a água e o tubo foram previamente aquecidos e
estão em equilíbrio térmico). Para isso, imerge nessa água um termômetro de mercúrio em vidro que,
antes da imersão, marcava a temperatura ambiente: 20 °C. Assim que todo o bulbo do termômetro
é imerso na água, a coluna de mercúrio sobe durante alguns segundos até atingir 60 °C e logo começa a baixar. Pode-se afirmar que a temperatura
da água no instante em que o termômetro nela foi
imerso era:
a) de 60 °C, pois o termômetro nunca interfere na
medida da temperatura e o calor perdido para o
ambiente, nesse caso, é desprezível.
b) de 60 °C porque, nesse caso, embora possa haver perda de calor para o termômetro e para o
ambiente, essas perdas não se manifestam, pois
a medida da temperatura é instantânea.
c) maior do que 60 °C; a indicação é menor exclusivamente por causa da perda de calor para o ambiente, pois o termômetro não pode interferir na
medida da temperatura.
d) maior do que 60 °C e a indicação é menor principalmente por causa da perda de calor para o
termômetro.
e) menor do que 60 °C porque, nesse caso, a água
absorve calor do ambiente e do termômetro.
11. (UFMG) Depois de assar um bolo em um forno a
gás, Zulmira observa que ela queima a mão ao tocar no tabuleiro, mas não a queima ao tocar no
bolo. Considerando-se essa situação, é CORRETO
afirmar que isso ocorre porque
a) a capacidade térmica do tabuleiro é maior que a
do bolo.
b) a transferência de calor entre o tabuleiro e a
mão é mais rápida que entre o bolo e a mão.
c) o bolo esfria mais rapidamente que o tabuleiro,
depois de os dois serem retirados do forno.
d) o tabuleiro retém mais calor que o bolo.
A seguir
para
seu desenvolvimento
evaporação
deampliar
toda a água
ocorrerá em um inter12. (UFT) Dois materiais, “A” e “B”, com
massasvocê
mA etem sugestões
e cB, respectivamB, possuem calor específico cA sobre
valo de aproximadamente
temas deste capítulo.
mente. Ao fornecer certa quantidade de calor ao
a) 5 minutos.
Calor específico da água  1,0 cal/(g  °C)
material “A”, e metade desta mesma quantidade de
Calor de vaporização da água  540 cal/g
b) 10 minutos.
Livros
calor ao material “B”, observa-se que a temperatuc) 12 minutos.
Desconsidere perdas de calor para o
ra nos materiais sofre a mesma variação. Com base
d) 15 minutos.
recipiente, para o ambiente e para o
nessas informações podemos afirmar
que:
 A Termodinâmica
e a invenção das máquinas
térmicas, de Sérgio Quae) 30 minutos. próprio aquecedor.
a) Se cA  cB então mA  mB.
dros. São Paulo: Scipione, 1996.
Este livro utiliza-se das máquinas térmicas para contar a história da Terb) Se cA  cB então mA  mB.
comentada
modinâmica, apresentandoResolução
as concepções
fundamentais de calor, energia
c) Se m  m então c  c .
A
B
A
Final de unidade
``
B
e entropia. Destaque para
a associação Um
entretrocador
o desenvolvimento
social eem
18. (Fuvest-SP)
de calor consiste
desenvolvimento científico uma
feita serpentina,
pelo autor, em
uma
leitura
simples
e ob- de
pela
qual
circulam
18 litros
13. (Uece) A massa total estimada de
água existente
jetiva.
água por minuto. A água entra na serpentina à
21
d) Se mA  mB então cA  cB.
na Terra é de cerca de 10 kg. Admitindo-se que
temperatura ambiente (20 °C) e sai mais quente.
a energia total anual consumida pela humanidaCom
isso, resfria-se
o líquido
que passa
A22ciência
no cotidiano: como
aproveitar
a ciência
nas atividades
dopor
diauma
J, se pudéssede no planeta seja da ordem de10
principal,
a dia,
Len Fischer.
São tubulação
Paulo: JZE,
2004. na qual a serpentina está enmos aproveitar, de alguma maneira,
umdequarto
da
Em uma
fábrica,como
o líquido
a ser
resfriado
Esta àobra
trata de maneira rolada.
muito bem
humorada
alguns
conceitos
quantidade de calor liberado devido
diminuição
na tubulação principal é também água, a 85 °C,
físicos
da temperatura da massa de água
em 1podem
°C, poser
de-aplicados no cotidiano, melhorando a vida das pessoas.
mantida a uma vazão de 12 litros por minuto.
Destaque
especial para o fato do autor brincar com a própria figura do
ríamos suprir o consumo energético
da humanidade por, aproximadamente:
cientista.
Serpentina
Água do trocador
a) 1 mês
b) 1 ano
c) 100 anos
d) 10 anos
entrando a 20 °C
 Descobertas
acidentais em ciência, de Royston M. Roberts. Campinas:
14. (Fatec-SP) Um chuveiro elétrico
de potência
Líquido
Líquido a ser
Papirus,
1993.por
g de água
4,2  103 W é usado para aquecer 100
resfriado
resfriado
as coincidências
e oa acaso ajudam a ciência. O autor entrando
retrata
saindo
segundo, em regime permanente.Algumas
O calor vezes
específiT�?
85 °C
nesta obra,possível
com humor e linguagem
simples,
algumas situações nasaquais
co da água é c  4,2 J/(g  °C). Despreze
Água do trocador
a 40 °C
detalhe antes desconsiderado, umsaindo
incidente
ou um insight surgido da
perda de calor para o ambiente.algum
Se a temperatura de entrada da água no chuveiro
é de 23
°C, sua da natureza levaram a invenções e descobertas que hoje
simples
observação
Quando
a temperatura
de saída
da água da
temperatura de saída é de
fazem parte de nosso cotidiano.
Destaque
para as situações
envolvendo
Fí-serpentina for 40 °C, será possível estimar que a
a) 28 °C
c) 38 °C
e) 45 °C
sica Térmica.
água da tubulação principal esteja saindo a uma
b) 33 °C
d) 41 °C
temperatura T de, aproximadamente,
Revista
15. (UFJF-MG) Considere uma pessoa
que consuma
a) 75 °C
c) 55 °C
e) 35 °C
e que 80%
1 200 kcal de energia diariamente
 Ciência
Hoje, desn. 199, nov. b)
2003.
65 °C
d) 45 °C
sa energia seja transformada em calor.
Se essedacalor
Esta edição
revista Ciência Hoje traz uma boa discussão sobre um trabaResposta
for totalmente transferido para 100lho
kgdo
de químico
água, qual
inglês William
Henry,
em 1803,
sobre
lei quedatem
o seu
Dados:
volume
de água
ema litros
serpentina
variação de temperatura ocorrerianome
na água?

(“lei (1decalHenry”).
Essalei
equaciona
a solubilidade
dos em
gaseskgem
massa
de água
da serpentina
 límas
4,18 J, calor específico da água  4,18
kJ/kgespecialmente
 K).
quidos,
a água.
importantes para a fa 18Seus
kg estudos
18 000foram
g.
a) 1,0 °C.
c) 1,2 °C.
e) 10de
°C.
bricação
diversas bebidasvolume
gasosas,
dentre
elas
industrialização
água 
do líquido emalitros
 massa dodalíquido
b) 9,6 °C.
d) 8,0 °C.
mineral com gás.
 12 kg  12 000 g.
Temperatura inicial na serpentina: Tis 40 °C
16. (Unesp) Em um dia ensolarado, a potência média
de um coletor solar para aquecimento de água é de
Temperatura inicial da água na tubulação:
3 kW. Considerando a taxa de aquecimento constante
Tit  85 °C.
e o calor específico da água igual a 4 200 J/(kg  °C),
No intervalo de tempo de um minuto, tem-se que
o tempo gasto para aquecer 30 kg de água de 25 °C
a massa de água na serpentina equivale a 18 kg,
para 60 °C será, em minutos, de
enquanto que no líquido tem-se 12 kg de água.
a) 12,5.
c) 18.
e) 26.
Considerando a troca de calor entre o sistema
b) 15.
d) 24,5.
isolado dos líquidos, tem-se:
Qserp  Qtub  0
17. (Fuvest-SP) Um aquecedor elétrico é mergulhado
(mas  ca  Tis)  (mit  ca  Tit)  0
em um recipiente com água a 10 °C e, cinco minu18  c  (40  20)  12  c  (T  85)  0
tos depois, a água começa a ferver a 100 °C. Se o
T  55 °C.
aquecedor não for desligado, toda a água irá evaporar e o aquecedor será danificado. ConsideranA alternativa correta é a ( c ).
do o momento em que a água começa a ferver, a
``
A seção Vestibular e Enem
apresenta um conjunto de
questões de vestibulares e
do Enem, dispostas em grau
crescente de dificuldade,
separadas pelos temas dos
capítulos.
Para explorar é uma seção com
dicas de livros, filmes e sites para
o aluno se aprofundar no tema
ou continuar estudando.
177101
5
EMF2_LA_INICIAIS_001A007.indd 5
9/17/09 8:37:43 PM