ESCOLA SECUNDÁRIA DE CASQUILHOS
9º Teste sumativo de FQA
10.º Ano | Turma A | Professor: Maria do Anjo Albuquerque
Duração da prova: 90 minutos. Tolerância: 0 minutos | 10 páginas
23.abril.2015
NOME ______________________________________________________ Nº ___ Turma ___
Informação _____________ Professor _______________ Enc. de Educação _______________
TABELA DE CONSTANTES
Constante de Avogadro
Volume molar de um gás (PTN)
Capacidade térmica mássica da água
Constante de Stefan-Boltzmann
Constante de Wien
NA = 6,02 × 1023 mol-1
Vm = 22,4 dm3 mol-1
cágua = 4180 Jkg-1ºC-1
 =5,67 × 10-8Wm-2 K-4
b = 2,898 × 10-3 mK
FORMULÁRIO
• Energia ganha ou perdida por um corpo devido à variação da sua temperatura...
Q – energia ganha ou cedida pelo corpo
m – massa do corpo
c – capacidade térmica mássica do material de que é constituído o corpo
– variação de temperatura sofrida pela amostra
• Calor latente de fusão……………………………………………………………………
- quantidade de calor transferido durante a fusão
m - massa de amostra
- calor latente de fusão
• Rendimento .................................................................................................................
– rendimento
Eu – energia útil
Ef – energia fornecida
• Potência fornecida ................................................................................................................
– potência fornecida
Ef – energia fornecida
∆t – intervalo de tempo
• Potência dissipada por efeito de Joule .............................................................................
P – potência
U – diferença de potencial
I – intensidade de corrente
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• 1.ª Lei da Termodinâmica ................................................................................... ∆U = W + Q + R
∆U – variação da energia interna do sistema (também representada por ∆Ei)
W – energia transferida, entre o sistema e o exterior, sob a forma de trabalho
Q – energia transferida, entre o sistema e o exterior, sob a forma de calor
R – energia transferida, entre o sistema e o exterior, sob a forma de radiação
• Taxa temporal de transferência de energia,
sob a forma de calor, por condução ..............................................................................
Q – energia transferida, sob a forma de calor, por condução,
através de uma barra, no intervalo de tempo ∆t
k – condutividade térmica do material de que é constituída a barra
A – área da secção da barra, perpendicular à direção de transferência de energia
L – comprimento da barra
∆T – diferença de temperatura entre as extremidades da barra
• Lei de Ohm .............................................................................................................................
R - resistência elétrica
U - diferença de potencial
I - intensidade de corrente
• Energia fornecida…………………….....................................................................
– energia fornecida
– energia útil
– energia dissipada
• Energia cinética…………………….............................................................................
– massa do corpo ou da partícula
– velocidade
• Energia potencial gravítica…………............................................................................
– massa do corpo ou da partícula
– aceleração da gravidade
h – altura acima do chão
• Energia mecânica……………………........................................................................
– energia mecânica
– energia cinética
– energia potencial
• Intensidade da radiação ……………………........................................................................
– intensidade da radiação
– potência
– área
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• Lei de Stefan-Boltzmann……………........................................................................
– potência total radiada pela superfície de um corpo
e – emissividade da superfície do corpo
 – constante de Stefan-Boltzmann
– área da superfície do corpo
– temperatura absoluta da superfície do corpo
• Potência total da radiação……………...........................................................................
– intensidade da radiação
e – emissividade da superfície do corpo
 – constante de Stefan-Boltzmann
– temperatura absoluta da superfície do corpo


• Lei do deslocamento de Wien …………………….........................................................
– comprimento de onda máxima da radiação mais intensa
– constante de Wein
– Temperatura absoluta do corpo
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1. Considere uma amostra de um metal que se encontra à temperatura de fusão desse metal a pressão
constante.
Assinale com um (X) a opção que completa corretamente a afirmação "As grandezas que devem
ser conhecidas para calcular a energia necessária para fundir completamente essa amostra são:
(A) a temperatura de fusão do metal e a massa da amostra.
(B) a temperatura de fusão do metal e o calor de fusão do metal.
(C) o calor de fusão do metal e a massa da amostra.
(D) a temperatura de fusão do metal e a capacidade térmica mássica do metal.
2. Selecione o gráfico que pode traduzir a variação do calor transferido por unidade de tempo através
de um condutor em função da área (A) da sua superfície mantendo constante as restantes
características.
3. Considere dois corpos homogéneos X e Y, constituídos por substâncias distintas, cujas massas
correspondem, respetivamente, a 20,0 g e 10,0 g.
O gráfico ao lado mostra as variações da
temperatura desses corpos em função do calor por
eles absorvido durante um processo de
aquecimento.
Com base nele responda às seguintes questões:
a) A capacidade térmica mássica do corpo X em
calg-1 K-1 é:
(A)
(B)
(C)
(D)
7,2
1,4
0,4
0,5
b) Escolha a opção que completa corretamente a afirmação: "A razão entre a capacidade
térmica mássica do corpo X e a capacidade térmica mássica do corpo Y é____________."
(A) dois
(B) cinco quartos
(C) um meio
(D) quatro quintos
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4. Numa aula laboratorial, um grupo de alunos montou um circuito elétrico, constituído por um
painel fotovoltaico, um reóstato e aparelhos de medida adequados. Fazendo incidir no painel a
radiação proveniente de uma lâmpada, os alunos realizaram as medições necessárias para
determinarem a potência fornecida ao circuito, P, em função da resistência, R, introduzida pelo
reóstato.
Com os resultados obtidos, os alunos construíram o gráfico representado na figura.
0,060
0,040
0,020
20
40
a) Escolha a opção que completa corretamente a afirmação "Para poderem determinar o valor da
potência fornecida ao circuito, os alunos mediram as seguintes grandezas…"
(A) a intensidade de corrente no circuito e a diferença de potencial nos terminais do painel
fotovoltaico.
(B) a temperatura do painel e a diferença de potencial nos terminais do painel fotovoltaico.
(C) o intervalo de tempo durante o qual o painel esteve ligado e a resistência introduzida no
reóstato.
(D) a resistência introduzida pelo reóstato e a temperatura do painel.
b) A resistência externa () que otimiza o funcionamento do painel fotovoltaico é de…
(A) 0,062
(B) 1,5
(C) 11,5
(D) 0,018
5. Os painéis fotovoltaicos são dispositivos utilizados para converter a energia solar em energia
elétrica. Estes são, normalmente, compostos por células fotovoltaicas que aproveita a radiação
solar para produzir energia elétrica. Esta célula fotovoltaica é constituída por um semicondutor
que, por ação da radiação solar, cria uma diferença de potencial entre os seus extremos. No
entanto, este processo de conversão de energia apresenta algumas desvantagens, mas é inofensivo
do ponto de vista ambiental.
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Indique quatro desvantagens da utilização de painéis fotovoltaicos na produção de energia
elétrica.
6. Na figura mostra-se o gráfico que traduz 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.
40.0
T/ºC
A
30.0
B
20.0
10.0
0.0
0
200
400
600
800
t/s
1000
a) Indique, justificando, qual a curva correspondente à lata branca.
b) Explique por que razão a partir do instante t = 750 s, aproximadamente, a temperatura no
interior de cada uma das latas se mantém praticamente constante.
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7. O calor não se transfere com a mesma facilidade através de todos os materiais.
A quantidade de calor que atravessa, por segundo, uma parede exterior, com
espessura L, depende de vários fatores.
Indique, justificando, três fatores que influenciam essa transferência e como é
que eles a influenciam.
8. A figura mostra um recipiente com água a ser aquecido sobre
uma placa elétrica.
a) Qual a principal forma de transferência de energia entre a
placa e o tacho.
b) Elabore um pequeno texto onde explique como se processa o mecanismo de transferência de
energia que ocorre no interior do fluído à medida que é aquecido.
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9. A estação espacial internacional, a funcionar desde os primeiros
anos do séc. XXI foi projetada para utilizar painéis fotovoltaicos
que lhe fornecem a energia necessária ao seu funcionamento.
Considere que o rendimento dos painéis é 25,0 % e que a sua área
é 4136 m2.
Calcule a energia necessária à central, em joule, admitindo que os
painéis recebem, por segundo 1,5 kWm-2 de energia solar.
10. Um grupo de alunos utilizou uma resistência de aquecimento para aquecer uma amostra de água
de 200 g.
O esquema da montagem utilizado é o que se apresenta na figura seguinte.
2
1
3
5
4
6
a) Faça a legenda da figura:
123456-
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b) Os alunos leram a temperatura inicial da água e em seguida fecharam o circuito elétrico
durante um intervalo de tempo de 5,0 minutos e registaram na tabela seguinte os resultados
médios obtidos.
∆t(min)
5,0
)
)
18,2
33,8
I(A)
7,45
U(V)
7,22
Calcule a energia elétrica recebida pela resistência durante o período de aquecimento da água.
c) Determine a variação de energia interna experimentada pela água, sabendo que a capacidade
térmica da água é c = 4,18 ×
Jkg-1ºC-1.
d) Calcule o rendimento neste processo de aquecimento.
11. Um rapaz aqueceu a 618 ºC uma barra de ferro com a massa de 0,5 kg.
Em seguida, arrefeceu-a, mergulhando-a num recipiente com 8,0 kg de água a 30,0 ºC.
O equilíbrio térmico foi atingido a 34,0º C.
Determine a capacidade térmica do ferro.
cágua = 4,18 x 103 J/(kg ºC)
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12. A figura seguinte representa as transferências de energia que ocorrem entre o Sol e o sistema
Terra Atmosfera.
a) Indique, justificando, qual é o valor lógico
da seguinte afirmação "A fração de energia
absorvida pelo sistema Terra Atmosfera é
0,51".
b) Indique, justificando, qual é o albedo da Terra e quais são as frações de energia que o
constituem.
13. Tendo por referência um painel fotovoltaico classifique as seguintes afirmações em verdadeiras
(V) e falsas (F):
(A) Quando a incidência da radiação é perpendicular ao painel fotovoltaico, a potência máxima é
maior.
(B) Quanto maior a inclinação do feixe de luz em relação ao painel, menor será a potência e
menor será a intensidade da corrente elétrica produzida pelo painel fotovoltaico.
(C) Quanto menor a intensidade da luz incidente maior é a potência e maior é a intensidade da
corrente produzida pelo painel fotovoltaico.
(D) A energia elétrica produzida por um painel fotovoltaico é independente das condições
climatéricas.
(E) A função de um painel fotovoltaico é converter energia eletromagnética em energia térmica.
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14. O gráfico mostra como varia a intensidade da radiação do corpo negro em função do
comprimento de onda para três temperaturas (absolutas) diferentes.
Intensidade da radiação
Ordene as curvas características do corpo
negro (A, B e C) segundo a ordem crescente
das seguintes grandezas:
- Temperatura do corpo negro.
- Potência total irradiada pelo corpo negro.
- Comprimento de onda correspondente ao valor máximo da potência irradiada.
15. Dois corpos negros A e B têm respetivamente, as temperaturas de 1440 K e 288 K.
Relativamente a esses dois corpos podemos afirmar:
(A) A potência irradiada por uma superfície é diretamente proporcional à sua área e à temperatura
absoluta elevada à quarta potência.
(B) A potência total irradiada pelo corpo A é 5 vezes maior do que a potência irradiada pelo
corpo B.
(C) A potência total irradiada pelo corpo A é igual à potência irradiada pelo corpo B.
(D) A potência total irradiada pelo corpo A é 625 vezes maior do que a potência irradiada pelo
corpo B.
16. Tendo como referencia a lei de Wein classifique as seguintes afirmações em verdadeiras (V) ou
falsas(F):
(A) Os corpos a temperatura mais elevada irradiam mais energia do que os corpos que se
encontram a temperatura mais baixa;
(B) Qualquer que seja temperatura a que um corpo se encontre emite radiação em todas as
frequências, no entanto existe uma zona em que emite com intensidade máxima.
(C) Esta zona não é sempre a mesma desloca-se para menores comprimentos de onda (λ) à
medida que a temperatura do corpo diminui;
(D) Os corpos a temperatura mais elevada têm o seu máximo de emissão a menores
comprimentos de onda.
(E) Uma estrela de cor azul têm o seu máximo de emissão a menores comprimentos de onda do
que uma estrela de cor amarela.
FIM
Questões
Cotação
1
8
2
8
3
8+8
4
8+8
5
6
6
8+8
7
10
8
5+10
9
10
10
6+10+8+8
11
10
12
8+8
13
10
14
9
15
8
16
10
Total
200
11