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Física – VII
Paulo Bahiense, Naldo, Wilson
e Ausgusto
1. (Ufsm 2013) A figura a seguir ilustra um termômetro clínico de mercúrio. A leitura da
temperatura é dada pela posição da extremidade da coluna de mercúrio sobre uma escala.
Considerando os fenômenos envolvidos no processo de determinação da temperatura corporal
de um paciente, analise as afirmativas:
I. A variação de volume da coluna de mercúrio é diretamente proporcional ao volume inicial
dessa coluna.
II. O volume da coluna de mercúrio varia até que seja atingido o equilíbrio térmico entre o
termômetro e o corpo do paciente.
III. Se o mercúrio for substituído por álcool, a escala termométrica não precisa ser alterada.
Está(ão) correta(s)
a) apenas I.
b) apenas II.
c) apenas I e II.
d) apenas III.
e) I, II e III.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Leia o texto:
No anúncio promocional de um ferro de passar roupas a vapor, é explicado que, em
funcionamento, o aparelho borrifa constantemente 20 g de vapor de água a cada minuto, o que
torna mais fácil o ato de passar roupas. Além dessa explicação, o anúncio informa que a
potência do aparelho é de 1 440 W e que sua tensão de funcionamento é de 110 V.
2. (Fatec 2013) Da energia utilizada pelo ferro de passar roupas, uma parte é empregada na
transformação constante de água líquida em vapor de água. A potência dissipada pelo ferro
para essa finalidade é, em watts,
Adote:
• temperatura inicial da água: 25°C
• temperatura de mudança da fase líquida para o vapor: 100°C
• temperatura do vapor de água obtido: 100°C
• calor específico da água: 1 cal/(g °C)
• calor latente de vaporização da água: 540 cal/g
• 1 cal = 4,2 J
a) 861.
b) 463.
c) 205.
d) 180.
e) 105.
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3. (Aman) 2015) Uma fibra óptica é um filamento flexível, transparente e cilíndrico, que possui
uma estrutura simples composta por um núcleo de vidro, por onde a luz se propaga, e uma
casca de vidro, ambos com índices de refração diferentes.
Um feixe de luz monocromático, que se propaga no interior do núcleo, sofre reflexão total na
superfície de separação entre o núcleo e a casca segundo um ângulo de incidência α,
conforme representado no desenho abaixo (corte longitudinal da fibra).
Com relação à reflexão total mencionada acima, são feitas as afirmativas abaixo.
I. O feixe luminoso propaga-se do meio menos refringente para o meio mais refringente.
II. Para que ela ocorra, o ângulo de incidência α deve ser inferior ao ângulo limite da superfície
de separação entre o núcleo e a casca.
III. O ângulo limite da superfície de separação entre o núcleo e a casca depende do índice de
refração do núcleo e da casca.
IV. O feixe luminoso não sofre refração na superfície de separação entre o núcleo e a casca.
Dentre as afirmativas acima, as únicas corretas são:
a) I e II
b) III e IV
c) II e III
d) I e IV
e) I e III
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4. (Unicamp 2015) Movimento browniano é o deslocamento aleatório de partículas
microscópicas suspensas em um fluido, devido às colisões com moléculas do fluido em
agitação térmica.
a) A figura abaixo mostra a trajetória de uma partícula em movimento browniano em um líquido
após várias colisões. Sabendo-se que os pontos negros correspondem a posições da
partícula a cada 30s, qual é o módulo da velocidade média desta partícula entre as
posições A e B?
b) Em um de seus famosos trabalhos, Einstein propôs uma teoria microscópica para explicar o
movimento de partículas sujeitas ao movimento browniano. Segundo essa teoria, o valor
eficaz do deslocamento de uma partícula em uma dimensão é dado por I  2 D t, onde t é
o tempo em segundos e D  kT r é o coeficiente de difusão de uma partícula em um
determinado fluido, em que k  3  1018 m3 sK, T é a temperatura absoluta e r é o raio da
partícula em suspensão. Qual é o deslocamento eficaz de uma partícula de raio r  3μm
neste fluido a T  300K após 10 minutos?
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Gabarito:
Resposta da questão 1:
[C]
[I]. Correta.
Da equação da dilatação: ΔV  V0 γΔθ . Quanto maior o volume inicial (V0), tanto maior a
dilatação.
[II]. Correta.
Atingido o equilíbrio térmico, cessa a transferência de calor do paciente para o termômetro,
cessa o aquecimento do termômetro e não há mais variação de volume.
[III]. Incorreta.
ΔV  V0 γΔθ . O coeficiente de dilatação ( γ ) depende da substância termométrica, portanto, se
o mercúrio for substituído por álcool, a dilatação será diferente, necessitando alterar a
graduação da escala.
Resposta da questão 2:
[A]
Dados: 1 cal = 4,2 J; θ0  25C; θ  100C; c = 1 cal/g°C = 4,2 J/g°C; LV = 540 cal/g = 2.268
J/g; m = 20 g; Δt = 1 min = 60 s.
O calor total fornecido à massa de água é a soma do calor sensível com o calor latente.
Q  Q S  Q L  Q  m c Δθ  m L V  Q  20  4,2 100  25   20  2.268 
Q  51.660 J.
Da expressão da potência térmica:
Q
51.660
P
 P

t
60
P  861 W.
Resposta da questão 3:
[B]
[I] Incorreta. Para ocorrer reflexão total, a primeira condição é que o sentido de propagação da
luz seja do meio mais refringente para o menos refringente.
[II] Incorreta. Para ocorrer reflexão total, a segunda condição é que o ângulo de incidência no
meio mais refringente seja maior que o ângulo limite.
[III] Correta. A expressão do ângulo limite (L) é:
n
n
L  arc sen menor  L  arc sen casca .
nmaior
nnúcleo
[IV] Correta. Se ocorre reflexão total, não há refração.
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Resposta da questão 4:
a) Como não foi especificado velocidade escalar média, trata-se de velocidade vetorial
média, pois velocidade é uma grandeza vetorial.
A figura mostra o deslocamento vetorial (d) entre os pontos A e B.
O módulo (d) desse deslocamento é:
d2  402  302  d  50 μm  50  106 m.
Na figura dada, contamos 10 deslocamentos sucessivos entre A e B. Assim:
Δt  10  30  Δt  300 s.
Então:
vm 
d 50  106

 vm  1,67  107 m/s.
Δt
300
b) Dados: I  2 D t; D  kT r; k  3  1018 m3 sK; r  3 μm  3  106 m; T  300 K;
Δt  10 min  600 s.
Combinando as expressões dadas e substituindo os valores, vem:
I 2
kT
t  I
r
2
3  1018  300
3  10
6
 600 
I  6  104 m.
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