Transferência de Calor - Exercícios

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Published on July 31, 2009

Author: jmilano

Source: authorstream.com

TRANSFERÊNCIA DE CALOR : Equipe de Física - Positivo TRANSFERÊNCIA DE CALOR Condução: O calor passa de partícula para partícula, sem que haja transporte de matéria de uma região para outra. Exercitando: pág. 03 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 03 04. (PUC-MG) São processos físicos de transferência de calor por condução, EXCETO: a) A ponta de uma barra metálica é colocada numa chama e, em pouco tempo, toda a barra está aquecida. b) Em dias frios, usamos agasalhos de materiais isolantes, diminuindo a perda de calor do nosso corpo para o meio ambiente. c) Em regiões muito frias, é aconselhável que as janelas sejam de duas ou três vidraças para reduzir a perda de calor. d) O calor que recebemos do Sol. X Exercitando: pág. 04 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 04 05. (PUC-SP) Analise as afirmações referentes à condução térmica: I - Para que um pedaço de carne cozinhe mais rapidamente, pode-se introduzir nele um espeto metálico. Isso se justifica pelo fato de o metal ser um bom condutor de calor. II - Os agasalhos de lã dificultam a perda de energia (na forma de calor) do corpo humano para o ambiente, devido ao fato de o ar aprisionado entre suas fibras ser um bom isolante térmico. III - Devido à condução térmica, uma barra de metal mantém-se a uma temperatura inferior à de uma barra de madeira colocada no mesmo ambiente. V V F Exercitando: pág. 04 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 04 06. (UFMG) No verão, Tia Maria dorme coberta somente com um lençol de algodão, enquanto, no inverno, ela se cobre com um cobertor de lã. No inverno, a escolha do cobertor de lã justifica-se, PRINCIPALMENTE, porque este: a) é mais quente que o lençol de algodão. b) é pior transmissor de calor que o lençol de algodão. c) se aquece mais rápido que o lençol de algodão. d) tem mais calor acumulado que o lençol de algodão. X Exercitando: pág. 04 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 04 07. (UFSCAR-SP) Um grupo de amigos compra barras de gelo para um churrasco, num dia de calor. Como as barras chegam com algumas horas de antecedência, alguém sugere que sejam envolvidas num grosso cobertor para evitar que derretam demais. Essa sugestão: a) é absurda, porque o cobertor vai aquecer o gelo, derretendo-o ainda mais depressa. b) é absurda, porque o cobertor facilita a troca de calor entre o ambiente e o gelo, fazendo com que ele derreta ainda mais depressa. c) é inócua, pois o cobertor não fornece nem absorve calor ao gelo, não alterando a rapidez com que o gelo derrete. d) faz sentido, porque o cobertor facilita a troca de calor entre o ambiente e o gelo, retardando o seu derretimento. e) faz sentido, porque o cobertor dificulta a troca de calor entre o ambiente e o gelo, retardando o seu derretimento. X Exercitando: pág. 05 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 05 11. (UFMG) Um cozinheiro quer comprar uma panela que esquente rápida e uniformemente. Ele deve procurar uma panela feita de um material que tenha: a) alto calor específico e alta condutividade térmica. b) alto calor específico e baixa condutividade térmica. c) baixo calor específico e alta condutividade térmica. d) baixo calor específico e baixa condutividade térmica. X Exercitando: pág. 05 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 05 12. (Mack-SP) No interior de um recipiente adiabático de capacidade térmica desprezível, colocamos 500 g de gelo (calor latente de fusão=80 cal/g) a 0°C e um corpo de ferro a 50°C, como mostra a figura a seguir. Exercitando: pág. 05 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 05 Após 10 minutos, o sistema atinge o equilíbrio térmico e observa-se que 15 g de gelo foram fundidos. O fluxo de calor que passou nesse tempo pela secção S foi de: Q = m . L Q = 15 . 80 Q = 1200 cal ?t = 10 min. ?t = 600 s ? = Q / ?t ? = 1200 / 600 ? = 2 cal/s Exercício 11: Tarefa 08 : Equipe de Física - Positivo Exercício 11: Tarefa 08 Uma das extremidades de uma barra de cobre, com 100 cm de comprimento e 5 cm² de secção transversal, está situada num banho de vapor d´água sob pressão normal e a outra extremidade, numa mistura de gelo fundente e água. Despreze as perdas de calor pela superfície lateral da barra. Sendo 0,92 cal/s.cm.ºC o coeficiente de condutibilidade térmica do cobre, determine o fluxo de calor através da barra. Dados: L = 100 cm A = 5 cm² ?? = 100ºC ? = K . A . ?? / L ? = 0,92 . 5 . 100 / 100 ? = 4,6 cal/s Exercitando: pág. 5 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 5 13. (UFPE) Deseja-se isolar termicamente uma sala de modo que as paredes devem permitir uma transmissão máxima de calor, por unidade de área, de 10 W/m². Sabendo-se que o interior da sala é mantido à temperatura de 20 ºC e o exterior atinge uma temperatura máxima de 35 ºC, calcule a espessura mínima de lã, em centímetros, que deve ser usada nas paredes. O coeficiente de condutividade térmica da lã é K = 0,04 W/m.K. Dados: ? = 10 W/m² A = 1 m² ?? = 15ºC ? = K . A . ?? L Exercitando: pág. 5 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 5 14. (Fuvest-SP) Tem-se uma barra cilíndrica de comprimento L = 50 cm e base com área S = 10 cm². Uma de suas bases (A) é mantida a uma temperatura constante TA = 100ºC e a outra (B) é mantida em contato com uma mistura de água e gelo à temperatura TB = 0ºC. A quantidade Q de calorias que passa de A para B em função do tempo t é dada pela expressão: Q = K . (TA – TB) . S . T / L, onde t é medido em segundos e K = 0,5 cal/s.cm.ºC. Nessas condições, calcule: a) A quantidade de calor que passa em um segundo; b) Quantos gramas de gelo derretem em 40 s, sendo 80 cal/g o calor latente de fusão do gelo. Exercitando: pág. 5 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 5 15. (MACK-SP) A figura I mostra uma barra metálica de secção transversal quadrada. Suponha que 10 cal fluam em regime estacionário através da barra, de um extremo para outro, em 2 minutos. Em seguida, a barra é cortada ao meio no sentido transversal, e os dois pedaços são soldados como representa a figura II. Exercitando: pág. 5 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 5 15. (MACK-SP) O tempo necessário para que 10 cal fluam entre os extremos da barra assim formada é: a) 4 min b) 3 min c) 2 min d) 1 min e) 0,5 min X Exercício 9: Tarefa 08 : Equipe de Física - Positivo Exercício 9: Tarefa 08 Um cobertor possui uma área de 1 m², espessura igual a 2,5 cm e coeficiente de condutibilidade de 8.10-5 cal/s.cm.ºC. Sabendo que o meio ambiente está a 3ºC e a pele da pessoa que é envolvida pelo cobertor apresenta uma temperatura de 36ºC, determine a quantidade de calor perdida pela pessoa, através do cobertor, durante um intervalo de tempo de 1 hora. Dados: L = 2,5 cm A = 1 m² ?? = 33ºC ?t = 1 h K = 8.10-5 cal/s.cm.ºC ? = K . A . ?? L TRANSFERÊNCIA DE CALOR : Equipe de Física - Positivo TRANSFERÊNCIA DE CALOR Convecção: Processo que ocorre em fluidos, havendo sempre transporte de matéria de uma região para outra. Exercitando: pág. 06 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 06 1. Explique porque não ocorre transmissão de calor por convecção em sólidos. R: Uma das características do processo de transferência de calor por convecção é o transporte de matéria. Como nos sólidos as partículas que o constituem apenas vibram em relação a suas posições de equilíbrio (não transladam), a transmissão em calor entre elas só pode ocorrer por condução (jamais por convecção). Exercitando: pág. 06 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 06 2. Por que conseguimos manter confortavelmente nossas mãos próximas ao lado de uma vela, mas não acima dela (nesse caso elas ardem quase que instantaneamente)? R: O fogo da vela aquece o ar em todo ser entorno. Esse ar aquecido, aumenta de volume, diminui sua densidade e sobe. Dessa forma, ocorre transporte de matéria e transferência de calor para as regiões acima da vela. Com isso, se colocarmos as mãos acima dela, poderemos sofrer uma queimadura, enquanto ao lado da vela (contanto que não seja demasiadamente próximo), conseguimos suportar com certa facilidade. Exercitando: pág. 06 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 06 4. (PUC-PR) Algumas instalações industriais usam grandes fornos os quais possuem chaminés muito altas. A função PRINCIPAL dessas chaminés é: a) Transportar o ar das grandes alturas para o interior do forno por condutividade térmica. b) Lançar os gases residuais a grandes alturas por irradiação. c) Irradiar o calor a grandes alturas. d) Proporcionar maior renovação de ar na fornalha por convecção. e) Evitar a poluição da fumaça e fuligem. X Exercitando: pág. 07 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 07 5. (UFSM-RS) O congelador é colocado na parte superior dos refrigeradores, pois o ar se resfria nas proximidades dele, ............... a densidade e desce. O ar quente que está na parte de baixo, por ser ..............., sobe e resfria-se nas proximidades do congelador. Nesse caso, o processo de transferência de energia na forma de calor recebe o nome de ............... . Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas. a) aumenta - mais denso - convecção b) diminui - mais denso - condução c) aumenta - menos denso - condução d) diminui - menos denso - irradiação e) aumenta - menos denso – convecção X TRANSFERÊNCIA DE CALOR : Equipe de Física - Positivo TRANSFERÊNCIA DE CALOR Irradiação: Processo de transferência de calor por meio de ondas eletromagnéticas, sendo portanto, o único que pode ocorrer no vácuo. Exercitando: pág. 08 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 08 3. (UNIRIO-RJ) Para que a vida continue existindo em nosso planeta, necessitamos sempre do calor que emana do Sol. Sabemos que esse calor está relacionado a reações de fusão nuclear no interior dessa estrela. A transferência de calor do Sol para nós ocorre por meio de: a) convecção; b) condução; c) irradiação; d) dilatação térmica; e) ondas mecânicas. X Exercitando: pág. 08 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 08 4. (PUC-MG) Assinale a opção INCORRETA: a) A transferência de calor por condução só ocorre nos sólidos. b) A energia gerada no Sol alcança a Terra por radiação. c) Na transferência de calor por convecção, ocorre transporte de matéria. d) A transferência de calor por convecção ocorre nos gases e líquidos. e) Uma barra de alumínio conduz melhor o calor do que uma barra de madeira. X Exercitando: pág. 08 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 08 5. (UEL-PR) Embalagens tipo “longa vida” (abertas, com a parte interna voltada para cima, embaixo das telhas) podem ser utilizadas como material isolante em telhados de amianto, que no verão atingem temperaturas de 70?C. Sobre essa utilização do material, é correto afirmar: Exercitando: pág. 08 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 08 5. (UEL-PR) a) O calor emitido pelas telhas de amianto é absorvido integralmente pelo “forro longa vida”. b) O calor específico do “forro longa vida” é muito pequeno, por isso sua temperatura é constante, independentemente da quantidade de calor que recebe da telha de amianto. c) A superfície de alumínio do “forro longa vida” reflete o calor emitido pelas telhas de amianto. d) A camada de papelão da embalagem tipo “longa vida” isola o calor emitido pelas telhas de amianto, pois sua capacidade térmica absorve a temperatura. e) A superfície de alumínio do “forro longa vida” é um isolante térmico do calor emitido pelas telhas de amianto, pois está revestida por uma camada de plástico. X Exercitando: pág. 09 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 09 6. (UFRGS-RS) Para que dois corpos possam trocar calor é necessário que: I - estejam a diferentes temperaturas. II - tenham massas diferentes. III - exista um meio condutor de calor entre eles. Quais são as afirmações corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas I e II. d) Apenas I e III. e) I, II e III X Exercitando: pág. 09 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 09 7. (UFAL) Considere as situações descritas a seguir: I – Nas geladeiras, o congelador fica sempre na parte superior. II – Um talher metálico, introduzido parcialmente em uma panela com água quente, se aquece por inteiro. III – Um objeto colocado próximo de uma lâmpada incandescente acesa fica muito quente. A propagação do calor por condução ocorre, principalmente: a) Na situação I, somente; b) Na situação II, somente; c) Na situação III, somente; d) Nas situações I e II; e) Nas situações II e III. X Exercitando: pág. 09 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 09 8. (FAAP-SP) As garrafas térmicas são frascos de paredes duplas, entre as quais é feito o vácuo. As faces dessas paredes que estão frente a frente são espelhadas. I – O vácuo entre as duas paredes tem a função de evitar: a) Somente a condução; b) Somente a irradiação; c) A condução e a convecção; d) Somente a convecção; e) A condução e a irradiação. X Exercitando: pág. 09 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 09 8. (FAAP-SP) As garrafas térmicas são frascos de paredes duplas, entre as quais é feito o vácuo. As faces dessas paredes que estão frente a frente são espelhadas. II – As faces das paredes são espelhadas para evitar: a) a dilatação do vidro; b) a irradiação; c) a condução; d) a convecção; e) a condução e a irradiação. X Exercitando: pág. 09 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 09 10. (UNITAU-SP) Indique a alternativa que associa corretamente o tipo predominante de transferência de calor que ocorre nos fenômenos, na seguinte sequência: I. Aquecimento de uma barra de ferro quando sua extremidade é colocada numa chama acesa. II. Aquecimento do corpo humano quando exposto ao Sol. III. Vento que sopra da terra para o mar durante a noite. a) convecção - condução - radiação. b) convecção - radiação - condução. c) condução - convecção - radiação. d) condução - radiação - convecção. e) radiação - condução - convecção. X Exercitando: pág. 10 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 10 12. (UFPR) Com relação aos processos de transferência de calor, considere as seguintes afirmativas: 1. A condução e a convecção são processos que dependem das propriedades do meio material no qual ocorrem. 2. A convecção é um processo de transmissão de calor que ocorre somente em metais. 3. O processo de radiação está relacionado com a propagação de ondas eletromagnéticas. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira. b) Somente a afirmativa 2 é verdadeira. c) Somente a afirmativa 3 é verdadeira. d) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras. e) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. X Exercitando: pág. 10 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 10 14. (UECE) O chamado “efeito estufa”, devido ao excesso de gás carbônico presente na atmosfera, provocado pelos poluentes, faz aumentar a temperatura porque: a) A atmosfera é transparente à energia radiante do Sol e opaca às ondas de calor; b) A atmosfera é opaca à energia radiante do Sol e transparente para ondas de calor; c) A atmosfera é transparente tanto para a energia radiante do Sol como para as ondas de calor; d) A atmosfera funciona como um meio refletor para a energia radiante e como meio absorvente para a energia térmica. X Exercitando: pág. 10 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 10 15. (UFG-GO) Estufas rurais são áreas limitadas de plantação cobertas por lonas plásticas transparentes que fazem, entre outras coisas, com que a temperatura interna seja superior à externa. Isso se dá porque: a) O ar aquecido junto à lona desce por convecção até as plantas; b) As lonas são mais transparentes às radiações da luz visível que às radiações infravermelhas; c) Um fluxo líquido contínuo de energia se estabelece de fora para dentro da estufa; d) A expansão do ar expulsa o ar frio para fora da estufa; e) O ar retido na estufa atua como um bom condutor de calor, aquecendo o solo. X Exercitando: pág. 11 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 11 16. (UFRGS-RS) A seguir são feitas três afirmações sobre processos termodinâmicos envolvendo transferência de energia de um corpo para outro. A radiação é um processo de transferência de energia que não ocorre se os corpos estiverem no vácuo. A convecção é um processo de transferência de energia que ocorre em meios fluidos. A condução é um processo de transferência de energia que não ocorre se os corpos estiverem à mesma temperatura. Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. d) Apenas I e II. e) Apenas II e III. X Exercitando: pág. 11 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 11 17. (Enem) O resultado da conversão direta de energia solar é uma das várias formas de energia alternativa de que se dispõe. O aquecimento solar é obtido por uma placa escura coberta por vidro, pela qual passa um tubo contendo água. A água circula, conforme mostra o esquema abaixo. Exercitando: pág. 11 : Equipe de Física - Positivo Exercitando: pág. 11 17. (Enem) São feitas as seguintes afirmações quanto aos materiais utilizados no aquecedor solar: I. o reservatório de água quente deve ser metálico para conduzir melhor o calor. II. a cobertura de vidro tem como função reter melhor o calor, de forma semelhante ao que ocorre em uma estufa. III. a placa utilizada é escura para absorver melhor a energia radiante do Sol, aquecendo a água com maior eficiência. Dentre as afirmações acima, pode-se dizer que, apenas está(ão) correta(s): a) I b) I e II c) II d) I e III e) II e III X

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