O alumínio é produzido, maioritariamente, a partir da bauxite, que é o principal minério que contém este elemento.
Uma das etapas iniciais do processo de obtenção do alumínio consiste no tratamento do minério para se obter tri-hidróxido de alumínio, Al(OH)3 (M = 78,01 g/mol). Etapas posteriores, I e II, levam à obtenção do alumínio, podendo ser traduzidas por
Para produzir, a partir da bauxite, alumínio suficiente para uma lata de bebida, admita que é utilizada uma energia de 2,202×10⁵ J.
Uma empresa divulgou um estudo no qual se refere que, na produção de uma mesma massa de alumínio, optando por reciclar latas de bebida usadas, se poupa entre 85% e 95% de energia. Nesse processo, as latas usadas são aquecidas até à sua fusão completa, obtendo-se, no estado líquido, o alumínio com o qual se fabricam novas latas.
Considere que, no processo descrito:
cada lata usada tem 20,0 g de alumínio e está, inicialmente, a 20,0 ºC;
o ponto de fusão do alumínio é 660,3 ºC;
a capacidade térmica mássica do alumínio é 1050 J/(kg·ºC);
a entalpia de fusão de 1,00 kg de alumínio é 3,965×10⁵ J.
Verifique se a informação referida no estudo é verdadeira.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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Em 1871, Dmitri Mendeleev publicou uma versão da sua Tabela Periódica, em que organizava os 65 elementos conhecidos à data numa tabela, segundo dois princípios:
(1) cada elemento tinha uma massa atómica superior à do elemento à sua esquerda;
(2) cada elemento tinha propriedades químicas semelhantes às dos outros elementos da mesma coluna.
Nessa tabela, existiam lugares por preencher, mas Mendeleev não tentou encaixar aí elementos já conhecidos e percebeu que esses lugares corresponderiam a elementos ainda por descobrir.
Mendeleev previu as propriedades de alguns dos elementos não conhecidos à data e atribuiu-lhes um nome em função da posição ocupada na tabela. Por exemplo, deu o nome de eka-alumínio ao elemento situado imediatamente abaixo do alumínio.
Alguns anos após as suas previsões, o eka-alumínio foi descoberto por um químico francês, Paul de Boisbaudran, que lhe atribuiu o nome de gálio.
O ponto de fusão do metal gálio é 30 ºC, o que lhe confere o comportamento peculiar de se fundir facilmente quando em contacto com a mão de uma pessoa.
Descreva, à escala atómica, o que sucede quando este metal se funde em contacto com a mão.
Na sua resposta, comece por justificar que a transferência de energia da mão para o gálio ocorre, predominantemente, sob a forma de calor.
Apresente um texto bem estruturado e utilize linguagem científica adequada.
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Sabemos que, ao deixar uma chávena de chá quente e um copo com gelo em cima da mesa, ao fim de algum tempo, o chá irá arrefecer e o gelo irá derreter. Embora estes acontecimentos pareçam o oposto um do outro, na sua base, o que está a acontecer é bastante idêntico.
A capacidade térmica mássica do gelo é inferior à capacidade térmica mássica da água líquida.
Qual das opções seguintes apresenta o esboço do gráfico da temperatura, θ, da água, inicialmente na forma de gelo, em função do tempo, t, até atingir a temperatura ambiente?
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Sabemos que, ao deixar uma chávena de chá quente e um copo com gelo em cima da mesa, ao fim de algum tempo, o chá irá arrefecer e o gelo irá derreter. Embora estes acontecimentos pareçam o oposto um do outro, na sua base, o que está a acontecer é bastante idêntico.
A transferência de energia através das paredes da chávena ocorre por ___ e, nesse processo, o chá ___.
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Uma das fases do processo de conservação de artefactos de ferro consiste em colocá-los em óleo mineral.
Considere que uma peça de ferro foi mergulhada em óleo mineral que se encontrava a uma temperatura superior à da peça.
A Figura 5 apresenta o gráfico da temperatura, θ, da peça de ferro, de massa 2,25 kg, e do óleo mineral, em função do tempo, t, após serem postos em contacto.
Considere que a capacidade térmica mássica do óleo é 1850 J kg⁻¹ K⁻¹ e que a capacidade térmica mássica do ferro é 444 J kg⁻¹ K⁻¹.
Admita que, até ser atingido o equilíbrio térmico, todas as transferências de energia ocorrem no interior do sistema ferro + óleo mineral e que não se registaram mudanças de estado físico.
Determine a massa do óleo mineral.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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Uma das fases do processo de conservação de artefactos de ferro consiste em colocá-los em óleo mineral.
Considere que uma peça de ferro foi mergulhada em óleo mineral que se encontrava a uma temperatura superior à da peça.
Até ser atingido o equilíbrio térmico, há transferência de energia sob a forma de
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Os artefactos de ferro são fabricados desde a Antiguidade, sendo frequente encontrá-los em naufrágios de diferentes épocas.
Atualmente, a maior parte do ferro é obtida a partir de minério contendo elevada percentagem de trióxido de diferro, Fe2O3(s), num alto-forno, tal como representado na Figura 3.
As reações químicas que ocorrem no alto-forno podem ser traduzidas, de forma simplificada, por
Complete o texto seguinte, selecionando a opção correta para cada espaço.
Escreva, na folha de respostas, cada uma das letras seguida do número que corresponde à opção selecionada.
A reação química apresentada é uma reação de ___ a) ___. Nessa reação, a substância que apresenta ligações metálicas é representada por ___ b) ___.
Tendo em conta as correntes de convecção, representadas no interior do forno, o ar que está a uma temperatura superior situa-se na zona ___ c) ___.
O ferro fundido obtido escorre para o exterior do forno, onde solidifica. Durante este processo de mudança de fase, e enquanto a temperatura se mantém constante, a energia interna do ferro ___ d) ___.
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Para estudar alguns efeitos que afetam o rendimento de um painel fotovoltaico, montou-se um circuito elétrico constituído por um reóstato, um interruptor e um painel fotovoltaico iluminado por uma lâmpada de incandescência. Neste circuito, utilizaram-se ainda um voltímetro e um amperímetro.
Num laboratório, realizou-se uma experiência para investigar a relação entre a irradiância (potência da radiação que chega a uma superfície, por unidade de área), Er, num painel fotovoltaico e a distância, r, do painel a uma lâmpada de incandescência.
Admita que a luz emitida pela lâmpada se espalha por uma superfície esférica, cuja área pode ser calculada por 4πr².
A tabela apresenta os dados de Er e de r medidos e, ainda, a área da superfície esférica de raio r e o seu inverso.
| Er / W m⁻² | r / m | 4πr² / m² | 1/(4πr²) / m⁻² |
|---|---|---|---|
| 3,7 | 0,500 | 3,14 | 0,318 |
| 9,8 | 0,320 | 1,29 | 0,778 |
| 20,3 | 0,220 | 0,608 | 1,64 |
| 67,5 | 0,120 | 0,181 | 5,53 |
Determine a potência da radiação emitida pela lâmpada.
Na sua resposta, comece por apresentar a equação da reta de ajuste a um gráfico adequado.
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Para estudar alguns efeitos que afetam o rendimento de um painel fotovoltaico, montou-se um circuito elétrico constituído por um reóstato, um interruptor e um painel fotovoltaico iluminado por uma lâmpada de incandescência. Neste circuito, utilizaram-se ainda um voltímetro e um amperímetro.
Mantendo-se fixa a distância entre o painel fotovoltaico e a lâmpada, fez-se variar a resistência do reóstato, obtendo-se valores da diferença de potencial, U, em função da corrente elétrica, I.
Complete o texto seguinte, selecionando a opção correta para cada espaço.
Escreva, na folha de respostas, cada uma das letras seguida do número que corresponde à opção selecionada.
Acerca da potência fornecida pelo painel fotovoltaico, sensível a toda a radiação visível, podemos afirmar que:
a potência é máxima se o ângulo dos raios luminosos com a normal à superfície do painel for ___ a) ___;
ao colocar um filtro vermelho entre a lâmpada e o painel, a potência ___ b) ___;
ao duplicar a área do painel, a potência ___ c) ___.
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Com vista à determinação da variação de entalpia mássica de fusão do gelo, adicionaram-se 50,0 g de gelo triturado fundente a 200,0 g de água a 20,0 ºC, num recipiente termicamente isolado e a pressão constante.
Após a fusão total do gelo, e atingido o equilíbrio térmico, a temperatura final da mistura foi 0,0 ºC.
Considere desprezáveis as transferências de energia do sistema gelo + água para o recipiente que o contém.
Determine a variação de entalpia mássica de fusão do gelo em J kg⁻¹.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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No início do século XIX, Sir Humphry Davy fez descobertas notáveis nos domínios da Química e da Física.
Sir Humphry Davy demonstrou que dois blocos de gelo fundem quando friccionados um contra o outro, sendo a temperatura da vizinhança igual à dos blocos de gelo.
Considere um intervalo de tempo, logo após o início da fricção, em que ainda não ocorreu perda de massa dos blocos de gelo.
Nesse intervalo de tempo, ocorreu uma transferência de energia sob a forma de ___, e a energia interna dos blocos ___.
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Na Figura 4, representa-se uma praia a partir da qual um indivíduo observa o pôr do sol.
Nas tardes quentes de verão, na praia, o ar tem um movimento ascendente sobre a areia e descendente sobre o mar, verificando-se um movimento de ar superficial do mar para a terra, a brisa marítima.
Compare, justificando, as capacidades térmicas mássicas da areia da praia e da água do mar, tendo em consideração o sentido das correntes de convecção estabelecidas.
Considere que a energia absorvida, por unidade de tempo e por unidade de massa, é igual para a areia e para a água do mar.
Apresente um texto bem estruturado e utilize linguagem científica adequada.
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O metano, CH4(g), tem um potencial de efeito de estufa muito superior ao do dióxido de carbono. Por esse motivo, em aterros sanitários ou em refinarias de petróleo, é preferível realizar a sua combustão, originando a libertação de dióxido de carbono.
A reação de combustão pode ser traduzida por
A energia libertada na combustão de 40,0 g de CH4(g) (M = 16,05 g mol⁻¹) permitiu aquecer até 35,0 ºC uma amostra de água inicialmente a 10,0 ºC.
Admita que a combustão foi realizada a pressão constante, com excesso de O2(g) e com um rendimento de 100% em todos os processos envolvidos.
Considere as energias de ligação médias apresentadas na tabela seguinte.
| Ligação | E / kJ mol⁻¹ |
|---|---|
| C-H | 414 |
| C=O | 799 |
| O=O | 490 |
| O-H | 460 |
Determine a massa da amostra de água que foi aquecida.
Apresente todos os cálculos efetuados.
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Suponha que um automóvel com motor de combustão se encontra estacionado e que, num dado momento, o seu sistema de ignição é acionado.
No sistema de refrigeração dos motores de combustão, são, geralmente, usados líquidos de elevada capacidade térmica mássica.
Um professor desafiou os alunos a identificarem, de entre dois líquidos desconhecidos, qual seria o mais adequado para um sistema de refrigeração. Deveriam realizar apenas um ensaio para cada líquido e retirar uma conclusão sem recorrer a cálculos. Disponibilizou amostras de cada um dos líquidos, com massas iguais e à mesma temperatura, uma resistência de imersão, de potência P desconhecida e constante, um cronómetro e um termómetro.
Descreva o modo como os alunos podem dar resposta ao desafio.
Na sua resposta:
deduza a relação matemática que suporta a atividade experimental;
apresente o procedimento experimental, identificando as grandezas a medir;
refira a conclusão a retirar a partir da análise dos resultados.
Apresente um texto bem estruturado e utilize linguagem científica adequada.
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Os telescópios espaciais, que orbitam a Terra ou o Sol, permitem observar o espaço longínquo em diferentes comprimentos de onda.
Na Figura 1, está representado o Telescópio Espacial James Webb (cuja sigla corrente, JWST, designa o seu nome original, em inglês, James Webb Space Telescope), podendo observar-se o espelho principal, o escudo solar e os painéis fotovoltaicos.
O escudo solar do JWST impede que a luz proveniente do Sol, da Terra e da Lua atinja alguns dos seus equipamentos, permitindo que estes se mantenham à temperatura adequada ao seu funcionamento.
Complete o texto seguinte, selecionando a opção correta para cada espaço.
Escreva, na folha de respostas, cada uma das letras seguida do número que corresponde à opção selecionada.
A função do escudo solar do JWST é ___ a) ___ a energia que é transferida do Sol, da Terra e da Lua por ___ b) ___. Este telescópio já conseguiu identificar várias substâncias no Universo, entre as quais hidrocarbonetos saturados, como, por exemplo, ___ c) ___, e substâncias constituídas por moléculas apolares, como, por exemplo, ___ d) ___.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2024, IAVE — PDF oficial ↗
As lesões desencadeiam processos inflamatórios que, geralmente, levam a um aumento localizado da temperatura. Em medicina desportiva, obtêm-se imagens com gradientes térmicos corporais, chamadas termografias, para diagnosticar lesões.
A Figura 4 apresenta uma imagem termográfica que revela um aumento da temperatura, θ, da região medial do joelho de um atleta.
Na termografia, regista-se a intensidade
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2024, IAVE — PDF oficial ↗
Na reciclagem de equipamentos eletrónicos, a extração de metais pode ser feita através de diferentes processos.
Na pirometalurgia, removem-se os metais líquidos à medida que estes se vão fundindo por aumento da temperatura da mistura.
A tabela apresenta, para a prata, a capacidade térmica mássica (no estado sólido), o ponto de fusão (à pressão atmosférica normal) e a variação de entalpia mássica de fusão.
| Capacidade térmica mássica (J kg⁻¹ K⁻¹) | Ponto de fusão (ºC) | Variação de entalpia mássica de fusão (kJ kg⁻¹) |
|---|---|---|
| 235 | 961,8 | 105 |
Considere que foram extraídos 1,40 kg de prata, no estado sólido, de diversos equipamentos eletrónicos.
Determine, em unidades SI, a potência mínima de um forno necessária para, em 600 segundos, fundir a totalidade da prata, inicialmente a 25,0 ºC.
Apresente todos os cálculos efetuados.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2024, IAVE — PDF oficial ↗
No laboratório, é comum aquecerem-se amostras de água.
A Figura 9 apresenta o gráfico teórico da temperatura, θ, de uma amostra de água de massa m, em função do tempo, t, desde o estado sólido (gelo) até à sua vaporização completa, a pressão constante.
Admita que a amostra é aquecida numa placa elétrica de potência, P, constante e que o rendimento no processo de aquecimento é 100%.
Complete o texto seguinte, selecionando a opção adequada a cada espaço.
Escreva, na folha de respostas, cada uma das letras seguida do número que corresponde à opção selecionada. A cada letra corresponde um só número.
De acordo com a informação apresentada no gráfico da Figura 9, pode concluir-se que, durante as mudanças de fase da amostra de água, a temperatura da água ___ a) ___ e a sua energia interna ___ b) ___. A energia necessária para a vaporização completa da amostra de água foi ___ c) ___ à energia necessária para a sua fusão completa.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2023, IAVE — PDF oficial ↗
No laboratório, é comum aquecerem-se amostras de água.
A Figura 9 apresenta o gráfico teórico da temperatura, θ, de uma amostra de água de massa m, em função do tempo, t, desde o estado sólido (gelo) até à sua vaporização completa, a pressão constante.
Admita que a amostra é aquecida numa placa elétrica de potência, P, constante e que o rendimento no processo de aquecimento é 100%.
Qual das expressões seguintes permite calcular a capacidade térmica mássica do gelo?
Despreze as perdas de massa durante o aquecimento do gelo.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2023, IAVE — PDF oficial ↗
No laboratório, é comum aquecerem-se amostras de água.
Considere que uma amostra de água no estado líquido é aquecida numa placa elétrica, utilizando-se um copo de precipitação.
Minimizam-se as perdas de massa e de energia para o exterior se o copo de precipitação estiver
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2023, IAVE — PDF oficial ↗
Na Antártida, um meteorito de 12 kg, à temperatura de 3100 ºC, enterra-se num bloco de gelo de grandes dimensões com uma velocidade de 10 km s⁻¹, em módulo.
Admita que:
o bloco de gelo se encontra à temperatura de 0 ºC;
toda a energia cinética do meteorito é utilizada para fundir gelo do bloco;
a capacidade térmica mássica do material que constitui o meteorito é 830 J kg⁻¹ K⁻¹;
a temperatura de fusão do gelo é 0 ºC;
a variação de entalpia (mássica) de fusão do gelo é 3,34×10⁵ J kg⁻¹.
Determine a massa de gelo que se funde, considerando que, no final, o sistema meteorito + bloco de gelo se encontra a 0 ºC.
Apresente todos os cálculos efetuados.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2023, IAVE — PDF oficial ↗
Um objeto sólido, a uma dada temperatura, é introduzido num recipiente isolado termicamente, completamente cheio de água líquida a uma temperatura inferior à do objeto. Após um determinado intervalo de tempo, a água e o sólido atingem o equilíbrio térmico.
Esta experiência é repetida com um segundo objeto sólido, que apresenta a mesma massa.
Admita, para as duas experiências, que:
não ocorrem mudanças de estado físico;
as massas da água são iguais.
A Figura 4 representa os gráficos da temperatura, θ, dos objetos e da água, em função do tempo, t, para cada uma das experiências, numa mesma escala.
Conclua, justificando, qual dos dois objetos (1 ou 2) apresenta maior capacidade térmica mássica.
Apresente um texto estruturado, utilizando linguagem científica adequada.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2023, IAVE — PDF oficial ↗
Uma das opções de mobilidade sustentável nas cidades passa pelo uso da bicicleta como meio de transporte.
Na Figura 3, que não está à escala, está representada uma ciclista que se desloca numa trajetória retilínea, numa ciclovia. A ciclovia tem um troço horizontal, entre A e B, e um troço de inclinação constante, entre B e C.
O conjunto, de massa m, constituído pela ciclista e pela sua bicicleta não motorizada pode ser representado pelo seu centro de massa (modelo da partícula material).
Considere a roda traseira da bicicleta como um sistema fechado.
No troço de A a B, a roda cedeu ao exterior 12 J, como calor, tendo sido realizado sobre ela um trabalho de 22 J.
Qual foi a variação da energia interna da roda?
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2022, IAVE — PDF oficial ↗
Num certo local, foi construído um sistema de aquecimento de água de baixo custo, que funciona como a seguir se descreve.
O sistema é constituído por um coletor solar e por um reservatório, encontrando-se este numa posição mais elevada em relação àquele.
A água, que circula no coletor solar dentro de tubos, é aquecida pelo Sol e sobe, por convecção, ao reservatório. A água mais fria do reservatório desce para o coletor. A repetição cíclica deste processo possibilita o aquecimento da água do reservatório.
O coletor solar foi construído com uma área de 2,5 m², e o sistema coletor solar + reservatório foi cheio com 100 L de água. Após 7,0 h de exposição solar, a temperatura da água subiu de 23 ºC para 41 ºC.
Admita que a irradiância solar média, no nível em que o coletor se encontra, é 600 W m⁻² e que
Considere desprezável o aquecimento do reservatório por exposição solar direta e a reflexão no coletor solar.
Calcule a energia dissipada neste processo de aquecimento.
Apresente todos os cálculos efetuados.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2022, IAVE — PDF oficial ↗
Num certo local, foi construído um sistema de aquecimento de água de baixo custo, que funciona como a seguir se descreve.
O sistema é constituído por um coletor solar e por um reservatório, encontrando-se este numa posição mais elevada em relação àquele.
A água, que circula no coletor solar dentro de tubos, é aquecida pelo Sol e sobe, por convecção, ao reservatório. A água mais fria do reservatório desce para o coletor. A repetição cíclica deste processo possibilita o aquecimento da água do reservatório.
Nos esquemas seguintes, as setas indicam o sentido da circulação da água.
Qual dos esquemas apresenta a forma mais eficiente de ligar o coletor solar ao reservatório, para aquecer a água do reservatório?
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2022, IAVE — PDF oficial ↗
Na Figura 5, está esquematizado um processo laboratorial destinado a estudar o aquecimento de uma amostra de água. Montou-se um circuito elétrico com uma pilha, um interruptor e uma resistência de imersão, R. Neste circuito, foram instalados dois aparelhos de medida, um voltímetro e um amperímetro.
Qual das opções seguintes pode representar o processo responsável pelo aquecimento da água nesta experiência?
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2022, IAVE — PDF oficial ↗
O satélite de observação solar SOHO contém instrumentos que permitem estudar distúrbios do vento solar.
O satélite SOHO está equipado com painéis fotovoltaicos.
Considere que a potência média da radiação solar por unidade de área, na órbita do satélite, é 1370 W m⁻² e que o conjunto de painéis fotovoltaicos instalados no satélite tem um rendimento médio de 20%. Admita que a potência útil dos painéis é 1500 W.
Qual das expressões seguintes permite calcular a área total de painéis fotovoltaicos no SOHO?
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2022, IAVE — PDF oficial ↗
Nas imediações de um lago, um vulcão entra em erupção, com libertação de grandes quantidades de dióxido de enxofre, SO2.
A erupção de um vulcão pode libertar energia suficiente para vaporizar a água de um lago.
Calcule a energia, em unidades SI, necessária para vaporizar 59 400 m³ de água no estado líquido, à pressão atmosférica normal.
Admita que, nas condições indicadas: a massa volúmica da água é 1,00 g cm⁻³; a temperatura inicial da água é 18,0°C; a entalpia de vaporização da água é 2,26×10³ kJ kg⁻¹.
Apresente todos os cálculos efetuados.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2022, IAVE — PDF oficial ↗
Muitos satélites movimentam-se em órbitas aproximadamente circulares e estão equipados com painéis fotovoltaicos que produzem a energia necessária ao seu funcionamento.
Um satélite geoestacionário possui painéis fotovoltaicos cuja área total é 6,0 m².
Considere que a irradiância solar média é 1,25 kW m⁻² e que, ao fim de uma órbita, a energia elétrica produzida pelos painéis é 22 kW h.
O rendimento médio dos painéis fotovoltaicos será
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2021, IAVE — PDF oficial ↗
A Estação Espacial Internacional (EEI, em inglês International Space Station, ISS) move-se em torno da Terra, numa órbita aproximadamente circular.
Admita que a região em que a EEI se move pode ser considerada como vácuo.
As paredes da EEI são revestidas por uma superfície refletora e são constituídas por materiais de baixa condutividade térmica.
A estação dispõe ainda de um sistema de controlo de temperatura que permite regular a transferência de energia para o espaço.
O período orbital da EEI é 1,5 horas.
Admita que, numa dada zona da EEI: para manter a temperatura do ar, é necessário que a potência transferida para o espaço seja, em média, 30 kW por cada órbita; a massa de ar nessa zona é 1,1×10³ kg, e a capacidade térmica mássica do ar é 7,2×10² J kg⁻¹ °C⁻¹.
Devido a uma avaria, verificou-se que a temperatura do ar naquela zona aumentou 17°C, no intervalo de tempo que a EEI leva a descrever uma órbita.
Calcule a percentagem da energia absorvida pelo ar existente naquela zona da EEI, em relação à energia que deveria ter sido transferida para o espaço.
Apresente todos os cálculos efetuados.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2021, IAVE — PDF oficial ↗
A Estação Espacial Internacional (EEI, em inglês International Space Station, ISS) move-se em torno da Terra, numa órbita aproximadamente circular.
Admita que a região em que a EEI se move pode ser considerada como vácuo.
As paredes da EEI são revestidas por uma superfície refletora e são constituídas por materiais de baixa condutividade térmica.
A estação dispõe ainda de um sistema de controlo de temperatura que permite regular a transferência de energia para o espaço.
A superfície refletora permite ______ a absorção da radiação solar, e a transferência de energia da estação para o espaço ocorre, essencialmente, por ______.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2021, IAVE — PDF oficial ↗
Em meados do século XIX, James Joule estabeleceu a equivalência entre trabalho e calor, comparando a energia transferida como trabalho, necessária para obter um determinado aumento de temperatura numa amostra de água, com a energia transferida como calor para obter o mesmo efeito.
Joule utilizou um dispositivo semelhante ao esquematizado na Figura 1, no qual dois discos de chumbo (D1 e D2) eram elevados a uma determinada altura. Quando os discos caíam, faziam rodar um sistema de pás mergulhado na água contida num recipiente. O movimento rotativo das pás provocava a agitação da água, o que conduzia a um aumento da sua temperatura.
A massa total dos discos era 26,3 kg e a massa da água contida no recipiente era 6,04 kg.
A partir dos resultados obtidos numa série de experiências, Joule verificou que, após 20 quedas sucessivas de uma mesma altura de 1,60 m, o aumento de temperatura da água era, em média, 0,313 °C.
Admita que, naquela série de experiências, o aumento da energia interna da água foi, em média, 95,2% da diminuição da energia potencial gravítica do sistema discos + Terra que resultou das 20 quedas sucessivas dos discos.
Considere que, no local onde foram realizadas as experiências, o módulo da aceleração gravítica era 9,81 m s⁻².
Determine, a partir dos resultados de Joule, a capacidade térmica mássica da água.
Apresente todos os cálculos efetuados.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2021, IAVE — PDF oficial ↗
A experiência foi realizada com esferas de chumbo de massa total m, tendo sido repetida com esferas de ferro, com a mesma massa total. Em cada experiência, o tubo foi invertido 50 vezes.
A capacidade térmica mássica do chumbo é 129 J kg⁻¹ °C⁻¹, sendo a capacidade térmica mássica do ferro superior.
Considere que a transferência de energia entre as esferas e a sua vizinhança é desprezável.
Conclua se, nas experiências realizadas, o aumento da temperatura das esferas de ferro terá sido maior, igual ou menor do que o aumento da temperatura das esferas de chumbo.
Mostre como chegou à conclusão solicitada.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2020, IAVE — PDF oficial ↗
A experiência foi realizada com esferas de chumbo de massa total m, tendo sido repetida com esferas de ferro, com a mesma massa total. Em cada experiência, o tubo foi invertido 50 vezes.
A capacidade térmica mássica do chumbo é 129 J kg⁻¹ °C⁻¹, sendo a capacidade térmica mássica do ferro superior.
Considere que a transferência de energia entre as esferas e a sua vizinhança é desprezável.
Determine o aumento da temperatura das esferas de chumbo na experiência realizada.
Explicite o seu raciocínio, indicando todos os cálculos efetuados.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2020, IAVE — PDF oficial ↗
A Figura 1 representa um tubo cilíndrico de altura 1,10 m, fechado em ambas as extremidades. O tubo contém pequenas esferas metálicas.
Ao inverter-se rapidamente o tubo, as esferas caem, praticamente na vertical, colidindo com a base inferior do tubo. Repetindo diversas vezes este procedimento, verifica-se um aumento da temperatura das esferas.
Considere o intervalo de tempo desde o instante em que as esferas iniciam a queda, após uma dada inversão, até ao instante imediatamente após a sua colisão com a base inferior do tubo, e considere que a transferência de energia das esferas para o tubo não é desprezável.
No intervalo de tempo considerado, ______ da energia mecânica do sistema esferas + Terra é ______ à variação da energia interna das esferas.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2020, IAVE — PDF oficial ↗
A Figura 1 representa um tubo cilíndrico de altura 1,10 m, fechado em ambas as extremidades. O tubo contém pequenas esferas metálicas.
Ao inverter-se rapidamente o tubo, as esferas caem, praticamente na vertical, colidindo com a base inferior do tubo. Repetindo diversas vezes este procedimento, verifica-se um aumento da temperatura das esferas.
Identifique o principal processo de transferência de energia responsável pelo aumento da temperatura das esferas.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, Época Especial 2020, IAVE — PDF oficial ↗
A água, presente nos estados sólido, líquido e gasoso na atmosfera terrestre, é uma substância peculiar, pois as propriedades que a caracterizam, como a variação de entalpia de vaporização e a capacidade térmica mássica, apresentam valores muito diferentes dos que seriam expectáveis.
Uma esfera metálica é aquecida e, a seguir, mergulhada em água fria contida num calorímetro. Admita que o sistema esfera + água se comporta como um sistema isolado.
Considere que a massa da esfera é igual à massa da água contida no calorímetro e que a capacidade térmica mássica do metal constituinte da esfera é menor do que a capacidade térmica mássica da água.
Num mesmo intervalo de tempo, a energia cedida pela esfera será ______ energia absorvida pela água, sendo a diminuição da temperatura da esfera ______ do que o aumento da temperatura da água.
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 2ª Fase 2020, IAVE — PDF oficial ↗
A água, presente nos estados sólido, líquido e gasoso na atmosfera terrestre, é uma substância peculiar, pois as propriedades que a caracterizam, como a variação de entalpia de vaporização e a capacidade térmica mássica, apresentam valores muito diferentes dos que seriam expectáveis.
Para vaporizar uma amostra de água que se encontre à temperatura de ebulição, à pressão atmosférica normal, é necessário 7,2 vezes mais energia do que para aquecer essa amostra de 25°C até 100°C.
A energia envolvida na vaporização de 1,0 g de água que se encontra à temperatura de ebulição será, aproximadamente,
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A água, presente nos estados sólido, líquido e gasoso na atmosfera terrestre, é uma substância peculiar, pois as propriedades que a caracterizam, como a variação de entalpia de vaporização e a capacidade térmica mássica, apresentam valores muito diferentes dos que seriam expectáveis.
A condensação de vapor de água envolve ______ de energia, uma vez que ocorre com ______ de ligações intermoleculares.
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Considere que foi fornecida, à pressão de 1 atm, a mesma energia a uma gota de água e a uma amostra de ar com o dobro da massa dessa gota.
A essa pressão, a capacidade térmica mássica da água líquida é cerca de quatro vezes superior à capacidade térmica mássica do ar.
A variação de temperatura da gota, comparada com a variação de temperatura da amostra de ar, será, aproximadamente,
Enunciado: Exame Nacional de Física e Química A, 1ª Fase 2020, IAVE — PDF oficial ↗
A massa da gota B é 4,2×10⁻³ g.
Considere que, em determinadas condições, a variação de entalpia (mássica) de vaporização da água é 2,4 kJ g⁻¹.
A energia necessária para a vaporização da gota B, nessas condições, é
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