Física, perguntado por melalbi288, 9 meses atrás

1) Um estudante disse que, quando se encosta a mão no gelo, o frio do gelo passa para a mão. Analise a afirmação
desse estudante e justifique se essa informação está correta.

2) Você retira uma lata e uma garrafa de vidro de refrigerante que estavam há bastante tempo na geladeira. Porém, a sensação térmica é de que a lata está mais gelada que a garrafa.

a) Por que isso ocorre?

b) É esperado que a temperatura do líquido da lata seja mais baixa que a do líquido da garrafa?

c) Imagine que a lata e a garrafa ficaram fora da geladeira por 15 minutos e a temperatura ambiente era de 28°C. Nessa situação, é esperado que os recipientes liberem ou absorvam energia térmica? Justifique sua resposta.

3) Por que é mais fácil abrir um recipiente de vidro se aquecermos um pouco sua tampa de metal?

4) Ao longo dos trilhos de ferrovias antigas, há pequenos intervalos de espaços. Um estudante disse que esses espaços entre dois trilhos consecutivos são menores no verão que no inverno. Ele está certo? Justifique sua resposta.

5) Qual é o principal processo de propagação de calor envolvido em cada um dos seguintes casos?

a) aquecimento das camadas superiores da água em uma panela sobre a chama do fogão;

b) aquecimento de uma barra de ferro;

c) aquecimento de uma pessoa exposta ao sol.

6) Costuma-se dizer na linguagem popular que um cobertor, ou um casaco, esquentam nosso corpo. O que isso significa de acordo com o que você aprendeu sobre materiais isolantes?

7) Por que para esquentar mais rapidamente a comida é melhor uma panela de metal, mas, para conservá-la aquecida, é melhor um recipiente de vidro ou porcelana?

8) Sabendo que o aparelho de ar condicionado retira ar quente e lança ar frio no aposento, em que posição ele funciona
melhor: colocado na parte de baixo da parede ou na parte de cima?

9) Neste capítulo, você aprendeu como as garrafas térmicas permitem conservar a temperatura de bebidas por um
bom tempo. Explique como isso acontece.

10) "Feche logo a porta da geladeira para o frio não sair!" De acordo com o que você aprendeu sobre a forma como o
calor é transferido de um corpo para outro, essa frase está correta? Por que a recomendação de fechar logo a porta é válida? Justifique sua resposta.

11) Explique por que as medidas abaixo são importantes para diminuir as perdas térmicas dos modelos convencionais
de geladeira.

a) Deixar espaços vazios entre os alimentos distribuídos nas prateleiras.

b) Manter a borracha de vedação da porta em bom estado. (Veja a figura 8.37.)

(quem puder me ajudar, eu agradeço MUITO!!)

Soluções para a tarefa

Respondido por LucasJonys

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Resposta:

1) A afirmação está incorreta. Calor flui entre dois corpos em virtude da diferença de temperatura entre eles, fluindo do corpo de maior temperatura para o de menor. Logo, a afirmação correta seria que o calor do estudante passa para o bloco de gelo.

a) Isso ocorre devido ao fato de que os dois materiais possuem condutividade térmicas diferentes, sendo a taxa de transferência de calor por condução diferentes. Logo, aquele de maior condutividade térmica parecerá mais frio. Em outras palavras, o metal é melhor condutor de calor que o vidro.

b) Não. Se os dois materiais ficaram um bom tempo na geladeira (tempo suficiente para atingir o equilíbrio térmico), eles estarão à mesma temperatura.

c) Calor é energia em movimento que flui do corpo de maior temperatura para o de menor. Logo, os recipientes receberão calor do ambiente.

3) Isso acontece devido à diferente dilatação do metal e do vidro. O coeficiente de dilatação dos metais é maior que o do vidro. Logo, sendo o sistema aquecido, o metal se dilatará mais que o vidro, gerando uma folga na tampa, o que facilita a abertura.

4) Está correto. No verão, as temperaturas aumentam. Com isso, aumenta também a dilatação do metal que compõe o trilho. Logo, ao dilatar, o metal aumentará seu comprimento, diminuindo a folga existente. essa folga é projetada justamente para esta dilatação que ocorrerá.

a) Convecção

b) Condução

c) Radiação

6) O cobertor ou o casaco funcionam como isolantes térmicos, diminuindo a quantidade de calor que sai do nosso corpo para o ambiente. Eles são excelentes isolantes por conter partículas de ar entre as linhas e fios. Como o ar possui baixa condutividade térmica, o calor cedido para o ar externo (ambiente) será menor.

7) Correto. Como deseja-se que o alimento esquente mais rápido, deve-se utilizar um material condutor (condutividade térmica alta) como, por exemplo, os metais. Contudo, para conservar o alimento quente, deseja-se que o calor seja cedido muito lentamente. logo, utiliza-se material com baixa condutividade térmica, como o exemplo do vidro e da porcelana.

8) O funcionamento do aparelho de ar condicionado se baseia na retirada de ar quente do ambiente e devolução de ar frio, baseado no processo de convecção, um processo de troca de calor que acontece através das correntes de convecção. Tais correntes ocorrem em razão das diferenças de densidade do ar frio e do ar quente. O ar quente sendo menos denso sobe. Por outro lado, o ar frio (mais denso) desce, formando as correntes de convecção.

9) As garrafas térmicas diminuem a troca de calor com o ambiente. Elas possuem paredes de vidro internas espelhadas, revestidas por material plástico. Os materiais como o vidro e o plástico são bons isolantes térmicos, o que dificulta a transmissão de calor por condução. Além disso, entre as paredes de vidro interna existe ar, um excelente isolante térmico, que diminui a transferência de calor por condução e convecção. Outro fator é que o vidro das camadas internas atuam na diminuição da transferência de calor por radiação, em ambos sentidos. Logo, o aspecto construtivo da garrafa diminui as perdas pelos três mecanismos: condução, convecção e radiação.

10) Calor flui entre dois corpos em virtude da diferença de temperatura entre eles, fluindo do corpo de maior temperatura para o de menor. Logo, o calor flui do ambiente para a geladeira. Além disso, o ar frio é mais denso do que o ar quente. Logo, ao abrir a geladeira, surge uma corrente de convecção: a massa de ar frio interno se desloca para parte de baixo ao passo que o ar quente entra na geladeira.

11)

a) A geladeira funciona retirando o calor interno e transferindo para o ambiente externo. Para tal, existe internamente uma corrente de convecção (ar frio desce e o quente sobe). Logo, recomenda-se manter o espaçamento para que a corrente de convecção possa circular.

b) A borracha de vedação da geladeira evita que o calor externo flua para a parte interna da geladeira, o que diminui as perdas de calor por convecção para o ambiente externo.

Respondido por eulucioaraujo

1. A afirmação do estudante está incorreta, pois, na verdade, é o calor da mão que passa para o gelo.

Equilíbrio térmico

Quando dois corpos de diferentes temperaturas colocam-se em contato físico direto, eles tendem a ficar na mesma temperatura, ocorrendo uma transferência de calor do corpo mais quente para o corpo mais frio.

Condutividade térmica

a) Essa sensação deve-se ao fato de que cada recipiente é composto de um material com propriedades físicas distintas, tendo o alumínio da lata um coeficiente de condutividade térmica maior que o do vidro da garrafa.

b) Os líquidos de ambos os recipientes estarão à mesma temperatura, porém, é esperado que o líquido da garrafa conserve-se frio por mais tempo que o líquido da lata, pois o vidro absorverá calor do ambiente mais lentamente que o alumínio.

c) O equilíbrio térmico ocorre com a transferência de calor do meio mais quente para o meio mais frio, logo, espera-se que os recipientes absorvam energia térmica do ambiente.

3. Porque o metal tende a se expandir quando submetido a certa quantidade de calor.

Dilatação térmica

Torna-se mais fácil remover uma tampa de metal de uma garrafa de vidro ao aquecê-lo devido ao fenômeno da dilatação térmica dos materiais, que, aquecidos a certas temperaturas, sofrerão um relaxamento nas suas dimensões.

Como o coeficiente de dilatação do metal é maior que o do vidro, submetidos a uma mesma temperatura, a tampa de metal se dilatará mais que o vidro da garrafa.

4. O estudante está certo, observada a dilatação térmica da matéria.

Dilatação térmica

No verão, quando os termômetros registram temperaturas ambientes mais altas, os vãos entre os trilhos das ferrovias tendem a ficar mais justos devido à expansão do metal.

5. São processos de propagação de calor envolvidos nas situações dadas, respectivamente, a convecção, a condução e a irradiação.

Processos de propagação de calor

a) Ao colocar uma panela com água sobre a chama de um fogão, a porção do líquido que não está em contato direto com o fundo da panela irá se aquecer devido ao fenômeno da convecção.

b) Ao aquecer uma extremidade de uma barra de ferro, a sua outra extremidade, ainda que não esteja em contato direto com o fogo, receberá calor por meio do fenômeno da condução.

c) Ainda que não exista um meio material para intermediar a transferência de calor entre o sol e o ser humano, uma pessoa exposta à luz solar será aquecida através do fenômeno da irradiação.

6. Em observância às leis da termodinâmica, não é correto afirmar que um agasalho "esquenta" o nosso corpo.

Materiais isolantes

A sensação de que um cobertor nos aquece deve-se à sua propriedade isolante, que reduz a transferência de calor do nosso corpo para o ambiente.

Condutividade térmica

O ato de esquentar comida, bem como o ato de conservar a sua temperatura, relacionam-se diretamente ao conceito termodinâmico de condutividade térmica.

Assim, se queremos aquecer o alimento mais rapidamente, é desejável o uso de um recipiente de metal, pois trata-se de um material com alta condutividade térmica, ou seja, que distribui calor mais rapidamente.

Por outro lado, se queremos manter aquecida a comida, devemos armazená-la em um recipiente de vidro ou de porcelana, pois tratam-se de materiais com condutividade térmica mais baixa e que, logo, transferem calor para o ambiente mais lentamente.

8. O ar condicionado funciona melhor na parte de cima da parede.

Convecção

O ar condicionado opera segundo uma lógica de transferência de calor por convecção, onde o ar quente sobe, é resfriado, ganha densidade e desce.

Logo, é mais estratégico posicioná-los em pontos mais altos do ambiente.

Garrafas térmicas

As garrafas térmicas são projetadas com o objetivo de otimizar ao máximo o isolamento térmico dos líquidos armazenados, lançando mão de materiais como o plástico, o vidro e até mesmo o próprio ar - conhecidos por serem bons isolantes térmicos - no seu revestimento.

10. De acordo com os conceitos relacionados à termodinâmica, não é correto afirmar que o frio pode sair da geladeira.

Equilíbrio térmico

Em busca do equilíbrio térmico, no contato entre dois meios de temperaturas distintas, o meio mais quente tende a transferir calor para o meio mais frio, e não o contrário.

Apesar disso, ainda é recomendável não manter aberta a porta da geladeira por muito tempo, pois o calor do ambiente tenderá a ser transferido para o seu interior, incorporando mais ar quente ao seu processo de convecção.

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