REVISÃO 1º ANO TERMOLOGIA Termometria Calorimetria Dilatação Térmica ÓPTICA GEOMÉTRICA REVISÃO 1º ANO Professor: Oddone Braghiroli

TERMOLOGIA Lista de revisão

Escalas termométricas 2º Ponto Fixo Ponto do Vapor 1º Ponto Fixo Ponto do Gelo

Relação entre escalas 100 212 373 TC TF TK b a 32 273 °C °F K

Relação entre escalas TC TF - 32 TK - 273 = = 100 180 100 TC TF - 32 212 373 TC - 0 TF - 32 TK - 273 = = b TC TF TK a 100 - 0 212- 32 373-273 32 273 °C °F K TC TF - 32 TK - 273 = = . . . 100 180 100 TC TF - 32 TK - 273 = = . . . 5 9 5

Questão 01 Existe uma determinada temperatura indicada pelo mesmo número, quando medida nas escalas termométrica Celsius e Fahrenheit. Calculando esse valor numérico, bastante especial, encontramos: 30 20 – 10 – 40 – 100

Questão 01 Existe uma determinada temperatura indicada pelo mesmo número, quando medida nas escalas termométrica Celsius e Fahrenheit. Calculando esse valor numérico, bastante especial, encontramos: 30 20 – 10 – 40 – 100 T T - 32 = TC TF - 32 5 9 =  9.T = 5.(T-32)  9.T = 5.T – 160  4.T = - 160  T = - 40 5 9 TC = TF = T

Relação entre escalas 100 212 373 TC TF TK b a 32 273 °C °F K

Relação entre escalas TC TF - 32 TK - 273 = = 100 180 100 TC TF - 32 212 373 TC - 0 TF - 32 TK - 273 = = b TC TF TK a 100 - 0 212- 32 373-273 32 273 °C °F K TC TF - 32 TK - 273 = = . . . 100 180 100 TC TF - 32 TK - 273 = = . . . 5 9 5 ∆TC ∆TF ∆TK = = . . . 5 9 5

Questão 02 A variação de temperatura de 72° F equivale a: 22,2° C 400 K 62,2° C

Questão 02 A variação de temperatura de 72° F equivale a: 22,2° C 400 K 62,2° C 5.∆TF = 9.∆TC  5.72 = 9.∆TC 5.8 = ∆TC ∆TC = 40 oC ∆TC ∆TF = 5 9 ∆TF = 72 oF

Equação fundamental da calorimetria Q = m.c.∆T ∆T = Tfinal – Tinicial ∆T > 0 : aumento de temperatura (aquecimento) ∆T < 0: diminuição de temperatura (resfriamento) Q > 0 PROCESSO ENDOTÉRMICO Q < 0 PROCESSO EXOTÉRMICO

Q c = m.∆T Q = m.c.∆T Calor específico  [J] [kg].[K] [cal] [g].[oC] ou m.∆T Quantidade de calor necessária para que uma unidade de massa da substância sofra uma variação de uma unidade de temperatura.

PROPRIEDADE DA SUBSTÂNCIA!!! Calor específico Quantidade de calor necessária para que uma unidade de massa da substância sofra uma variação de uma unidade de temperatura. PROPRIEDADE DA SUBSTÂNCIA!!!

Calor específico x Capacidade térmica PROPRIEDADE DA SUBSTÂNCIA [J] Q = m.c.∆T [kg].[K] Capacidade térmica PROPRIEDADE DO CORPO [J] Q = C.∆T [K]

Questão 03 O quociente entre a quantidade de calor ΔQ fornecida a um corpo e o correspondente acréscimo de temperatura Δθ é denominado: calor específico capacidade térmica equivalente térmico lei de Joule equivalente mecânico

Questão 03 O quociente entre a quantidade de calor ΔQ fornecida a um corpo e o correspondente acréscimo de temperatura Δθ é denominado: calor específico capacidade térmica equivalente térmico lei de Joule equivalente mecânico

Interpretação da capacidade térmica Q ∆T Quantidade de calor para variar em uma unidade a temperatura do corpo Se C1 > C2 : Para terem uma mesma variação de temperatura, o corpo 1 deve receber mais calor que o corpo 2 Caso recebem a mesma quantidade de calor, a temperatura do corpo 1 tem menor variação que a do corpo 2 C1 C2

Questão 04 Um amolador de facas, ao operar um esmeril, é atingido por fagulhas incandescentes, mas não se queima. Isso acontece porque as fagulhas: têm calor específico muito grande. têm temperatura muito baixa. têm capacidade térmica muito pequena. estão em mudança de estado. não transportam energia.

Questão 04 Um amolador de facas, ao operar um esmeril, é atingido por fagulhas incandescentes, mas não se queima. Isso acontece porque as fagulhas: têm calor específico muito grande. têm temperatura muito baixa. têm capacidade térmica muito pequena. estão em mudança de estado. não transportam energia.

Questão 05 O ar dentro de um automóvel fechado tem massa de 2,6 kg e calor específico de 720 J/kg°C. Considere que o motorista perde calor a uma taxa constante de 120 joules por segundo e que o aquecimento do ar confinado se deva exclusivamente ao calor emanado pelo motorista. Quanto tempo levará para a temperatura variar de 2,4°C a 37°C? 540 s 480 s 420 s 360 s 300 s

Questão 05 O ar dentro de um automóvel fechado tem massa de 2,6 kg e calor específico de 720 J/kg°C. Considere que o motorista perde calor a uma taxa constante de 120 joules por segundo e que o aquecimento do ar confinado se deva exclusivamente ao calor emanado pelo motorista. Quanto tempo levará para a temperatura variar de 2,4°C a 37°C? 540 s 480 s 420 s 360 s 300 s Q = m.c.∆T ∆Energia 120 = 2,6.720.(37-2,4)/ ∆t ∆t = 2,6.720.34,6/120 ∆t = 2,6.34,6.6 ∆t ≈ 540 s Potência = ∆Tempo Potência = 120 J/s m = 2,6 kg c = 720 J/(kg.oC) ∆T = (37 – 2,4) oC

Calor, Energia e Potência O fluxo de calor é um fluxo de energia A taxa de transferência de calor pode ser expressa em forma de potência Unidade: Watt [W] = [J]/[s] Experimento de Joule Equivalente mecânico do calor

Questão 06 Um corpo A tem massa igual ao dobro da de um corpo B e calor específico igual a 1/3 (um terço) do de B. Colocando-os em contato, quando A estiver a uma temperatura de 10°C e B a 40°C, qual das temperaturas, indicadas abaixo, melhor representa a temperatura final de equilíbrio térmico? 36°C 28°C 20°C 25°C 30°C

Questão 06 Um corpo A tem massa igual ao dobro da de um corpo B e calor específico igual a 1/3 (um terço) do de B. Colocando-os em contato, quando A estiver a uma temperatura de 10°C e B a 40°C, qual das temperaturas, indicadas abaixo, melhor representa a temperatura final de equilíbrio térmico? 36°C 28°C 20°C 25°C 30°C QA + QB = 0 mA.cA.∆TA+mB.cB.∆TB = 0 mA.cA.(T-10) + (mA/2).3.cA.(T-40) = 0 (T-10)+3.(T-40)/2 = 0 2.(T-10) + 3.(T-40) = 0 2T – 20 + 3T – 120 = 0 T = 140/5 = 28 oC Q = m.c.∆T mA = 2.mB cA = cB/3 ToA = 10 oC ToB = 40 oC

Questão 07 Analise as afirmações referentes à condução térmica. 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. 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 bom isolante térmico. Devido à condução térmica, uma barra de metal mantém-se a uma temperatura inferior à de uma barra de madeira colocada no mesmo ambiente. Podemos afirmar que: I, II e III estão corretas. I, II e III estão incorretas. Apenas I está correta. Apenas II está correta. Apenas I e II estão corretas.

Questão 07 Analise as afirmações referentes à condução térmica. 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. 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 bom isolante térmico. Devido à condução térmica, uma barra de metal mantém-se a uma temperatura inferior à de uma barra de madeira colocada no mesmo ambiente. Podemos afirmar que: I, II e III estão corretas. I, II e III estão incorretas. Apenas I está correta. Apenas II está correta. Apenas I e II estão corretas. V V F

∆L =Lo.α.∆T L = Lo.(1+α.∆T) Dilatação térmica Dilatação (∆T > 0) Contração (∆T < 0) Variação de temperatura ∆L =Lo.α.∆T L = Lo + ∆L L = Lo.(1+α.∆T) α: Coeficiente de dilatação linear [1/oC]

Exemplos de dilatação térmica Trilhos ferroviários Placas de concreto (calçada)

Termômetro Escala graduada baseada na dilatação térmica de substância termométrica

Dilatação linear Material α [10-5 oC-1] Alumínio 2,4 Latão 2,0 Prata 1,9 Ouro 1,4 Cobre Ferro 1,2 Aço Cimento ≈ 1,0 Vidro 0,9 Madeira ≈ 0,4 Vidro Pirex 0,3

Dilatação superficial e volumétrica β: coeficiente de dilatação superficial β = 2.α γ: coeficiente de dilatação volumétrica γ = 3.α ∆A = Ao.β.∆T ∆V = Vo.γ.∆T

Questão 08 Uma bobina contendo 2 000 m de fio de cobre, medindo num dia em que a temperatura era de 35°C, foi utilizada e o fio medido de novo a 10°C. Esta nova medição indicou: 1,0 m a menos 1,0 m a mais 2 000 m 20 m a menos 20 m a mais

Questão 08 Uma bobina contendo 2 000 m de fio de cobre, medindo num dia em que a temperatura era de 35°C, foi utilizada e o fio medido de novo a 10°C. Esta nova medição indicou: 1,0 m a menos 1,0 m a mais 2 000 m 20 m a menos 20 m a mais ∆L = Lo.α.∆T Lo = 2000m ∆T = (10–35) oC ∆L = 2000.α.(-25) ∆L = -5.104.α ∆L < 0 O[α] = 10-5 oC-1 O[∆L] = 100m

Questão 09 Uma esfera de certa liga metálica, ao ser aquecida de 100°C, tem seu volume aumentado de 4,5%. Uma haste dessa mesma liga metálica, ao ser aquecida de 100°C, terá seu comprimento aumentado de: 1,0% 1,5% 2,0% 3,0% 4,5%

Questão 09 Uma esfera de certa liga metálica, ao ser aquecida de 100°C, tem seu volume aumentado de 4,5%. Uma haste dessa mesma liga metálica, ao ser aquecida de 100°C, terá seu comprimento aumentado de: 1,0% 1,5% 2,0% 3,0% 4,5% 4,5% = Vo.γ.∆T/Vo 4,5% = γ.100 γ = 4,5.10-4 α = 4,5.10-4/3 = 1,5.10-4 (∆L%) = ∆L/Lo = Lo.α.∆T/Lo (∆L%) = 1,5.10-4.102 (∆L%) = 1,5% ∆V = Vo.γ.∆T ∆L = Lo.α.∆T γ = 3.α ∆V/ Vo = 4,5% ∆T = 100oC

Dilatação anômala da água VOLUME X TEMPERATURA DENSIDADE X TEMPERATURA V (m3) d (g/cm3) dmáx Vmín 4 T (oC) 4 T (oC)

Questão 16 Água líquida é aquecida de 0°C até 100°C. O volume dessa água: aumenta sempre. diminui sempre. inicialmente aumenta para em seguida diminuir. permanece constante. inicialmente diminui para em seguida aumentar.

Questão 16 Água líquida é aquecida de 0°C até 100°C. O volume dessa água: aumenta sempre. diminui sempre. inicialmente aumenta para em seguida diminuir. permanece constante. inicialmente diminui para em seguida aumentar. V (m3) T (oC) 4 Vmín VOLUME X TEMPERATURA

Dilatação de líquido e recipiente

Questão 17 Quando um recipiente totalmente preenchido com um líquido é aquecido, a parte que transborda representa sua dilatação ____________. A dilatação ____________ do líquido é dada pela ______________ da dilatação do frasco e da dilatação ____________. Com relação à dilatação dos líquidos, assinale a alternativa que, ordenadamente, preenche de modo correto as lacunas do texto acima. aparente – real – soma – aparente. real – aparente – soma – real. aparente – real – diferença – aparente. real – aparente – diferença – aparente. aparente – real – diferença – real.

Questão 17 Quando um recipiente totalmente preenchido com um líquido é aquecido, a parte que transborda representa sua dilatação aparente. A dilatação real do líquido é dada pela soma da dilatação do frasco e da dilatação aparente. Com relação à dilatação dos líquidos, assinale a alternativa que, ordenadamente, preenche de modo correto as lacunas do texto acima. aparente – real – soma – aparente. real – aparente – soma – real. aparente – real – diferença – aparente. real – aparente – diferença – aparente. aparente – real – diferença – real.

ÓPTICA GEOMÉTRICA Lista de revisão

Luz Raio e feixe de luz Propagação Fenômenos Em meio homogêneo, descreve trajetória retilínea Propagação independe de outros raios Fenômenos Reflexão Refração Absorção

Fontes de luz Primárias (corpos luminosos) Secundárias (corpos iluminados)

Meios de propagação Transparente Translúcido Opaco

Refração n = O desvio está associado ao índice de refração de cada cor (menor desvio, menor índice) c v

Questão 10 Considere as afirmações: Tem-se: só I é correta. no vácuo, a luz não se propaga. no vácuo, a luz se propaga em linha reta. em qualquer meio, a luz sempre se propaga em linha reta. Tem-se: só I é correta. só II é correta. só III é correta. todas as afirmações são corretas. todas as afirmações são incorretas.

Questão 10 Considere as afirmações: Tem-se: só I é correta. no vácuo, a luz não se propaga. no vácuo, a luz se propaga em linha reta. em qualquer meio, a luz sempre se propaga em linha reta. Tem-se: só I é correta. só II é correta. só III é correta. todas as afirmações são corretas. todas as afirmações são incorretas. F V F

Questão 18 Considere as afirmações: O filamento de uma lâmpada incandescente é uma fonte de luz primária. A água do mar em grandes camadas é um meio transparente. Uma pessoa se situa num meio homogêneo e transparente. Esse meio é invisível para a pessoa.   Têm-se: Só I e III são corretas. Só II e III são corretas. Só III é correta. Todas as afirmações são corretas. Todas as afirmações são incorretas.

Questão 18 Considere as afirmações: O filamento de uma lâmpada incandescente é uma fonte de luz primária. A água do mar em grandes camadas é um meio transparente. Uma pessoa se situa num meio homogêneo e transparente. Esse meio é invisível para a pessoa.   Têm-se: Só I e III são corretas. Só II e III são corretas. Só III é correta. Todas as afirmações são corretas. Todas as afirmações são incorretas. F F V

Questão 19 Dos cinco feixes de luz monocromática apresentados a seguir, qual o que se propaga mais rapidamente vermelho amarelo. verde. azul. violeta.

Questão 19 Dos cinco feixes de luz monocromática apresentados a seguir, qual o que se propaga mais rapidamente vermelho amarelo verde azul violeta n = c v C: velocidade da luz no vácuo V: velocidade da luz no meio Menor desvio -> Menor n (índice de refração) Menor n -> Maior velocidade

Questão 20 Das alternativas abaixo, qual aquela em que todas as fontes de luz são primárias? paredes de uma sala, vela acesa, palito de fósforo apagado. Sol, Terra, Lua. lanterna apagada, ferro elétrico ligado, substâncias fosforescentes dos mostradores de relógios. filamento de uma lâmpada elétrica acesa, Sol, vaga-lume aceso. nuvens, planeta Júpiter, interruptores elétricos que permitem a visão no escuro.

Eclipse

Esquema eclipses: Lunar e Solar ECLIPSE LUNAR SOL TERRA LUA ECLIPSE SOLAR SOL LUA TERRA

Questão 11 Considere as afirmações: quando a sombra da Lua, determinada pelo Sol, intercepta a superfície terrestre, para as pessoas situadas na região em que a sombra é projetada, ocorre o eclipse total do Sol. a ocorrência de eclipses é explicada pelo princípio da propagação retilínea da luz. o eclipse do Sol só pode ocorrer numa fase de Lua nova. Têm-se: Só I e III são corretas. Só II e III são corretas. Só III é correta. Todas as afirmações são corretas. Todas as afirmações são incorretas.

Questão 11 Considere as afirmações: quando a sombra da Lua, determinada pelo Sol, intercepta a superfície terrestre, para as pessoas situadas na região em que a sombra é projetada, ocorre o eclipse total do Sol. a ocorrência de eclipses é explicada pelo princípio da propagação retilínea da luz. o eclipse do Sol só pode ocorrer numa fase de Lua nova. Têm-se: Só I e III são corretas. Só II e III são corretas. Só III é correta. Todas as afirmações são corretas. Todas as afirmações são incorretas. V V V

Câmara escura ho di hi do ho hi = do di

Questão 12 A imagem focada de uma árvore numa câmara escura dista 50 mm do orifício e em uma altura de 20 mm. A árvore está a uma distância de 15 m do orifício. Qual a altura da árvore? 2 m. 4 m. 6 m. 8 m. 10 m. Ho/Do = Hi/Di Do = 15 m Hi = 20 mm Di = 50 mm Ho/15 = 20.10-3/50.10-3 Ho = 15.2/5 Ho = 6 m

Espelhos esféricos Superfície refletora com forma de calota esférica

Espelhos côncavos e convexos Face refletora: externa Face refletora: interna

Elementos de um espelho esférico α: Ângulo de abertura C: Centro de curvatura R: Raio de curvatura Eixo secundário R Eixo principal α C CONDIÇÕES DE NITIDEZ (Gauss) α < 10o Raios devem incidir próximos ao eixo principal, com pequena inclinação

Foco principal R = 2.f C F Eixo principal f R

Construção de imagens C F Eixo principal F C Eixo principal

Construção de imagens C F Eixo principal F C Eixo principal

Construção de imagens C F Eixo principal F C Eixo principal

Questão 13 Em um farol de automóvel têm-se um refletor constituído por um espelho esférico e um filamento de pequenas dimensões que pode emitir luz. O farol funciona bem quando o espelho é: côncavo e o filamento está no centro do espelho. côncavo e o filamento está no foco do espelho. convexo e o filamento está no centro do espelho. convexo e o filamento está no foco do espelho. convexo e o filamento está no ponto médio entre o foco e o centro do espelho.

Questão 13 Em um farol de automóvel têm-se um refletor constituído por um espelho esférico e um filamento de pequenas dimensões que pode emitir luz. O farol funciona bem quando o espelho é: côncavo e o filamento está no centro do espelho. côncavo e o filamento está no foco do espelho. convexo e o filamento está no centro do espelho. convexo e o filamento está no foco do espelho. convexo e o filamento está no ponto médio entre o foco e o centro do espelho.

Questão 14 Um objeto real AB é colocado diante de um espelho esférico côncavo, como mostra a figura. Considere C o centro de curvatura do espelho, F o foco principal e V o vértice. A imagem obtida é: real, invertida, ampliada e localiza-se à esquerda de C. real, invertida, reduzida e localiza-se entre F e V. real, invertida e do mesmo tamanho do objeto virtual, direita e ampliada. virtual, direita e reduzida.

C F Imagem: Questão 14

Questão 14 Um objeto real AB é colocado diante de um espelho esférico côncavo, como mostra a figura. Considere C o centro de curvatura do espelho, F o foco principal e V o vértice. A imagem obtida é: real, invertida, ampliada e localiza-se à esquerda de C. real, invertida, reduzida e localiza-se entre F e V. real, invertida e do mesmo tamanho do objeto virtual, direita e ampliada. virtual, direita e reduzida. C F

Rotação de espelho plano î1 I1 α î2 β I2 B α ∆BI1I2 : β + 2.î1 = 2î2 ∆AI1I2 : α + î1 = î2  β = 2.α A

Questão 15 Um espelho plano sofre uma rotação de um ângulo α, em torno de um eixo pertencente ao plano do espelho e perpendicular ao plano de incidência da luz. Para um dado raio incidente, o ângulo formado pelos raios refletidos antes e após a rotação é de 50°. Determine o valor de α.

Questão 15 Um espelho plano sofre uma rotação de um ângulo α, em torno de um eixo pertencente ao plano do espelho e perpendicular ao plano de incidência da luz. Para um dado raio incidente, o ângulo formado pelos raios refletidos antes e após a rotação é de 50°. Determine o valor de α.

Questão 15 Um espelho plano sofre uma rotação de um ângulo α, em torno de um eixo pertencente ao plano do espelho e perpendicular ao plano de incidência da luz. Para um dado raio incidente, o ângulo formado pelos raios refletidos antes e após a rotação é de 50°. Determine o valor de α. α β I1 I2 A B î2 ∆BI1I2 : β + 2.î1 = 2î2 ∆AI1I2 : α + î1 = î2 β = 2.α β = 50o α = β/2 α = 50o/2 α = 25o