Ficha nº9

1.3.5 Condução térmica

1.3.6 Convecção térmica

1.3.7 Transferências de energia como calor num coletor solar

1.3.8 Aquecimento e arrefecimento de sistemas: capacidade térmica mássica

1.3.9 Aquecimento e mudanças de estado: variação das entalpias de fusão e de vaporização

1. Uma panela com água é aquecida num fogão. A energia libertada na combustão transmite-se, através do fundo da panela, para a água que está em contacto com o fundo da panela e daí para a restante água. Selecione a opção que indica, na ordem desta descrição, a forma como, predominantemente, ocorreu a transferência de energia sob a forma de calor.

(A) Radiação e convecção.

(B) Radiação e condução.

(C) Convecção e condução.

(D) Condução e convecção.

2. Pretende-se melhorar o isolamento térm ico de uma parede de tijolo (figura ao lado), colocando-se uma placa de EPS (poliestireno) k (EPS) = 0,037 J s-1m-1 K-1; k (tijolo) = 0,930 J s-1m-1 K-1.

2.1 Em que sentido se dá a transferência de energia como calor?

2.2 Qual é o principal mecanismo de transferência de energia, como calor, através da parede?

2.3 Suponha que a parede de tijolo tem uma espessura de 40 cm e uma área A e que a placa de EPS tem a mesma área e 40 mm de espessura. Nestas condições, a expressão que permite determinar a temperatura na superfície de contacto entre a parede de tijolo e a placa de EPS é:

3. Um corpo A é colocado no interior de uma campânula onde se cria vácuo. Do lado de fora da campânula e próximo desta, é colocado um outro corpo B, a uma temperatura superior à do corpo A. Os corpos estão presos a uma mesa por pinos constituídos por um material isolante.

Selecione a opção correta.

A. Não há troca de energia sob a forma de calor entre os corpos A e B, porque não estão em contacto entre si.

B. Há trocas de energia sob a forma de calor entre os corpos A e B e esta transferência faz-se por correntes de convecção.

C. Há troca de energia entre os corpos A e B por radiação.

D. Não há trocas de energia por radiação, porque no interior da campânula há vácuo.

4. Das situações ilustradas a seguir, identifique aquelas em que a energia se transfere devido à diferença de temperaturas entre os corpos.

5. Considere as seguintes afirmações e classifique-as de verdadeiras (V) ou falsas (F).

(A) A condução térmica é explicada por interações entre as partículas, em que as de maior energia cinética cedem energia às de menor energia cinética, passando estas a vibrar mais, com deslocamento de matéria.

(B) Na convecção ocorre transferência de energia como calor por deslocamento de partículas do próprio fluido devido a diferenças de densidade das partes mais quentes e mais frias do fluido, gerando-se as chamadas correntes de convecção.

(C) A transferência de energia por radiação ocorre através da propagação de luz, exigindo um meio material entre os dois corpos a temperaturas diferentes.

(D) A condução térmica e a convecção são dois mecanismos de transferência de energia como calor que não necessitam de um meio material.

6. um dia muito quente compra-se gelo para refrescar as bebidas para um piquenique. Alguém sugere que e as sejam envolvidas num cobertor grosso de lã. Este procedimento:

(A) é incorreto pois o cobertor vai aquecer o gelo, promovendo a sua fusão.

(B) é incorreto pois o cobertor facilita a transferência de energia, por calor, do ar envolvente para o gelo, promovendo a sua fusão.

(C) é correto pois a lã tem baixa condutividade térmica, diminuindo a rapidez da troca de energia, por calor, do meio exterior para o gelo, retardando a sua fusão.

D) é correto pois a lã tem elevada condutividade térmica, diminuindo a rapidez da troca de energia, por calor, do meio exterior para o gelo, retardando a sua fusão.

7. Selecione a opção que completa corretamente a afirmação seguinte.

A energia emitida pelo Sol, a emissão de gases residuais da combustão pelas chaminés e o aquecimento da colher que mexe o café quente são, respetivamente, exemplos de propagação de calor por ...

(A) condução, convecção e radiação.

(B) radiação, convecção e condução

(C) convecção, condução e radiação.

(D) radiação, condução e convecção.

8. A condutividade térmica de alguns materiais, utilizáveis no isolamento térmico, encontra-se registada na tabela seguinte.

Pretende colocar-se uma porta, com uma espessura de 4,0 cm e uma área de 1,6 m2, a separar dois compartimentos, garantindo um fluxo térmico de 27,6 J/s. O compartimento A encontra-se a uma temperatura de 19,0 ºC e o compartimento B a uma temperatura de 22 ºC.

8.1 Qual é o material que deveria ser escolhido para o fabrico da porta?

8.2 Para um fluxo térmico semelhante, qual deveria ser a espessura da porta se fosse utilizada madeira de pinho?

9. Selecione a opção correta.

A. As paredes internas das garrafas térmicas são espelhadas com o objetivo de diminuir as trocas de calor por condução.

B. A convecção é um processo de transmissão de calor que ocorre somente em metais.

C. Um bom isolador térmico diminui as trocas de calor por convecção.

D. Entre os fios de lã existe ar, o que faz com que os agasalhos de lã dificultem a perda de energia, sob a forma de calor, do corpo humano para o ambiente, pois o ar é mau condutor térmico.

10. Selecione a opção correta.

A. A velocidade de propagação da radiação infravermelha, no vazio, é inferior à da radiação visível.

B. No espetro de radiação visível, a radiação vermelha é a radiação menos energética.

C. As radiações eletromagnéticas transportam energia e matéria: os fotões.

D. O comprimento de onda permite caracterizar uma radiação eletromagnética, pois é independente do meio de propagação.

11. Como se explicavam as variações de temperatura sofridas pelos corpos até ao século XIX?

12. Para a iluminação de um jardim, pretende-se instalar um painel fotovoltaico, com a área de 0,70 m2, e de rendimento médio 30%. Sabendo que uma célula fotovoltaica desse painel, com a área de 1,00 x 10-2 m2, fornece, diariamente, a energia de 1,06 x 105 J, calcule a potência média da radiação solar que incide no painel.

13. A condutividade térmica do alumínio é 238 W m-1 K-1 e a do ar é quatro ordens de grandeza inferior. A condutividade térmica do ar, na unidade SI, é:

(A) 0,23

(B) 0,023

(C) 2,30

(D) 0,0023

14. As transferências de energia podem ocorrer por dois processos: trabalho e calor (condução, convecção e radiação). Indique o(s) principal(ais) processo(s) de transferência de energia nas seguintes situações:

(A) Aquecimento de uma barra de ferro quando a sua extremidade é colocada numa chama acesa.

(B) Aquecimento do corpo humano quando exposto ao Sol.

(C) Empurrar um caixote ao longo de um plano inclinado.

(D) Aquecimento de um quarto com um sistema de ar condicionado.

15. Um bloco de gelo, com 150 g de massa a uma temperatura de -2,0 ºC, cai de uma altura de 10 m sobre uma superfície. No instante do choque, 80% da energia cinética foi absorvida pelo bloco e convertida em energia interna . Desprezando a resistência do ar, determine:

15.1 a variação da energia interna do bloco de gelo;

15.2 a percentagem de gelo que fundiu.

Dados: c(gelo) = 2,09 x 103 J kg-1 K-1

           ∆Hf(gelo) = 3,35 x 105 J kg-1

Contactos

© Triplex