Questões de EFAF Ciências - Matéria e Energia (Física)

Observando, em sua casa, as gotas de chuvas que caiam em frente de uma janela, um ilustrador com bons conhecimentos de Física e relembrando das fotografias estroboscópicas, procurou representar no desenho abaixo.

I) As gotas caindo em Movimento Retilíneo Uniforme.
II) Um vento lateral provocando uma inclinação no movimento das gotas.
III) O movimento das gotas devido a apenas a ação do campo gravitacional.

Em relação as afirmações acima, podemos dizer que:

A cidade de Petrópolis (RJ) fica em uma região montanhosa, onde a chuva combinada com o processo de urbanização provoca catastróficos deslizamentos de terra. A coordenadoria de defesa civil deste município criou um programa denominado vigilantes pluviométricos, em que se distribui garrafas PET cortadas na parte superior e com um adesivo indicando a quantidade de chuva que caiu numa determinada região. É importante observar que o início da medida de quantidade de chuva encontra-se acima da parte irregular da garrafa PET. Sabemos que a unidade adotada para a medida da precipitação de chuva é o milímetro. Vejam a questão seguinte:  Subentende-se que 1 mm de precipitação corresponde à altura 1 mm em uma área de 1 m² homogeneamente distribuída.

 

Se a precipitação na garrafa PET for de 100 mm, qual será a correspondente precipitação em mm numa área de 1 m²? Considere que a área superior da garrafa PET cortada tem 10 cm de diâmetro.

A água no Planeta Terra ocupa 70 % de sua superfície e estima-se que o volume total de água existente no globo seja de 1,4 x10⁹ km³. Considere que a massa da Terra é igual a 6,0 x 10²⁴ kg e que a densidade da água seja de 10³ kg/m³.

 

Quantas vezes a massa da Terra é maior do que a massa de água existente na própria Terra?

Atualmente é muito comum pedir um refrigerante com muitos cubos de gelo e fatias de limão ou laranja.

 

Alguns minutos depois de ter recebido o refrigerante com gelo, você poderia dizer que:

Texto  - O ciclo da água

    Vocês já devem ter aprendido que um dos fatores importantes para a existência da vida na Terra é a água. No ciclo hidrológico, temos os processos físicos.

   

    O calor ou a energia proveniente do Sol é responsável pela evaporação de água - fase gasosa - principalmente dos oceanos e de outras superfícies hídricas – fase líquida. O esfriamento do vapor de água causa a sua condensação e o surgimento das nuvens, minúsculas gotas de água ou cristais de gelo – fase sólida.
    Quando as nuvens ficam saturadas, ou muito densas, a água precipita-se sob a forma de chuva, granizo ou neve e um novo ciclo se inicia.
    A precipitação considerada mais bonita é a da neve. Sua forma tem sido investigada no decorrer dos séculos por diferentes grupos de pesquisa e hoje um dos que mais se destaca trabalha na ensolarada Califórnia, do qual escolhemos
quatro fotografias para mostrar a beleza e a complexidade dos flocos de neve

(http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/).

 

Estes belos flocos de neve se derreterão de forma poética, como escreveu Johannes Kepler (1571 - 1630) no ensaio “Um presente de Ano Novo” escrito para seu benfeitor: “Palavra de honra, aí estava algo menor do que um pingo, porém, com um desenho ordenado; eis um presente ideal de Ano Novo para o devoto do Nada (Nix em alemão e Neve em Latim), a coisa perfeita para o matemático dar, ele que Nada tem e Nada recebe, já que cai do céu e parece uma estrela. Volto ao benfeitor enquanto dura o presente de Ano Novo, temendo que o calor do meu corpo derreta- o e transformando-o em Nada”.

    Mas Kepler não sabia que o Nix (Neve em Latim) demoraria um pouco mais para derreter, pois o calor tem que quebrar as estruturas sólidas (cristalinas) do gelo. Neste estágio, há uma convivência entre as fases líquida e sólida da água a 0 °C (representado pelo patamar B no gráfico abaixo) e esta transição de fase é denominada liquefação. Depois do patamar da liquefação, adicionando energia térmica ou calor a água, a temperatura cresce linearmente e 100 calorias são necessárias para que 1,0 g de água atinja a temperatura de 100 °C, ponto de 

ebulição da água ao nível do mar. Temos, então, um novo patamar, em que acontece a transição líquido-vapor, a evaporação. A água encontra-se agora no estado gasoso e subindo aos céus se condensará, iniciando um novo ciclo.

Supondo que 1 cal = 4 J (na realidade é 4,18 J), qual é o valor do calor consumido nas transições B e D em Joules, respectivamente?

Texto  - O ciclo da água

    Vocês já devem ter aprendido que um dos fatores importantes para a existência da vida na Terra é a água. No ciclo hidrológico, temos os processos físicos.

   

    O calor ou a energia proveniente do Sol é responsável pela evaporação de água - fase gasosa - principalmente dos oceanos e de outras superfícies hídricas – fase líquida. O esfriamento do vapor de água causa a sua condensação e o surgimento das nuvens, minúsculas gotas de água ou cristais de gelo – fase sólida.
    Quando as nuvens ficam saturadas, ou muito densas, a água precipita-se sob a forma de chuva, granizo ou neve e um novo ciclo se inicia.
    A precipitação considerada mais bonita é a da neve. Sua forma tem sido investigada no decorrer dos séculos por diferentes grupos de pesquisa e hoje um dos que mais se destaca trabalha na ensolarada Califórnia, do qual escolhemos
quatro fotografias para mostrar a beleza e a complexidade dos flocos de neve

(http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/).

 

Estes belos flocos de neve se derreterão de forma poética, como escreveu Johannes Kepler (1571 - 1630) no ensaio “Um presente de Ano Novo” escrito para seu benfeitor: “Palavra de honra, aí estava algo menor do que um pingo, porém, com um desenho ordenado; eis um presente ideal de Ano Novo para o devoto do Nada (Nix em alemão e Neve em Latim), a coisa perfeita para o matemático dar, ele que Nada tem e Nada recebe, já que cai do céu e parece uma estrela. Volto ao benfeitor enquanto dura o presente de Ano Novo, temendo que o calor do meu corpo derreta- o e transformando-o em Nada”.

    Mas Kepler não sabia que o Nix (Neve em Latim) demoraria um pouco mais para derreter, pois o calor tem que quebrar as estruturas sólidas (cristalinas) do gelo. Neste estágio, há uma convivência entre as fases líquida e sólida da água a 0 °C (representado pelo patamar B no gráfico abaixo) e esta transição de fase é denominada liquefação. Depois do patamar da liquefação, adicionando energia térmica ou calor a água, a temperatura cresce linearmente e 100 calorias são necessárias para que 1,0 g de água atinja a temperatura de 100 °C, ponto de 

ebulição da água ao nível do mar. Temos, então, um novo patamar, em que acontece a transição líquido-vapor, a evaporação. A água encontra-se agora no estado gasoso e subindo aos céus se condensará, iniciando um novo ciclo.

No gráfico da temperatura (T) versus quantidade de calor (Q), no Texto 1 observamos que a T depende linearmente de Q, ou seja:

T = a + bQ

 

Em relação as constantes a e b podemos dizer no intervalo 120 ≤ Q ≤ 220 respectivamente que: