Aula 8 - Parte Final - Termodinâmica

 Abaixo você encontra continuação de nossa aula 8 - Termodinâmica:

Iniciação Tecnológica - Guindaste com Eletroímã

 Grupos e Testes

3º Lugar

2º Lugar

1º Lugar

Resultados

Aula 9 - Guindaste com Eletroímã

 Em nossa aula 9, teremos a competição do Guindaste. 

A COMPETIÇÃO SERÁ NA SALA DE AULA

 

1> Guindaste: O grupo deverá construir um Guindaste com alavanca e acoplar um eletroímã no mesmo. Os materiais a serem utilizados são: madeira, pregos, parafusos, carretéis (outros), 1 pilha de até 1,5 V, fios e peça metálica. O objetivo é atrair o maior número de clipes possível. O enrolamento do eletroímã será realizado no dia da competição em sala de aula. Os grupos terão 40 minutos para enrolar e acoplar ao guindaste que deverá estar pronto para receber a peça.

2> Materiais: 

• Para construir o guindaste está liberado qualquer tipo de material.
• 1 pilha de até 1,5 V. É proibido utilizar bateria.
• fio para fazer o eletroímã.
• peça metálica onde o fio será enrolado.

3> Regras de Construção:

1. O guindaste deverá possuir uma base sempre fixa ao chão.
2. O levantamento do eletroímã pelo guindaste será feito através de uma alavanca com fio e roldana contida no guindaste.
3. O guindaste deverá levantar clipes pela atração magnética, fica proibido o levantamento mecânico dos mesmos.
4. O guindaste não deverá possuir mais de 80 cm de altura.
5. Qualquer dúvida na construção o professor deve ser procurado.

4> A competição:

• No dia da competição, cada grupo deverá trazer seu guindaste pronto, mas o eletroímã será enrolado na hora (30 minutos) e a conexão com a pilhas também será feita no momento da competição.
• Cada grupo terá 2 chances de levantamento de clipes (O levantamento se completa após 10 segundos de atração).
• O grupo vencedor é aquele que conseguir a maior massa de clipes em uma das tentativas. Se houver empate fica valendo o segundo resultado. Se o empate continuar os grupos envolvidos farão novas tentativas até o desempate.

O Relatório deve conter:

1> Nomes completos e curso

2> Objetivos do projeto

3> Projeto do Guindaste (desenho, foto, dimensões)

4> Problemas e Soluções

5> Física no Projeto - Descrever.

6> Conclusão

7> Referências

Aula 8 - Exercícios de Sala

1> Em Nova Iorque é muito comum a temperatura de 72ºF. Determine o valor dessa temperatura em graus Celsius.

2> Qual temperatura possui mesmo valor numérico nas escalas Celsius e Fahrenheit?

3> (a) Em 1964, a temperatura no vilarejo siberiano de Oymuakon atingiu - 71ºC. Que temperatura é esta na escala Fahrenheit? (b) A temperatura mais alta oficialmente registrada na parte continental dos Estados Unidos foi de 134ºF no Vale da Morte, Califórnia. Qual é esta temperatura na escala Celsius?

4> Um cubo de aresta igual a 10 cm possui temperatura de 10ºC e coeficiente de dilatação linear 2x10ˆ-5 ºCˆ-1. No caso do cubo ser aquecido até 110ºC, determine: (a) a variação da aresta; (b) a variação da área de uma de suas faces; (c) a variação do volume do cubo.

5> A calibragem dos pneus de um veículo deve ser feita diariamente, garantindo, assim, o bom uso deles, sendo também uma das condições de segurança para a utilização do veículo. Recomenda-se, porém, que a calibragem se realize sempre com os pneus “frios”, ou seja, logo que se iniciar a rodagem. Considere que, antes de iniciar uma viagem, os pneus de um veículo foram calibrados com 33 psi, quando sua temperatura era de 14 °C; ao final da viagem, a temperatura dos pneus era de 75 °C. Além disso, não houve variação no volume do pneu, e o gás em seu interior comporta-se como um gás ideal.
Qual é a pressão aproximada nos pneus a temperatura de 75 °C? 
a) 176 psi.
b) 124 psi.
c) 58 psi.
d) 40 psi. 
e) 38 psi.

6> Estudos sobre o aquecimento global apontam que, devido ao aquecimento do planeta, pode ocorrer o derretimento das geleiras, aumentando o nível de água dos oceanos. Porém, a energia necessária para esse derretimento pode causar um esfriamento drástico no planeta. Suponha que todo o gelo das calotas polares tenha uma massa aproximada de 4×108 t, estando a temperatura média de −10°C. Considere:
cgelo = 0,5 cal/g⋅°C; Lfusão = 80 cal/g.
Qual é a quantidade de calor necessária para derreter toda essa massa de gelo em calorias?
a) 34×109 cal. 
b) 34×1015 cal. 
c) 34×1012 cal. 
d) 30×1015 cal.

e) 30×1012 cal.

7> Um gás que pode ser considerado ideal está confinado em um recipiente com êmbolo móvel para estudos de seu comportamento em transformações termodinâmicas, em um volume de 2 L a pressão de 4 atm. Em uma das transformações, foi colocado por 3 min sobre a chama de uma fonte térmica com potência de 8 W, e com os dados coletados, elaborou-se o gráfico mostrado na Figura.

Analise as afirmativas a seguir e assinale V para verdadeiro e F para falso:

• (  ) O gás sofreu uma expansão isobárica.
  
• (  ) A fonte térmica forneceu 24 J para o gás.
  
• (  ) O trabalho realizado pelo gás foi de 6 J.
  
• (  ) O gás sofreu um aquecimento, pois sua energia interna aumentou 18 J.
  
• (  ) O rendimento dessa transformação gasosa foi de, aproximadamente, 42%.
  Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
  

1. a)  F – V – V – V – F.
   
2. b)  V – F – F – V – F.
   
3. c)  V – V – F – V – V.
   
4. d)  V – F – F – F – F.
   
5. e)  V – F – F – F – V.

Aula 8 - Temperatura - Calor - Termodinâmica

Em nossa 8ª Semana de Aula, estaremos falando de temperatura. Estaremos definindo temperatura, discutindo escalas termométricas, como Celsius, Fahrenheit e Kelvin:

Falaremos sobre o tema expansão térmica:

Terminaremos falando sobre o estudo dos gases, variáveis de estado - pressão, volume e temperatura.

Universo Mecânico sobre Temperatura:

O Calor pode ser propagado de três formas diferentes, condução, convecção e irradiação

Temos o calor sensível, responsável pela mudança de temperatura e o calor latente, responsável pela mudança do estado físico.

Fecharemos a aula falando das Leis da Termodinâmica:

Aula 7 - Exercícios de Sala

1> O impacto da partícula de lixo que atinge a nave espacial Columbia produz uma pressão da ordem de 100 N/cm². Nessas condições e tendo a partícula 2 cm², a nave sofre uma força de:

(a) 100 N;      (b) 200 N;      (c) 400 N;      (d) 800 N;      (e) 1600N.

2> Determine a massa de um bloco de chumbo que tem arestas de 10 cm. Dado que a densidade do chumbo é igual 11,2 g/cm³.

3> Uma piscina com 5,0 m de profundidade está cheia com água. Determine:

(a)  a pressão hidrostática a 3,0 m de profundidade;

(b) a pressão absoluta no fundo da piscina;

(c) a diferença de pressão entre dois pontos separados, verticalmente, por 80cm.

Considere: g = 10 m/s² e p_atm = 1,0 x 10⁵ Pa

4> Num posto de gasolina, para a lavagem de um automóvel de massa 1000kg, o mesmo é erguido a uma certa altura. O sistema utilizado é uma prensa hidráulica. Sendo os êmbolos de áreas 10 cm² e 2000 cm² e a aceleração da gravidade local de 10 m/s², qual a força aplicada no êmbolo menor para equilibrar o automóvel ?

Uma prensa tem pistões de áreas iguais a 4 cm² e 200 cm². Aplica-se ao êmbolo menor uma força de 20 N. Este enunciado vale para as questões 7, 8 e 9.

5> A pressão no êmbolo menor é, em N/cm²:

(a) 5;               (b) 10;                        (c) 20;             (d) 40;                        (e) n.d.a.

6> A força que atua sobre o êmbolo de maior área é:

(a) 100 N;      (b) 500 N;      (c) 1000 N;    (d) 20000 N; (e) n.d.a.

7> Se o êmbolo menor descer de 120 cm, de quanto sobe o êmbolo maior ?

(a) 1,2 cm;     (b) 2,4 cm;     (c) 4,8 cm;     (d) 6,0 cm;     (e) n.d.a.

8> Um objeto com massa de 10 kg e volume 0,002 m³ é colocado totalmente dentro da água.

(a) Qual o valor do peso do objeto ?

(b) Qual a intensidade da força de empuxo que a água exerce no objeto ?

(c) Qual o valor do peso aparente do objeto ?

(d) Desprezando o atrito com a água, determine a aceleração do objeto.

Considere g = 10 m/s²

9> Um bloco de madeira flutua em água doce com dois terços do seu volume submerso. Em óleo, o bloco flutua com 0,90 do seu volume submerso. Encontre a densidade (a) da madeira e (b) do óleo. 

Aula 7 - Fluidos

Em nossa 7ª aula iniciaremos uma breve discussão sobre Noções de Mecânica dos Fluidos.

Poderíamos começar com alguns questionamentos:

Um barco no mar, por que não afunda? Por que não podemos mergulhar em grandes profundidades? O que ocorre com os nossos ouvidos ao subirmos ou descermos a serra? Como um carro é erguido num posto de gasolina?

Vamos ao mundo da Hidrostática.

Para solução dessas questões passaremos pelo conceito de densidade.

relação da massa pelo volume do corpo, por exemplo, a água possui densidade 1 g/cmˆ3 ou 1000 kg/mˆ3.

Discutiremos também o conceito de pressão.

relação da força aplicada e a área onde ela foi aplicada.

Passaremos pelo conceito de pressão atmosférica.

E então falaremos do conceito de pressão em líquidos, aplicando em duas formas - pressão hidrostática e pressão absoluta.

Logo após falaremos do Princípio de Pascal e sua aplicação na Prensa Hidráulica.

E finalmente apresentaremos o Princípio de Arquimedes.

Filme sobre Pascal - Curiosidade:

Princípio de Arquimedes: