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UFPR 2015
O estudo da calorimetria e das leis da termodinâmica nos dá explicações para vários fenômenos encontrados na natureza. Considere o seguinte texto que apresenta a explicação, do ponto de vista dessas áreas da Física, para a formação das nuvens:
Quando uma porção de ar aquecido sobe, contendo água que acabou de __________ da superfície, passa a estar submetida a uma pressão cada vez __________. A rápida variação na pressão provoca uma rápida expansão do ar junto com uma redução de seu/sua __________. Essa rápida expansão é considerada __________, isto é, sem troca de calor com sua vizinhança, porque ocorre muito rapidamente. O gás em expansão __________ energia interna ao se expandir, e isso acarreta seu resfriamento até atingir uma temperatura na qual a quantidade de vapor de água é suficiente para saturar o ar naquele ponto e assim formar as nuvens.
Assinale a alternativa que preenche as lacunas corretamente.
Quando uma porção de ar aquecido sobe, contendo água que acabou de __________ da superfície, passa a estar submetida a uma pressão cada vez __________. A rápida variação na pressão provoca uma rápida expansão do ar junto com uma redução de seu/sua __________. Essa rápida expansão é considerada __________, isto é, sem troca de calor com sua vizinhança, porque ocorre muito rapidamente. O gás em expansão __________ energia interna ao se expandir, e isso acarreta seu resfriamento até atingir uma temperatura na qual a quantidade de vapor de água é suficiente para saturar o ar naquele ponto e assim formar as nuvens.
Assinale a alternativa que preenche as lacunas corretamente.
a
evaporar, menor, temperatura, adiabática, perde.
b
condensar, menor, volume, adiabática, ganha.
c
evaporar, maior, temperatura, isotérmica, ganha.
d
condensar, maior, volume, isobárica, perde.
e
sublimar, menor, temperatura, isotérmica, ganha.
Ver resposta
Ver resposta
Resposta
A
Resolução
Para preencher corretamente o texto é preciso relacionar os fenômenos físicos envolvidos na formação das nuvens com os conceitos de termodinâmica.
- Fase da água que sai da superfície. A água passa do estado líquido para o vapor; portanto ela evapora.
- Pressão enfrentada pelo ar em ascensão. Quanto maior a altitude, menor a pressão atmosférica; logo a pressão é cada vez menor.
- Grandeza que se reduz durante a expansão. A rápida expansão provoca diminuição da temperatura (o volume aumenta, não diminui).
- Natureza do processo. A expansão acontece tão rápido que não há troca de calor com o ambiente; trata-se de um processo adiabático.
- Variação da energia interna. Ao realizar trabalho para expandir-se, o gás perde energia interna.
A sequência correta é, portanto: evaporar – menor – temperatura – adiabática – perde, correspondente à alternativa A.
Dicas
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Qual é a mudança de fase da água que deixa oceanos, rios e lagos ao aquecer-se?
Quando você sobe uma montanha, a pressão atmosférica aumenta ou diminui?
Expansão rápida sem troca de calor recebe qual nome em termodinâmica?
Erros Comuns
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Confundir evaporação com condensação, acreditando que já ocorre condensação junto à superfície.
Supor que a expansão reduz o volume do ar em vez da temperatura.
Esquecer que expansão rápida é adiabática, marcando isotérmico ou isobárico.
Pensar que ao expandir o gás ganha energia interna, quando na verdade perde.
Revisão
- Evaporação: passagem do estado líquido para o gasoso a qualquer temperatura.
- Pressão atmosférica: diminui com a altitude; ar em subida sofre pressão cada vez menor.
- Processo adiabático: ocorre sem troca de calor \(Q=0\); em gases ideais, a expansão adiabática provoca queda de temperatura.
- Energia interna: em um gás ideal, depende da temperatura. Se a temperatura cai, a energia interna diminui.
- Formação de nuvens: ocorre quando o vapor d’água atinge a saturação após o resfriamento, iniciando a condensação.
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