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Tópico 03 8 FÍ SI CA II 05. (UFRN) Um chuveiro elétrico tem potência de 2 800 W e uma lâmpada incandescente tem potência de 40 W. O tempo que a lâmpada deve ficar ligada para consumir a mesma energia gasta pelo chuveiro em dez minutos de funcionamento é: a) 1 hora e 10 minutos b) 700 horas c) 70 horas d)11 horas e 40 minutos 06. (UFF) Raios são descargas elétricas produzidas quando há uma diferença de potencial da ordem de 2,5 x 107 V entre dois pontos da at- mosfera. Nessas circunstâncias, estima-se que a intensidade da corrente seja 2,0 x 105 A e que o intervalo de tempo em que ocorre a descarga seja 1,0 x 10-3s. Considere que na produção de um raio, conforme as condições acima, a energia liberada no processo possa ser armazenada. Dados: 1,0 cal = 4,2 J calor específico da água = 1,0 cal/g°C a) Calcule, em kWh, a energia total liberada durante a produção do raio. b) Determine o número n de casas que podem ser abastecidas durante um mês com a energia do raio, sabendo que o consumo mensal de energia elétrica, em cada casa, é 3,5 x 102 kWh. c) Suponha que 30% da energia do raio seja utilizada para se elevar, em 10°C, a temperatura da água contida em um reservatório que abastece as n casas. Na hipótese de não haver perda de energia para o meio exterior e de a capacidade térmica do reservatório ser desprezível, calcule a massa de água nesse reservatório. 07. (UFPE/UFRPE) Um raio é produzido a partir de um ponto da atmos- fera que está num potencial de 18 MV em relação à Terra. A intensidade da descarga é de 200 kA e tem duração de 1 ms. Por outro lado, o con- sumo médio da residência do Prof.º Pardal, em um mês, é de 125 kWh. Se a energia liberada por um raio, como o descrito acima, pudesse ser armazenada de forma útil, quantas residências iguais à do Prof.º Pardal poderiam ser abastecidas no período de um mês? 08. (UFPE/UFRPE) Certa bateria de automóvel de 12V fornece 6,0 kWh de energia. Admitindo-se que ela possa manter os 12V durante uma hora, quanta carga será transferida de um terminal para outro da bateria, em unidades de 105C? 09. (MACKENZIE) Uma lâmpada de incandescência, cujos dados nominais são 60W - 110V, é acesa e imersa em um calorímetro contendo 400g de água. A capacidade térmica do calorímetro é de 420J°C-1 e o calor específico da água é de 4200J kg-1°C-1. Em 5 minutos, a tempera- tura da água aumenta 8°C. Qual a quantidade de energia irradadiada do calorímetro para a ambiente? 10. (UNICAP) Um chuveiro elétrico, de potência 4,0kW, tem uma vasão de 8L/min. A água fria entra a 16,5°C. Determine, em °C, a temperatura da água quente que sai do chuveiro. é percorrido por uma corrente elétrica de maior intensidade oferecendo menor resistência. Conseguimos, assim, o significado físico da resistência de um condutor, que pode ser resumido como segue: a resistência de um condutor representa a oposição que ele oferece à passagem da corrente por ele. Em um condutor, a relação matemática entre tensão e corrente é dada pela equação característica do condutor. A representação gráfica desta equação é dada pela curva característica do condutor. Em particular, se esta curva for uma reta passando pela origem como aparece ao lado, o condutor se diz linear. A expressão matemática que traduz este fato é conhecida como lei de Ohm. A lei de Ohm pode ser assim enunciada: A intensidade da corrente elétrica que percorre um fio condutor é diretamente proporcional à d.d.p. que a ocasionou. E o valor da resistência é a constante de proporcionalidade. Assim, define-se matematicamente resistência elétrica (R) de um condutor pela razão: i UR = , onde U é a diferença de potencial nas extremidades do condutor e i é a intensidade da corrente elétrica que o atravessa. A unidade de resistência elétrica no SI deriva da razão volt/ampère e recebe o nome de ohm (Ω) em homenagem a Georg Simon Ohm, físico alemão. O inverso da resistência elétrica é denominado condutância e sua unidade no SI deriva da razão ampère/volt; recebe o nome de siemens (S) em homenagem a outro físico alemão, Ernst Werner von Siemens. A curva característica de um condutor ôhmico é uma função linear, onde U é diretamente proporcional a i. U(volts) i(A) U α ii Note que a declividade da reta é numericamente igual à resis- tência, isto é: Ri Utg ==α N É conveniente enfatizar que o gráfico acima é obtido mantendo-se constante a temperatura do condutor, pois, conforme mostraremos na próxima seção, toda resistência R varia com a mudança de temperatura do condutor. Quando a curva característica não é uma reta, dizemos que o condutor é não linear ou não ôhmico. A resistência do condutor varia com a d.d.p. aplicada. Embora a razão entre a d.d.p. e a intensidade da corrente pelo condutor não seja constante para os condutores não lineares, usa-se, assim mesmo, o termo resistência para essa razão. Entretanto, a resistência não é constante. Outros condutores têm características ôhmicas apenas em determinados intervalos de intensidade de corrente. Veja os gráficos abaixo e verifique que a curva só é linear em determinados trechos: U i U i 0 iiBiA A BBA RR > U RESISTÊNCIA ELÉTRICA Constata-se experimentalmente que dois condutores A e B, de mesmo comprimento, mesma espessura, porém de materiais diferentes, quando submetidos à mesma d.d.p.(U) são percorridos por correntes de diferentes intensidades que chamaremos de iA e iB, respectivamente. Pode-se supor que o condutor A é percorrido por uma corrente elétrica de menor intensidade oferecendo maior dificuldade ou resistên- cia ao movimento dos portadores de carga elétrica, enquanto que o B Representação das curvas dos condutores A e B. Prof. Sérgio Torres Caderno - 01 - Com Resoluções das Questões Física 15/05/2010 59/160
