DISCUSSÃO SIMUFIS #1

A questão solicita que se analise a energia obtida a partir do vento, ou seja, a Energia Eólica, com base no gráfico fornecido. Devemos compará-la com as outras fontes, utilizando os dados de Custo (Centavo) e Emissão de Carbono (Carbono - g).

Dados da Energia Eólica

Observando a linha "Eólica" no gráfico, temos os seguintes valores:

• Custo (Centavo): 23 centavos de real.

• Emissão de Carbono (g): 0 gramas.

Análise das Alternativas

A) a mais cara que a energia nuclear e emite maior quantidade de carbono.

• • Falso. É mais cara que a nuclear (23 > 15), mas não emite carbono (0 g).

B) a segunda fonte mais cara e é livre de emissões de carbono.

• • Verdadeiro. É a segunda fonte mais cara (37 > 23 > 18...) e tem emissão de gramas, ou seja, é livre de emissões de carbono.

C) mais cara que a energia solar e ambas são livres de emissões de carbono.

• • Falso. É mais barata que a solar (23 < 37). Ambas são livres de emissões, mas a comparação de custo está errada.

D) mais barata que as demais e emite grandes quantidades de carbono.

• • Falso. Não é a mais barata (apenas a 5ª) e não emite carbono.

E) a fonte que gera energia mais barata e livre de emissões de carbono.

• • Falso. A fonte mais barata é a Hidrelétrica (6 centavos).

QUESTÃO 2

O procedimento de deixar o termômetro em contato com o corpo por um tempo (neste caso, três minutos) é essencial para que a medição seja precisa. A razão para isso reside no Princípio Zero da Termodinâmica.

O Princípio Zero da Termodinâmica e o Equilíbrio Térmico

O Princípio Zero da Termodinâmica estabelece que, se dois corpos estão em equilíbrio térmico separadamente com um terceiro corpo, eles também estarão em equilíbrio térmico um com o outro.

Na medição de temperatura, temos três elementos-chave:

Corpo (o paciente): O sistema cuja temperatura se deseja medir.

Termômetro (o mercúrio no bulbo): O "terceiro corpo" que será usado como referência.

Ambiente: O ar ao redor (que é menos relevante após o contato, mas afeta o termômetro inicialmente).

Para que o termômetro possa registrar a temperatura do corpo, é necessário que ele atinja o equilíbrio térmico com esse corpo.

O Processo de Medição

Quando o termômetro (que está inicialmente a uma temperatura ambiente, por exemplo, ) é colocado em contato com o corpo (geralmente em torno de a ), o calor começa a ser transferido:

Transferência de Calor: O calor flui espontaneamente do corpo mais quente (o paciente) para o corpo mais frio (o termômetro).

Variação de Temperatura: Essa transferência faz com que a temperatura do termômetro aumente, e a do corpo diminua (embora a do corpo seja muito menos perceptível, devido à sua massa muito maior).

Equilíbrio: O fluxo de calor continua até que o termômetro e o corpo atinjam a mesma temperatura. Neste ponto, a temperatura do mercúrio no bulbo não muda mais.

Registro: O volume do mercúrio (graças ao seu coeficiente de dilatação volumétrica) se estabiliza, e a coluna para em uma marcação na escala, que corresponde à temperatura do corpo.

O período de três minutos é a estimativa do fabricante para garantir que este processo de transferência de calor termine e o equilíbrio térmico seja plenamente alcançado.

Análise das Alternativas

A justificativa correta deve envolver o conceito de estabilização da temperatura e cessação do fluxo de calor.

A) o termômetro e o corpo tenham a mesma energia interna.

• • Incorreto. A energia interna depende da massa. Um corpo humano tem muito mais energia interna que um termômetro, mesmo em equilíbrio térmico.

B) a temperatura do corpo passe para o termômetro.

• • Incorreto. A temperatura não é uma substância que "passa". O que passa é a energia (calor), até que as temperaturas se igualem.

C) o equilíbrio térmico entre os corpos seja atingido.

• • Correto. O equilíbrio térmico é a condição na qual dois corpos em contato cessam a troca de energia térmica (calor) e, por definição, possuem a mesma temperatura. Este é o requisito físico fundamental para uma medição precisa.

D) a quantidade de calor dos corpos seja a mesma.

• • Incorreto. Calor é energia em trânsito e só existe durante o processo de desequilíbrio. Além disso, a quantidade total de energia trocada pode ser diferente para cada corpo dependendo das suas capacidades térmicas.

E) o calor do termômetro passe para o corpo.

• • Incorreto. O calor flui do corpo (mais quente) para o termômetro (mais frio), e não o contrário.

Conclusão

A medição de temperatura é uma aplicação prática do Princípio Zero da Termodinâmica. O tempo de espera é necessário para garantir que o instrumento de medição e o objeto de medição alcancem o equilíbrio térmico, momento em que suas temperaturas se igualam.

A alternativa correta é a C.

QUESTÃO 3

A questão trata da dispersão da luz (separação das cores) ao passar por um prisma. O fator crucial para resolver esta questão é entender como o índice de refração do material do prisma está relacionado com a frequência e, consequentemente, com a cor da luz.

Relação entre Frequência, Cor e Índice de Refração

O texto fornece uma informação vital: "cujo índice de refração é crescente com a frequência da luz que sobre ele incide."

Conclusão sobre o Prisma:

• Luz Azul tem a maior frequência tem o maior índice de refração ( nAzul​ é o maior).

• Luz Vermelha tem a menor frequência tem o menor índice de refração ( nVermelho é o menor).

Dispersão (Desvio) no Prisma

O desvio (ângulo com que a luz é desviada da trajetória original) que um raio de luz sofre ao atravessar um prisma é diretamente proporcional ao índice de refração do material para aquela cor.

• O raio com maior índice de refração (nAzul) sofre o maior desvio.

• O raio com menor índice de refração (nVermelho sofre o menor desvio.

Portanto, ao emergir na Face B, a ordem de desvio (do maior para o menor) é: Azul > Verde > Vermelha.

Análise da Trajetória (do Prisma ao Filme)

Saída do Prisma: O feixe Azul é o que está mais "baixo" na Face B, pois foi o mais desviado. O feixe Vermelho é o mais "alto", pois foi o menos desviado.

Reflexão no Espelho: Os três feixes (Azul, Verde, Vermelho) atingem um espelho plano e são refletidos. A reflexão inverte a ordem vertical.

O feixe mais baixo (Azul) atinge o espelho mais próximo do solo e reflete para o ponto mais alto do filme.

O feixe mais alto (Vermelho) atinge o espelho mais longe do solo e reflete para o ponto mais baixo do filme.

O exercício pede as cores reveladas no filme na ordem de baixo para cima.

A ordem é: Vermelha, Verde, Azul.

Conclusão

O processo de dispersão separa as cores, sendo que a luz Azul (maior frequência) é a mais desviada e a luz Vermelha (menor frequência) é a menos desviada.

• Trajetória Vermelha: Menor desvio Mais alta ao sair do prisma Mais baixa ao atingir o filme, após a reflexão.

• Trajetória Azul: Maior desvio Mais baixa ao sair do prisma Mais alta ao atingir o filme, após a reflexão.

A ordem dos pontos luminosos revelados no filme, de baixo para cima, é Vermelha, Verde, Azul.

A alternativa correta é a A.