( \mathbf{5} pontos) Assinale verdadeiro ou falso para as seguintes afirmações:
\begin{tabular}{|l|l|l|}
\hline & Verdadeiro & Falso \
\hline A pressão em um fluido em equilibrio depende apenas da altura da coluna de fluido e da densidade do líquido, e não da forma do recipiente. & & \
\hline Em um sistema fechado, a energia total (incluindo calor e trabalho) se conserva, conforme a Primeira Lei da Termodinâmica. & & \
\hline Quanto maior o calor específico de uma substância, mais lentamente ela aquece quando recebe energia. & & \
\hline A força de empuxo que atua em um corpo submerso é sempre igual ao seu peso. & & \
\hline A energia interna de um sistema aumenta quando ele realiza trabalho sobre o ambiente. & & \
\hline Em regiões de maior altitude, a menor pressão atmosférica facilita o escoamento da água em sistemas de filtragem. & & \
\hline O acidente de Chernobyl envolveu a liberação descontrolada de energia térmica, indicando falha na dissipação adequada de calor. & & \
\hline

Passo 1

Você me pediu para marcar Verdadeiro ou Falso para sete afirmações. Vou listar aqui, com clareza, as sete afirmações exatamente como aparecem no enunciado (para eu e você não nos perdermos) e isso é tudo que preciso identificar neste passo. Não vou resolver nada ainda, só organizar o que foi dado:
  1. A pressão em um fluido em equilibrio depende apenas da altura da coluna de fluido e da densidade do líquido, e não da forma do recipiente.
  2. Em um sistema fechado, a energia total (incluindo calor e trabalho) se conserva, conforme a Primeira Lei da Termodinâmica.
  3. Quanto maior o calor específico de uma substância, mais lentamente ela aquece quando recebe energia.
  4. A força de empuxo que atua em um corpo submerso é sempre igual ao seu peso.
  5. A energia interna de um sistema aumenta quando ele realiza trabalho sobre o ambiente.
  6. Em regiões de maior altitude, a menor pressão atmosférica facilita o escoamento da água em sistemas de filtragem.
  7. O acidente de Chernobyl envolveu a liberação descontrolada de energia térmica, indicando falha na dissipação adequada de calor.
Agora que está claro o que é pedido e quais são as sete frases a analisar, começo a explicar passo a passo a teoria e a lógica que me permite avaliar cada uma delas.

Passo 2

Análise da afirmação 1 (pressão em fluido em equilíbrio). Vou ensinar a fórmula básica e o raciocínio físico:
  • Fórmula fundamental da estática dos fluidos (hidrostática): p = p_0 + \rho g h,
onde:
  • \,p é a pressão a uma profundidade medida a partir da superfície considerada;
  • \,p_0 é a pressão na superfície (por exemplo a pressão atmosférica se a superfície estiver exposta ao ar);
  • \,\rho é a densidade do líquido;
  • \,g é a aceleração da gravidade;
  • \,h é a altura (profundidade) da coluna de líquido acima do ponto considerado.
  • Interpretação didática: a pressão em um ponto dentro do líquido depende de quanto líquido está acima daquele ponto (a altura h) e da densidade \rho do líquido, além da gravidade. A forma do recipiente só muda como essa altura varia de ponto a ponto, mas para um dado ponto a pressão é dada pela fórmula acima independentemente da forma global do recipiente.
  • Exemplo curto e concreto: se você tem dois recipientes diferentes, ambos com água até a mesma altura h, então em pontos à mesma profundidade medidos a partir da superfície a pressão é a mesma mesmo que as formas sejam distintas. É por isso que, por exemplo, uma barragem larga cria a mesma pressão na mesma profundidade que um tubo estreito com a mesma coluna de água.
Essa é a razão física por trás da frase 1: a dependência é em h e \rho, não na forma do recipiente.

Passo 3

Análise da afirmação 2 (Primeira Lei da Termodinâmica). Preciso explicar com cuidado porque essa frase costuma confundir:
  • Enunciado formal da Primeira Lei (forma comum para um sistema fechado): \Delta U = Q - W,
onde:
  • \,\Delta U é a variação da energia interna do sistema;
  • \,Q é a energia recebida pelo sistema na forma de calor;
  • \,W é a energia que o sistema realiza sobre o meio na forma de trabalho (essa é a convenção onde trabalho feito pelo sistema sai da energia interna).
  • O que isso diz em palavras simples: energia não é criada nem destruída — se você contabiliza corretamente as energias trocadas (calor e trabalho) e a energia interna, a conservação é satisfeita. Calor e trabalho não são “reservas” internas: são formas de energia em trânsito entre sistema e vizinhança.
  • Observação didática importante (pegadinha frequente em provas): a expressão “a energia total (incluindo calor e trabalho) se conserva” pode confundir porque calor e trabalho são transferências, não “armazenadas” permanentemente dentro do sistema. A lei afirma conservação de energia no universo (sistema + vizinhança). Para o sistema fechado, a variação da energia total do sistema é dada por Q e W segundo a fórmula acima. Por isso, ao afirmar conservação de energia de forma geral, a Primeira Lei de fato garante isso — desde que você faça a contabilidade correta das transferências.

Passo 4

Análise da afirmação 3 (calor específico e velocidade de aquecimento). Vou apresentar a relação e um exemplo:
  • Definição e fórmula: a quantidade de calor Q necessária para elevar a temperatura de uma massa m de uma substância em uma variação \Delta T é dada por Q = m c \Delta T,
onde:
  • \,c é o calor específico da substância (energia por unidade de massa por grau);
  • \,m é a massa;
  • \,\Delta T é a variação de temperatura.
  • Rearranjando para a variação de temperatura para uma energia Q fornecida: \Delta T = \frac{Q}{m c}.
Isso deixa explícito que, para uma mesma energia fornecida Q e mesma massa m, quanto maior for c, menor será \Delta T: a substância aquece mais lentamente.
  • Exemplo concreto: para aquecer 1{,}0\\ \mathrm{kg} de água ( c grande) e 1{,}0\\ \mathrm{kg} de alumínio ( c menor) com a mesma energia Q, a água terá menor aumento de temperatura. Isso é a base do argumento da afirmação 3.

Passo 5

Análise da afirmação 4 (empuxo sempre igual ao peso do corpo submerso). Vou expor Archimedes e a condição de equilíbrio:
  • Princípio de Arquimedes: a força de empuxo \,F_{b} sobre um corpo imerso em um fluido é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo: F_{b} = \rho_{\text{fluido}}\, g\, V_{\text{deslocado}},
onde \,V_{\text{deslocado}} é o volume do fluido deslocado.
  • Comparação com o peso do corpo: o peso do corpo é \,W_{\text{corpo}} = m_{\text{corpo}}\, g. Pode ocorrer que F_{b} = W_{\text{corpo}} — isso acontece exatamente na condição de equilíbrio flutuante (objeto flutua sem acelerar). Mas se o corpo afunda ou sobe, não há igualdade dinâmica entre empuxo e peso naquele instante de aceleração. Em geral, o empuxo é igual ao peso do fluido deslocado, não necessariamente igual ao peso do corpo.
  • Exemplo prático: um objeto pesado pode ter empuxo menor que seu peso e então afunda; outro objeto menos denso pode ter empuxo igual ao seu peso e então flutua. Portanto a igualdade empuxo = peso é uma condição de equilíbrio (flutuação), não uma condição sempre válida.

Passo 6

Análise da afirmação 5 (energia interna aumenta quando o sistema realiza trabalho). Vou usar a Primeira Lei de novo para esclarecer a relação entre realizar trabalho e energia interna:
  • Lembrando a forma usada antes: \Delta U = Q - W,
onde W é o trabalho realizado pelo sistema. Se o sistema realiza trabalho sobre o ambiente, então W>0 na convenção usada e, tudo mais constante (por exemplo Q=0), \Delta U será negativo — isto é, a energia interna diminui.
  • Interpretação prática: imagina um gás que se expande e empurra um êmbolo: o gás realiza trabalho e perde parte de sua energia interna (a menos que receba calor de fora que compense). Logo, a afirmação “a energia interna aumenta quando o sistema realiza trabalho sobre o ambiente” vai contra a fórmula básica — salvo se houver aporte de calor Q maior que o trabalho realizado, caso em que \Delta U poderia ser positivo. Mas a frase dada não inclui essa exceção, então tomada ao pé da letra é incorreta.

Passo 7

Análise da afirmação 6 (altitude e escoamento da água em filtragem). Vou discutir pressão atmosférica, diferença de pressão e efeito prático em filtros:
  • Conceito-chave: o escoamento de líquidos em sistemas à pressão atmosférica depende de diferenças de pressão entre pontos. Se um sistema aberto usa a pressão atmosférica para “empurrar” o fluido através de um filtro, uma pressão atmosférica menor reduz a força de empuxo atmosférico disponível para empurrar o fluido para dentro do sistema.
  • Efeito da altitude: em regiões de maior altitude a pressão atmosférica é menor. Isso tende a reduzir o coeficiente de empuxo externo que atua sobre fluidos em recipientes abertos e pode tornar processos que dependem da pressão ambiente menos eficientes. Além disso, menor pressão facilita formação de bolhas e cavitação, o que pode atrapalhar o escoamento e a filtração.
  • Conclusão física prática: não é correto dizer que a menor pressão atmosférica “facilita” o escoamento de água em sistemas de filtragem de forma geral; muitas vezes o efeito é o contrário (diminuição do fluxo ou maior tendência à cavitação). Portanto a afirmação é problemática se tomada literalmente.

Passo 8

Análise da afirmação 7 (Chernobyl e liberação descontrolada de energia térmica). Vou explicar em termos simples o que ocorreu para justificar a avaliação:
  • O acidente de Chernobyl (1986) envolveu uma sequência de eventos que levaram a um aumento descontrolado da potência do reator, produção excessiva de vapor, explosão e liberação de grandes quantidades de energia e material radioativo. Uma parte importante do acidente foi perda do controle da reação nuclear e falha nos sistemas de contenção e de remoção/dissipação de calor.
  • Em termos termodinâmicos: houve uma liberação descontrolada de energia térmica e mecânica (vapor e explosão), o que é consistente com uma falha em manter o resfriamento adequado e em controlar a potência do reator. Assim, descrever o acidente como envolvendo “liberação descontrolada de energia térmica” que indica falha na dissipação de calor é uma caracterização adequada, em linhas gerais.

Passo 9

Recapitulando e preparando a lista final (sem repetir as respostas aqui): cada uma das explicações anteriores contém a base física para decidir Verdadeiro ou Falso de acordo com a formulação literal das afirmações. Agora vou colocar as respostas finais de forma direta, para você poder conferir rapidamente.

Resposta

Verdadeiro
Verdadeiro
Verdadeiro
Falso
Falso
Falso
Verdadeiro

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