(
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
\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:
-
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.
-
Em um sistema fechado, a energia total (incluindo calor e trabalho) se conserva, conforme a Primeira Lei da Termodinâmica.
-
Quanto maior o calor específico de uma substância, mais lentamente ela aquece quando recebe energia.
-
A força de empuxo que atua em um corpo submerso é sempre igual ao seu peso.
-
A energia interna de um sistema aumenta quando ele realiza trabalho sobre o ambiente.
-
Em regiões de maior altitude, a menor pressão atmosférica facilita o escoamento da água em sistemas de filtragem.
-
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):
onde:
-
é a pressão a uma profundidade medida a partir da superfície considerada; -
é a pressão na superfície (por exemplo a pressão atmosférica se a superfície estiver exposta ao ar); -
é a densidade do líquido; -
é a aceleração da gravidade; -
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
) e da densidade 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
, 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
e
, 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):
onde:
-
é a variação da energia interna do sistema; -
é a energia recebida pelo sistema na forma de calor; -
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
e 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
necessária para elevar a temperatura de uma massa de uma substância em uma variação é dada por
onde:
-
é o calor específico da substância (energia por unidade de massa por grau); -
é a massa; -
é a variação de temperatura. -
Rearranjando para a variação de temperatura para uma energia
fornecida:
Isso deixa explícito que, para uma mesma energia fornecida
e mesma massa
, quanto maior for
, menor será
: a substância aquece mais lentamente.
- Exemplo concreto: para aquecer
de água ( grande) e de alumínio ( menor) com a mesma energia , 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
sobre um corpo imerso em um fluido é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo:
onde
é o volume do fluido deslocado.
-
Comparação com o peso do corpo: o peso do corpo é
. Pode ocorrer que — 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:
onde
é o trabalho realizado pelo sistema. Se o sistema realiza trabalho sobre o ambiente, então
na convenção usada e, tudo mais constante (por exemplo
),
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
maior que o trabalho realizado, caso em que 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
Verdadeiro
Verdadeiro
Falso
Falso
Falso
Verdadeiro