Resolução – UNESP 2013 (1ª Fase) – Física (continuação)

Questão

A liofilização é um processo de desidratação de alimentos que, além de evitar que seus nutrientes saiam junto com a água, diminui bastante sua massa e seu volume, facilitando o armazenamento e o transporte. Alimentos liofilizados também têm seus prazos de validade aumentados, sem perder características como aroma e sabor.
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O processo de liofilização segue as seguintes etapas:
I. O alimento é resfriado até temperaturas abaixo de 0 ºC, para que a água contida nele seja solidificada.
II. Em câmaras especiais, sob baixíssima pressão (menores do que 0,006 atm), a temperatura do alimento é elevada, fazendo com que a água sólida seja sublimada. Dessa forma, a água sai do alimento sem romper suas estruturas moleculares, evitando perdas de proteínas e vitaminas.
O gráfico mostra parte do diagrama de fases da água e cinco processos de mudança de fase, representados pelas setas numeradas de 1 a 5.
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A alternativa que melhor representa as etapas do processo de liofilização, na ordem descrita, é
(A) 4 e 1.
(B) 2 e 1.
(C) 2 e 3.
(D) 1 e 3.
(E) 5 e 3.
Solução:
Na primeira etapa, a água passa do estado líquido para o estado sólido, portanto é o processo 2. Na segunda etapa, a água passa do estado sólido diretamente para o estado de vapor, portanto é o processo 3.
Resposta: letra C.

Questão

Uma haste luminosa de 2,5 m de comprimento está presa verticalmente a uma boia opaca circular de 2,26 m de raio, que flutua nas águas paradas e transparentes de uma piscina, como mostra a figura. Devido à presença da boia e ao fenômeno da reflexão total da luz, apenas uma parte da haste pode ser vista por observadores que estejam fora da água.
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Considere que o índice de refração do ar seja 1,0, o da água da piscina $$\frac{4}{3}$$, sen 48,6º = 0,75 e tg 48,6º = 1,13. Um observador que esteja fora da água poderá ver, no máximo, uma porcentagem do comprimento da haste igual a
(A) 70%.
(B) 60%.
(C) 50%.
(D) 20%.
(E) 40%.
Solução:
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O enunciado diz que há reflexão total, logo o ângulo de saída do raio de luz é 90°. Precisamos calcular o ângulo A \[n_{agua}\cdot sen(A) = n_{ar}\cdot sen(90^{0}) \longrightarrow \frac{4}{3}\cdot sen(A) = 1\cdot 1 \longrightarrow A = 48,6^{0}\] Vamos Calcular agora a distância OB, não visível \[tg(48,6^{0}) = \frac{2,26}{OB} \longrightarrow OB = 2\, m\] Como a haste tem 2,5 m, sobra 0,5 m de haste que é visível. \[\frac{0,5}{2,5} = 0,2 = 20%\] Resposta: letra D.

Questão

Cor da chama depende do elemento queimado
Por que a cor do fogo varia de um material para outro?
A cor depende basicamente do elemento químico em maior abundância no material que está sendo queimado. A mais comum, vista em incêndios e em simples velas, é a chama amarelada, resultado da combustão do sódio, que emite luz amarela quando aquecido a altas temperaturas. Quando, durante a combustão, são liberados átomos de cobre ou bário, como em incêndio de fiação elétrica, a cor da chama fica esverdeada.
(Superinteressante, março de 1996. Adaptado.)
A luz é uma onda eletromagnética. Dependendo da frequência dessa onda, ela terá uma coloração diferente. O valor do comprimento de onda da luz é relacionado com a sua frequência e com a energia que ela transporta: quanto mais energia, menor é o comprimento de onda e mais quente é a chama que emite a luz. Luz com coloração azulada tem menor comprimento de onda do que luz com coloração alaranjada.
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Baseando-se nas informações e analisando a imagem, é correto afirmar que, na região I, em relação à região II,
(A) a luz emitida pela chama se propaga pelo ar com maior velocidade.
(B) a chama emite mais energia.
(C) a chama é mais fria.
(D) a luz emitida pela chama tem maior frequência.
(E) a luz emitida pela chama tem menor comprimento de onda.
Solução:
A região I é de luz alaranjada e a região II é de luz azul. O enunciado diz que a luz azul possui menor comprimento de onda que a luz alaranjada e mais energia. Logo, podemos dizer que a chama da região I é mais fria que a da região II.
Resposta: letra C.

Questão

Determinada massa de água deve ser aquecida com o calor dissipado por uma associação de resistores ligada nos pontos A e B do esquema mostrado na figura.
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Para isso, dois resistores ôhmicos de mesma resistência R podem ser associados e ligados aos pontos A e B. Uma ddp constante U, criada por um gerador ideal entre os pontos A e B, é a mesma para ambas as associações dos resistores, em série ou em paralelo.
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Considere que todo calor dissipado pelos resistores seja absorvido pela água e que, se os resistores forem associados em série, o aquecimento pretendido será conseguido em 1 minuto. Dessa forma, se for utilizada a associação em paralelo, o mesmo aquecimento será conseguido num intervalo de tempo, em segundos, igual a
(A) 30.
(B) 20.
(C) 10.
(D) 45.
(E) 15.
Solução:
A potência de cada resistor na associação em série é $$P_{S} = \frac{(\frac{U}{2})^{2}}{R} \longrightarrow P_{S} = \frac{U^{2}}{4R}$$. A potência de cada resistor na associação em paralelo é $$P_{P} = \frac{U^{2}}{R}$$. Podemos dizer, então, que $$P_{P} = 4P_{S}$$. Como a potência da associação em paralelo é 4 vezes mais forte que da associação em série, o tempo de aquecimento da água será 4 vezes menor. Portanto \[t_{P} = \frac{t_{S}}{4} \longrightarrow t_{P} = \frac{60}{4} \longrightarrow t_{P} = 15\, s\] Resposta: letra E.
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