Lição de casa da aula: Convecção Térmica Física

Nesta atividade, nós vamos praticar a descrever as origens e os efeitos das correntes de convecção térmica em líquidos e gases.

Q1:

Um recipiente contém um líquido que é aquecido uniformemente do topo do recipiente. Qual dos seguintes diagramas mostra mais corretamente o movimento e a variação da temperatura do líquido no recipiente devido à convecção?

  • A
  • B
  • C
  • D

Q2:

Um recipiente contém um líquido que é aquecido uniformemente a partir da base do recipiente. Qual dos seguintes diagramas mostra mais corretamente a variação do movimento e da temperatura do líquido no recipiente devido à convecção?

  • A
  • B
  • C
  • D

Q3:

Um fluido está num recipiente que é constantemente aquecido a partir da base. A região do fluido que é aquecida mais diretamente dilata-se termicamente, reduzindo a sua densidade, como se mostra no diagrama. Qual dos seguintes diagramas mostra mais corretamente como as regiões fluidas de baixa e alta densidade seriam distribuídas pelo fluido e como é que essas regiões se aqueceriam umas às outras?

  • A
  • B
  • C
  • D

Q4:

O diagrama mostra duas partículas que se movem livremente em um recipiente. Ambas as partículas têm a mesma massa. As posições das partículas mostradas são os pontos mais altos acima da base do recipiente que as partículas atingem. Nenhuma das partículas possui movimento horizontal.

Qual é a razão entre a energia cinética da partícula superior e a da partícula inferior quando ambas estão na base do recipiente?

  • A
  • B+
  • C
  • D

Q5:

O diagrama mostra duas superfícies de terra que têm as temperaturas de 𝑇 e de 𝑇, em que 𝑇 > 𝑇. O ar acima das superfícies de terra tem um movimento horizontal com diferentes sentidos em diferentes alturas. A linha tracejada é a altura em que o movimento horizontal do ar é zero.

Qual é o sentido do fluxo de ar entre os pontos A e B?

  • ADe A para B
  • BDe B para A

Qual é o sentido do fluxo de ar entre os pontos C e D?

  • ADe D para C
  • BDe C para D

Q6:

O diagrama mostra a mudança de temperatura com a densidade da água em um recipiente que é constantemente aquecido a partir da base do recipiente. Os pontos I, II e III representam a densidade e a temperatura das regiões de água no recipiente em diferentes alturas acima da base do recipiente. O gráfico mostra toda a gama de temperaturas e densidades das regiões de água.

Como a altura da região da água acima da base do recipiente mudaria entre o ponto I e o ponto II?

  • APermanece constante.
  • BAumenta.
  • CDiminui.

Se as regiões de água nos pontos II e III fossem de igual volume, qual região teria uma massa maior?

  • AA região do ponto III
  • BA região do ponto II
  • CAs massas são as mesmas.

Q7:

O diagrama mostra partículas em um líquido. O líquido consiste em duas regiões com temperaturas 𝑇 e 𝑇, onde 𝑇>𝑇. A região de temperatura mais alta move-se em direção à região de temperatura mais baixa e há colisões entre as partículas no limite das regiões.

Em qual região as partículas apresentam maior energia cinética média?

  • AA região superior
  • BA energia cinética média é a mesma nas duas regiões.
  • CA região inferior

Qual região perderá energia interna devido às colisões entre as partículas?

  • ANão haverá mudança resultante na energia interna para nenhuma das regiões.
  • BA região inferior
  • CA região superior

Q8:

Um fluido em um contêiner tem uma região de densidade mais alta, conforme mostrado no diagrama. A região de alta densidade está acima de uma região constantemente aquecida.

Qual das afirmações a seguir descreve corretamente por que a região de maior densidade se move em direção ao fundo do contêiner?

  1. O momento para baixo do fluido de densidade mais alta é maior do que o momento para cima de um volume igual de fluido abaixo dele com o qual está em contato.
  2. O peso do fluido de densidade mais alta é maior do que a força de impulso de um volume igual de fluido abaixo dele.
  3. Como o fluido de densidade mais alta está a uma altura maior do que o fluido abaixo dele, ele tem uma força gravitacional descendente maior agindo sobre ele.
  4. Nos pontos em que os fluidos estão em contato, a região de densidade mais alta aplica uma pressão maior no fluido abaixo dela do que o fluido abaixo da região de densidade mais alta se aplica a ela.
  • Ab
  • Ba e b
  • Cd
  • Db e c
  • Eb e d

Como a temperatura da região aquecida muda devido ao aquecimento?

  • AEla permanece constante.
  • BEla aumenta.
  • CEla diminui.

Como a densidade da região aquecida muda devido ao aquecimento?

  • AEla aumenta.
  • BEla permanece constante.
  • CEla diminui.

Q9:

O diagrama mostra duas superfícies que têm as temperaturas 𝑇 e 𝑇, em que 𝑇 > 𝑇. Na superfície com a temperatura 𝑇, uma ventoinha sopra em direção à outra superfície. O ar acima das superfícies tem movimento horizontal zero devido à convecção do ar na altura apresentada pela linha tracejada quando a ventoinha não está a rodar. Quando a ventoinha roda, como é que a posição vertical da linha tracejada varia?

  • AA linha move-se para cima.
  • BA linha não muda de posição.
  • CA linha move-se para baixo.

Q10:

Um fluido num recipiente é aquecido a partir da base do recipiente de forma que o fluido próximo da base seja aquecido de forma constante. A região de fluido aquecida contém fluido de densidade mais baixa do que no resto do recipiente. Qual das afirmações seguinte explica mais corretamente como uma região de fluido de baixa densidade pode existir embaixo de uma região de fluido de alta densidade?

  • AO fluido que é aquecido continuamente sofre uma dilatação térmica.
  • BComo o fluido de baixa densidade está mais próximo do solo do que o fluido acima dele, este tem uma força gravítica descendente maior a atuar nele.
  • CO momento ascendente do fluido de baixa densidade é maior do que o momento descendente de um volume igual do fluido acima dele com o qual está em contacto.
  • DNos pontos em que os fluidos estão em contato, a região de baixa densidade aplica uma pressão maior no fluido acima dela do que o fluido acima da região de baixa densidade aplica nesta.

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