PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 44 (1º semestre) da UFG 2014
No clima tropical, que abrange a maior parte do Brasil, há com frequência a ocorrência de relâmpagos com maior ou menor sazonalidade. Tipicamente esta descarga elétrica ocorre sob uma diferença de potencial de 10^8\text{ V} com intensidade da ordem de 10^5\text{ A} e dura cerca de 0{,}5\text{ s}. Considerando-se a região Centro-Sul do Brasil, quais são os três fatores mais relevantes para a ocorrência de relâmpagos e qual é a energia em joule associada a um relâmpago para os dados apresentados?
- AO relevo, o encontro de massas de ar frias e quentes e o espaço urbano, e 5 \times 10^{12}.
- BMaritimidade, o deslocamento das massas de ar frias e a proximidade de grandes rios, e 2 \times 10^{13}.
- CMaritimidade, a existência de uma serra e as massas de ar frias, e 2 \times 10^{12}.
- DO relevo, o encontro de massas de ar frias e quentes e o espaço urbano, e 2 \times 10^{13}.
- EO relevo, o espaço urbano e o estacionamento das massas de ar frias, e 5 \times 10^{12}.
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Resolução comentada
A energia de uma descarga elétrica é a potência multiplicada pelo tempo. A potência elétrica vale P = U \cdot i, em que U é a diferença de potencial e i é a corrente.
- Potência: P = 10^8\ \text{V} \cdot 10^5\ \text{A} = 10^{13}\ \text{W}
- Energia: E = P \cdot \Delta t = 10^{13} \cdot 0{,}5 = 5 \times 10^{12}\ \text{J}
Isso elimina as alternativas B e D, que dão 2\times10^{13} (resultado de dividir por 0{,}5 em vez de multiplicar), e a C, com 2\times10^{12}.
Sobram A e E, que diferem nos fatores. Os relâmpagos se formam em nuvens de tempestade (cumulonimbus), que precisam de forte convecção, isto é, ar quente e úmido subindo. No Centro-Sul, os fatores mais relevantes são:
- o relevo, que força a subida do ar;
- o encontro de massas de ar frias e quentes (frentes), que gera instabilidade;
- o espaço urbano, cujas ilhas de calor e poluição (partículas que servem de núcleos de condensação) intensificam a convecção.
O "estacionamento" das massas frias, citado em E, não é um fator típico, pois o que gera tempestade é o encontro de massas diferentes. Portanto vale a combinação da A.
Alternativa A.
Pegadinha: A alternativa D engana por trazer os fatores corretos com a energia errada, resultado de dividir por 0{,}5 em vez de multiplicar.
Por que as outras alternativas estão erradas
- BCita maritimidade e grandes rios como fatores principais e calcula 2\times10^{13}, dividindo por 0{,}5 em vez de multiplicar.
- CMaritimidade e serra não são os fatores principais no Centro-Sul, e 2\times10^{12} está errado.
- DOs fatores estão certos, mas a energia 2\times10^{13} J vem de dividir 10^{13} por 0{,}5.
- EEnergia correta, mas o estacionamento das massas frias não é o fator relevante; o que importa é o encontro de massas frias e quentes.
Assunto: Potência elétrica e efeito Joule.
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Fonte: UFG 2014 · 1º semestre · 1ª etapa. Prova oficial ↗