Inclusão para a Vida Física B Pré-Vestibular da UFSC 1 UNIDADE 1 TERMOMETRIA Temperatura É a grandeza física que mede o estado de agitação das partículas de um corpo, caracterizando o seu estado térmico. Calor É o nome que a energia térmica recebe quando passa de um corpo de maior temperatura para outro de menor temperatura, ou seja, energia térmica em trânsito. Equilíbrio Térmico Dois ou mais corpos estão em equilíbrio térmico quando possuem a mesma temperatura. Escalas Termométricas Escala Fahrenreit Escala Kelvis Escala Celsius Lembre-se: Ponto de Gelo – temperatura em que a água congela (pressão normal) Ponto de Vapor – temperatura em que a água evapora (pressão normal) Obs.: A escala Kelvin é também conhecida por escala absoluta ou escala termodinâmica. Ela tem origem no zero absoluto e não existe temperatura inferior a esta. Conversão entre Escalas 5 273 9 32 5 tk tf tc Variação de Temperatura (ΔT) ΔT C = ΔT K 9. ΔT C = 5. ΔT F Exercícios de Sala 1. Em relação à termometria, é certo dizer que: a) - 273 K representa a menor temperatura possível de ser atingida por qualquer substância. b) a quantidade de calor de uma substância equivale à sua temperatura. c) em uma porta de madeira, a maçaneta metálica está sempre mais fria que a porta. d) a escala Kelvin é conhecida como absoluta porque só admite valores positivos. e) o estado físico de uma substância depende exclusivamente da temperatura em que ela se encontra. 2. Um termômetro é encerrado dentro de um bulbo de vidro onde se faz vácuo. Suponha que o vácuo seja perfeito e que o termômetro esteja marcando a temperatura ambiente, 25°C. Depois de algum tempo, a temperatura ambiente se eleva a 30°C. Observa-se, então, que a marcação do termômetro: a) eleva-se também, e tende a atingir o equilíbrio térmico com o ambiente. b) mantém-se a 25°C, qualquer que seja a temperatura ambiente. c) tende a reduzir-se continuamente, independente da temperatura ambiente. d) vai se elevar, mas nunca atinge o equilíbrio térmico com o ambiente. e) tende a atingir o valor mínimo da escala do termômetro. Tarefa Mínima 3) Os termômetros são instrumentos utilizados para efetuarmos medidas de temperaturas. Os mais comuns se baseiam na variação de volume sofrida por um líquido considerado ideal, contido num tubo de vidro cuja dilatação é desprezada. Num termômetro em que se utiliza mercúrio, vemos que a coluna desse líquido "sobe" cerca de 2,7 cm para um aquecimento de 3,6°C. Se a escala termométrica fosse a Fahrenheit, para um aquecimento de 3,6°F, a coluna de mercúrio "subiria": a) 11,8 cm c) 2,7 cm e) 1,5 cm b) 3,6 cm d) 1,8 cm 4. O gráfico a seguir relaciona as escalas termométricas Celsius e Fahrenheit. Um termômetro graduado na escala Celsius indica uma temperatura de 20°C. A Correspondente indicação de um termômetro graduado na escala Fahrenheit é: a) 22°F b) 50°F c) 68°F d) 80°F e) 222°F 5. Com relação aos conceitos de calor, temperatura e energia interna, assinale a(s) proposição(ões) correta(s). 01. Associa-se a existência de calor a qualquer corpo, pois todo corpo possui calor.
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Inclusão para a Vida Física B
Pré-Vestibular da UFSC 1
UNIDADE 1
TERMOMETRIA
Temperatura
É a grandeza física que mede o estado de agitação das
partículas de um corpo, caracterizando o seu estado
térmico.
Calor É o nome que a energia térmica recebe quando passa de
um corpo de maior temperatura para outro de menor
temperatura, ou seja, energia térmica em trânsito.
Equilíbrio Térmico
Dois ou mais corpos estão em equilíbrio térmico quando
possuem a mesma temperatura.
Escalas Termométricas
Escala Fahrenreit
Escala Kelvis
Escala Celsius
Lembre-se:
Ponto de Gelo – temperatura em que a água congela
(pressão normal)
Ponto de Vapor – temperatura em que a água evapora
(pressão normal)
Obs.: A escala Kelvin é também conhecida por escala
absoluta ou escala termodinâmica. Ela tem origem no
zero absoluto e não existe temperatura inferior a esta.
Conversão entre Escalas
5
273
9
32
5
tktftc
Variação de Temperatura (ΔT)
ΔTC = ΔTK
9. ΔTC = 5. ΔTF
Exercícios de Sala
1. Em relação à termometria, é certo dizer que:
a) - 273 K representa a menor temperatura possível de ser
atingida por qualquer substância.
b) a quantidade de calor de uma substância equivale à sua
temperatura.
c) em uma porta de madeira, a maçaneta metálica está
sempre mais fria que a porta.
d) a escala Kelvin é conhecida como absoluta porque só
admite valores positivos.
e) o estado físico de uma substância depende
exclusivamente da temperatura em que ela se
encontra.
2. Um termômetro é encerrado dentro de um bulbo de
vidro onde se faz vácuo. Suponha que o vácuo seja
perfeito e que o termômetro esteja marcando a
temperatura ambiente, 25°C. Depois de algum tempo, a
temperatura ambiente se eleva a 30°C. Observa-se, então,
que a marcação do termômetro:
a) eleva-se também, e tende a atingir o equilíbrio térmico
com o ambiente.
b) mantém-se a 25°C, qualquer que seja a temperatura
ambiente.
c) tende a reduzir-se continuamente, independente da
temperatura ambiente.
d) vai se elevar, mas nunca atinge o equilíbrio térmico
com o ambiente.
e) tende a atingir o valor mínimo da escala do
termômetro.
Tarefa Mínima
3) Os termômetros são
instrumentos utilizados
para efetuarmos medidas
de temperaturas. Os mais
comuns se baseiam na
variação de volume
sofrida por um líquido considerado ideal, contido num
tubo de vidro cuja dilatação é desprezada. Num
termômetro em que se utiliza mercúrio, vemos que a
coluna desse líquido "sobe" cerca de 2,7 cm para um
aquecimento de 3,6°C. Se a escala termométrica fosse a
Fahrenheit, para um aquecimento de 3,6°F, a coluna de
mercúrio "subiria":
a) 11,8 cm c) 2,7 cm e) 1,5 cm
b) 3,6 cm d) 1,8 cm
4. O gráfico a seguir relaciona as escalas termométricas
Celsius e Fahrenheit. Um termômetro graduado na escala
Celsius indica uma temperatura de 20°C. A
Correspondente indicação de um termômetro graduado na
escala Fahrenheit é:
a) 22°F b) 50°F c) 68°F
d) 80°F e) 222°F
5. Com relação aos conceitos de calor, temperatura e
energia interna, assinale a(s) proposição(ões) correta(s).
01. Associa-se a existência de calor a qualquer corpo, pois
todo corpo possui calor.
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Pré-Vestibular da UFSC 2
02. Para se admitir a existência de calor são necessários,
pelo menos, dois sistemas.
04. Calor é a energia contida em um corpo.
08. Quando as extremidades de uma barra metálica estão
a temperaturas diferentes, a extremidade submetida à
temperatura maior contém mais calor do que a outra.
16. Duas esferas de mesmo material e de massas
diferentes, após ficarem durante muito tempo em um
forno a 160 oC, são retiradas deste e imediatamente
colocadas em contato. Logo, pode-se afirmar que o
calor contido na esfera de maior massa passa para a de
menor massa.
32. Se colocarmos um termômetro, em um dia em que a
temperatura está a 25 oC, em água a uma temperatura
mais elevada, a energia interna do termômetro
aumentará.
6. Em um determinado dia, a temperatura mínima em
Belo Horizonte foi de 15 °C e a máxima de 27 °C. A
diferença entre essas temperaturas, na escala kelvin, é de
a) 12. b) 21. c) 263. d) 285.
UNIDADE 2
DILATAÇÃO TÉRMICA DOS
SÓLIDOS E LÍQUIDOS
Dilatação Linear:
L = Li t
Dilatação Superficial:
A = Ai t
= 2
Dilatação Volumétrica:
V = Vi. . t
= 3
Exercícios de Sala
1. Você é convidado a projetar uma ponte metálica, cujo
comprimento será de 2,0 km. Considerando os efeitos de
contração e expansão térmica para temperaturas no
intervalo de - 40 °F a 110 °F e que o coeficiente de
dilatação linear do metal é de 12 × 10-6
°C-1
, qual a
máxima variação esperada no comprimento da ponte? (O
coeficiente de dilatação linear é constante no intervalo de
temperatura considerado).
a) 9,3 m c) 3,0 m e)
6,5 m
b) 2,0 m d) 0,93 m
2. Uma bobina contendo 2000 m de fio de cobre medido
num dia em que a temperatura era de 35 °C, foi utilizada e
o fio medido de novo a 10 °C. Esta nova medição
indicou:
a) 1,0 m a menos d) 20 m a menos
b) 1,0 m a mais e) 20 mm a mais
c) 2000 m
Tarefa Mínima
3. Uma barra de metal tem comprimento igual a 10,000 m
a uma temperatura de 10,0 °C e comprimento igual a
10,006 m a uma temperatura de 40 °C. O coeficiente de
dilatação linear do metal é
a) 1,5 × 10-4
°C-1
d) 2,0 × 10-6
°C-1
b) 6,0 × 10-4
°C-1
e) 3,0 × 10-6
°C-1
c) 2,0 × 10-5
°C-1
4. A figura a seguir representa uma lâmina bimetálica. O
coeficiente de dilatação linear do metal A é a metade do
coeficiente de dilatação linear do metal B. À temperatura
ambiente, a lâmina está na vertical.
Se a temperatura for aumentada em
200 °C, a lâmina:
a) continuará na vertical.
b) curvará para a frente.
c) curvará para trás.
d) curvará para a direita.
e) curvará para a esquerda.
5. O gráfico a seguir representa
a variação, em milímetros, do
comprimento de uma barra
metálica, de tamanho inicial
igual a 1 000 m, aquecida em
um forno industrial. Qual é o
valor do coeficiente de
dilatação térmica linear do material de que é feita a barra,
em unidades de 10-6
/°C?
6. Ao se aquecer de 1 °C uma haste metálica de 1 m, o
seu comprimento aumenta de 2.10-2
mm. O aumento do
comprimento de outra haste do mesmo metal, de medida
inicial 80 cm, quando a aquecemos de 20 °C, é:
a) 0,23 mm. c) 0,56 mm. e) 0,76 mm.
b) 0,32 mm. d) 0,65 mm.
7. Uma placa de alumínio tem um grande orifício circular
no qual foi colocado um pino, também de alumínio, com
grande folga. O pino e a placa são aquecidos de 500 °C,
simultaneamente. Podemos afirmar que
a) a folga irá aumentar, pois o pino ao ser aquecido irá
contrair-se.
b) a folga diminuirá, pois ao aquecermos a chapa a área
Inclusão para a Vida Física B
Pré-Vestibular da UFSC 3
do orifício diminui.
c) a folga diminuirá, pois o pino se dilata muito mais que
o orifício.
d) a folga irá aumentar, pois o diâmetro do orifício
aumenta mais que o diâmetro do pino.
e) a folga diminuirá, pois o pino se dilata, e a área do
orifício não se altera.
8. O coeficiente de dilatação térmica do alumínio (Aℓ) é,
aproximadamente, duas vezes o coeficiente de dilatação
térmica do ferro (Fe). A figura mostra duas peças onde
um anel feito de um desses
metais envolve um disco feito do
outro. Á temperatura ambiente,
os discos estão presos aos anéis.
Se as duas peças forem
aquecidas uniformemente, é correto afirmar que
a) apenas o disco de Aℓ se soltará do anel de Fe.
b) apenas o disco de Fe se soltará do anel de Aℓ.
c) os dois discos se soltarão dos respectivos anéis.
d) os discos não se soltarão dos anéis.
9. A figura a seguir ilustra um arame
rígido de aço, cujas extremidades
estão distanciadas de "L".
Alterando-se sua temperatura, de
293K para 100°C, podemos afirmar
que a distância "L":
a) diminui, pois o arame aumenta de comprimento
fazendo com que suas extremidades fiquem mais
próximas.
b) diminui, pois o arame contrai com a diminuição da
temperatura.
c) aumenta, pois o arame diminui de comprimento
fazendo com que suas extremidades fiquem mais
afastadas.
d) não varia, pois a dilatação linear do arame é
compensada pelo aumento do raio "R".
e) aumenta, pois a área do círculo de raio "R" aumenta
com a temperatura.
UNIDADE 3
CALORIMETRIA
A relação entre a caloria e o joule é:
1 cal = 4,186 joules
CAPACIDADE TÉRMICA
Q = C (Δt)
Onde C é uma constante chamada de capacidade térmica
do corpo.
C =
Q
______
_
Δt
C = m . c (II)
CALOR SENSÍVEL
O calor sensível é responsável pela variação da
temperatura de um corpo.
Q = m . c (Δt) (III)
Dessa equação tiramos:
c
=
Q
--------
m . Δt
TROCAS DE CALOR
Qrec + Qced = 0
MUDANÇA DE ESTADO FÍSICO
TIPOS DE MUDANÇAS
CALOR DE TRANSFORMAÇÃO
Q = m L
Da equação Q = mL
tiramos:
CURVA DE AQUECIMENTO
Podemos fazer um gráfico da temperatura em função da
quantidade de calor fornecido
Exercícios de Sala
1. Adote: calor específico da água: 1,0 cal/g.°C
Um bloco de massa 2,0 kg, ao receber toda energia
térmica liberada por 1000 gramas de água que diminuem
a sua temperatura de 1 °C, sofre um acréscimo de
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Pré-Vestibular da UFSC 4
temperatura de 10 °C. O calor específico do bloco, em
cal/g.°C, é:
a) 0,2 c) 0,15 e) 0,01
b) 0,1 d) 0,05
2. Adote: calor específico da água: 1,0 cal/g°C
Calor de combustão é a quantidade de calor liberada na
queima de uma unidade de massa do combustível. O calor
de combustão do gás de cozinha é 6000 kcal/kg.
Aproximadamente quantos litros de água à temperatura de
20 °C podem ser aquecidos até a temperatura de 100 °C
com um bujão de gás de 13 kg?
Despreze perdas de calor:
a) 1L c) 100 L e) 6000 L
b) 10L d) 1000 L
Tarefa Mínima
3. Um frasco contém 20 g de água a 0 °C. Em seu interior
é colocado um objeto de 50 g de alumínio a 80 °C. Os
calores específicos da água e do alumínio são
respectivamente 1,0 cal/g°C e 0,10 cal/g°C.
Supondo não haver trocas de calor com o frasco e com o
meio ambiente, a temperatura de equilíbrio desta mistura
será
a) 60 °C c) 40 °C e) 10 °C
b) 16 °C d) 32 °C
4. A temperatura de dois corpos M e N, de massas iguais
a 100 g cada, varia com o calor recebido como indica o
gráfico a seguir. Colocando N a 10 °C em contato com M
a 80 °C e admitindo que a troca de calor ocorra somente
entre eles, a temperatura final de equilíbrio, em °C, será
a) 60
b) 50
c) 40
d) 30
e) 20
5. Uma fonte térmica, de potência constante e igual a 20
cal/s, fornece calor a um corpo sólido de massa 100 g. A
variação de temperatura š do corpo em função do tempo t
é dada pelo gráfico a seguir.
O calor específico da substância que constitui o corpo, no
estado líquido, em cal/g°C, vale
a) 0,05 c) 0,20 e) 0,40
b) 0,10 d) 0,30
6. Quando dois corpos de tamanhos diferentes estão em
contato e em equilíbrio térmico, e ambos isolados do meio
ambiente, pode-se dizer que:
a) o corpo maior é o mais quente.
b) o corpo menor é o mais quente.
c) não há troca de calor entre os corpos.
d) o corpo maior cede calor para o corpo menor.
e) o corpo menor cede calor para o corpo maior.
7. Certo volume de um líquido A, de massa M e que está
inicialmente a 20 °C, é despejado no interior de uma
garrafa térmica que contém uma massa 2M de outro
líquido, B, na temperatura de 80 °C. Se a temperatura
final da mistura líquida resultante for de 40 °C, podemos
afirmar que a razão CA/CB entre os calores específicos
das substâncias A e B vale:
a) 6 c) 3 e) 1/3
b) 4 d) 1/2
8. O gráfico a seguir representa o calor absorvido por
dois corpos sólidos M e N em função da temperatura. A
capacidade térmica do corpo M, em relação à do corpo N,
vale
a) 1,4
b) 5,0
c) 5,5
d) 6,0
e) 7,0
9. A figura a seguir representa a temperatura de um
líquido não-volátil em função da quantidade de calor por
ele absorvida. Sendo a massa do líquido 100 g e seu calor
específico 0,6 cal/g°C, qual o valor em °C da temperatura
T³?
10. Analise as seguintes afirmações sobre conceitos de
termologia:
I - Calor é uma forma de energia.
II - Calor é o mesmo que temperatura.
III - A grandeza que permite informar se dois corpos estão
em equilíbrio térmico é a temperatura.
Está(ão) correta(s) apenas:
a) I. c) III. e) I e III.
b) II. d) I e II.
11. O gráfico a seguir representa a quantidade de calor
absorvida por dois objetos A e B ao serem aquecidos, em
função de suas temperaturas.
Inclusão para a Vida Física B
Pré-Vestibular da UFSC 5
Observe o gráfico e assinale a(s) proposição(ões)
correta(s).
01. A capacidade térmica do objeto A é maior que a do
objeto B.
02. A partir do gráfico é possível determinar as
capacidades térmicas dos objetos A e B.
04. Pode-se afirmar que o calor específico do objeto A é
maior que o do objeto B.
08. A variação de temperatura do objeto B, por caloria
absorvida, é maior que a variação de temperatura do
objeto A, por caloria absorvida.
16. Se a massa do objeto A for de 200 g, seu calor
específico será 0,2 cal/g°C.
12. Assinale a(s) proposição(ões) correta(s) em relação a
alguns fenômenos que envolvem os conceitos de
temperatura, calor, mudança de estado e dilatação
térmica.
01. A temperatura de um corpo é uma grandeza física
relacionada à densidade do corpo.
02. Uma substância pura ao receber calor ficará
submetida a variações de temperatura durante a fusão
e a ebulição.
04. A dilatação térmica é um fenômeno específico dos
líquidos, não ocorrendo com os sólidos.
08. Calor é uma forma de energia.
16. O calor se propaga no vácuo.
UNIDADE 4
TRANSMISSÃO DE CALOR
CONDUÇÃO DE CALOR
FLUXO DE CALOR
O fluxo de calor através da superfície S é definido
por:
A experiência mostra que o fluxo de calor através da barra
é dado por:
CONVECÇÃO
IRRADIAÇÃO
Exercícios de Sala
1. Indique a alternativa que associa corretamente o tipo
predominante de transferência de calor que ocorre nos
fenômenos, na seguinte seqüência:
- Aquecimento de uma barra de ferro quando sua
extremidade é colocada numa chama acesa.
- Aquecimento do corpo humano quando exposto ao sol.
- Vento que sopra da terra para o mar durante a noite.
a) convecção - condução - radiação.
b) convecção - radiação - condução.
c) condução - convecção - radiação.
d) condução - radiação - convecção.
e) radiação - condução - convecção.
2. Sabe-se que o calor específico da água é maior que o
calor específico da terra e de seus constituintes (rocha,
areia, etc.). Em face disso, pode-se afirmar que, nas
regiões limítrofes entre a terra e o mar:
a) durante o dia, há vento soprando do mar para a terra e,
à noite, o vento sopra no sentido oposto.
b) o vento sempre sopra sentido terra-mar.
c) durante o dia, o vento sopra da terra para o mar e à
noite o vento sopra do mar para a terra.
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Pré-Vestibular da UFSC 6
d) o vento sempre sopra do mar para a terra.
e) não há vento algum entre a terra e o mar.
Tarefa Mínima
3. Uma estufa para flores, construída em alvenaria, com
cobertura de vidro, mantém a temperatura interior bem
mais elevada do que a exterior. Das seguintes afirmações:
I - O calor entra por condução e sai muito pouco por
convecção
II - O calor entra por radiação e sai muito pouco por
convecção
III - O calor entra por radiação e sai muito pouco por
condução
IV - O calor entra por condução e convecção e só pode
sair por radiação
A(s) alternativa(s) que pode(m) justificar a elevada
temperatura do interior da estufa é(são):
a) I, III c) IV e) II
b) I, II d) II, III
4. Calor é uma forma de energia que é transferida entre
dois sistemas quando entre eles existe uma diferença de
temperatura, e a transferência pode ocorrer por condução,
convecção ou radiação. A respeito deste assunto, assinale
o que for correto.
01. Na condução, a transferência de calor ocorre de
partícula a partícula, dentro de um corpo ou entre dois
corpos em contato.
02. A transferência de calor em um meio fluido ocorre por
convecção.
04. Na radiação, a transferência de calor entre dois
sistemas ocorre através de ondas eletromagnéticas.
08. O fluxo de calor através de um corpo é inversamente
proporcional à sua espessura.
5. Depois de assar um bolo em um forno a gás, Zulmira
observa que ela queima a mão ao tocar no tabuleiro, mas
não a queima ao tocar no bolo. Considerando essa
situação, é correto afirmar que isso ocorre porque:
a) a capacidade térmica do tabuleiro é maior que a do
bolo.
b) a transferência de calor entre o tabuleiro e a mão é mais
rápida que entre o bolo e a mão.
c) o bolo esfria mais rapidamente que o tabuleiro, depois
de os dois serem retirados do forno.
d) o tabuleiro retém mais calor que o bolo.
6. O uso mais popular de energia solar está associado ao
fornecimento de água quente para fins domésticos. Na
figura a seguir, é ilustrado um aquecedor de água
constituído de dois tanques pretos dentro de uma caixa
termicamente isolada e com cobertura de vidro, os quais
absorvem energia solar.
A. Hinrichs e M.
Kleinbach. "Energia e
meio ambiente". São
Paulo: Thompson, 3•
ed., 2004, p. 529 (com
adaptações).
Nesse sistema de aquecimento,
a) os tanques, por serem de cor preta, são maus
absorvedores de calor e reduzem as perdas de energia.
b) a cobertura de vidro deixa passar a energia luminosa e
reduz a perda de energia térmica utilizada para o
aquecimento.
c) a água circula devido à variação de energia luminosa
existente entre os pontos X e Y.
d) a camada refletiva tem como função armazenar energia
luminosa.
e) o vidro, por ser bom condutor de calor, permite que se
mantenha constante a temperatura no interior da caixa.
7. Com relação aos processos de transferência de calor,
considere as seguintes afirmativas:
1 - A condução e a convecção são processos que
dependem das propriedades do meio material no qual
ocorrem.
2 - A convecção é um processo de transmissão de calor
que ocorre somente em metais.
3 - O processo de radiação está relacionado com a
propagação de ondas eletromagnéticas.
Assinale a alternativa correta.
a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira.
b) Somente a afirmativa 2 é verdadeira.
c) Somente a afirmativa 3 é verdadeira.
d) Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras.
e) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.
UNIDADE 5
GASES PERFEITOS
Variáveis do estado de um gás.
Pressão resultado dos choques consecutivos das
moléculas nas paredes do recipiente.
Volume É dado pelo volume do recipiente onde o gás
está contido.
Temperatura Mede a agitação das moléculas do gás.
OBS.: No estudo dos gases devemos usar a temperatura
absoluta (em Kelvin).
Equação de Clapeyron:
nRTV.p
Onde : n = m/M
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Pré-Vestibular da UFSC 7
Kmol
Cal
Kmol
T
Kmol
latmR
.
2
.31,8
.
.082,0
Lei geral dos gases perfeitos (N1 = N2)
2
22
1
11
T
V.P
T
VP
Lei geral dos gases perfeitos (N1≠ N2)
2
.
1 2
22
1
11
nT
VP
nT
VP
Transformações Gasosas
Isotérmica (Boyle – Mariotte)
Características:
Temperatura permanece constante.
P e V são inversamente proporcionais
Isobárica (Charles)
Características:
Pressão permanece constante.
V e T são diretamente proporcionais.
Isométrica, Isovolumétrica ou Isocórica (Gay Lussac)
Características:
Volume permanece constante.
P e T são diretamente proporcionais
Adiabática
Característica:
Não ocorre troca de calor entre o sistema e o meio.
Exercícios de Sala
1. Antes de iniciar uma viagem, um motorista cuidadoso
calibra os pneus de seu carro, que estão à temperatura
ambiente de 27 °C, com uma pressão de 30 lb/pol2. Ao
final da viagem, para determinar a temperatura dos pneus,
o motorista mede a pressão dos mesmos e descobre que
esta aumentou para 32 lb/pol2. Se o volume dos pneus
permanece inalterado e se o gás no interior é ideal, o
motorista determinou a temperatura dos pneus como
sendo:
a) 17 °C c) 37 °C e) 57 °C
b) 27 °C d) 47 °C
Tarefa Mínima
2. Quando o balão do capitão Stevens começou sua
ascensão, tinha, no solo, à pressão de 1 atm, 75000 m3 de
hélio. A 22 km de altura, o volume do hélio era de
1500000 m3. Se pudéssemos desprezar a variação de
temperatura, a pressão (em atm) a esta altura valeria:
a) 1/20 b) 1/5 c) 1/2 d) 1 e) 20
3. Uma amostra de gás perfeito foi submetida às
transformações indicadas no diagrama PV a seguir.
Nessa seqüência de transformações, os estados de maior
e de menor temperatura foram respectivamente:
a) 1 e 2
b) 1 e 3
c) 2 e 3
d) 3 e 4
e) 3 e 5
4. Um gás perfeito está sob pressão de 20 atm, na
temperatura de 200 K e apresenta um volume de 40 litros.
Se o referido gás tiver sua pressão alterada para 40 atm,
na mesma temperatura, qual será o novo volume?
5. A respeito do funcionamento da panela de pressão,
assinale o que for correto.
01. De acordo com a lei dos gases, as variáveis envolvidas
nos processos são: pressão, volume e temperatura.
02. O aumento da pressão no interior da panela afeta o
ponto de ebulição da água.
04. A quantidade de calor doado ao sistema deve ser
constante, para evitar que a panela venha a explodir.
08. O tempo de cozimento dos alimentos dentro de uma
panela de pressão é menor porque eles ficam
submetidos a temperaturas superiores a 100 °C.
6. Para se realizar uma determinada experiência foram
seguidos os seguintes procedimentos:
- Colocou-se um pouco de água em uma lata, com uma
abertura na parte superior destampada, a qual é, em
seguida aquecida, como mostrado na Figura I;
- Depois que a água ferveu e o interior da lata ficou
totalmente preenchido com vapor, esta é tampada e
retirada do fogo;
- Em seguida, despeja-se água fria sobre a lata e observa-
se que ela se contrai bruscamente, como mostrado na
Figura II.
Com base nessas informações, é correto afirmar que, na
situação descrita, a contração ocorre porque:
a) a água fria provoca uma contração do metal das
paredes da lata.
b) a lata fica mais frágil ao ser aquecida.
c) a pressão atmosférica esmaga a lata.
d) o vapor frio, no interior da lata, puxa suas paredes para
dentro.
7. Regina estaciona seu carro, movido a gás natural, ao
Sol. Considere que o gás no reservatório do carro se
comporta como um gás ideal. Assinale a alternativa cujo
gráfico MELHOR representa a pressão em função da
Inclusão para a Vida Física B
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temperatura do gás na situação descrita.
8. Um "freezer" é programado para manter a temperatura
em seu interior a -19°C. Ao ser instalado, suponha que a
temperatura ambiente seja de 27°C. Considerando que o
sistema de fechamento da porta a mantém
hermeticamente fechada, qual será a pressão no interior
do "freezer" quando ele tiver atingido a temperatura para
a qual foi programado?
a) 0,72 atm d) 0,89 atm
b) 0,78 atm e) 0,94 atm
c) 0,85 atm
9. Um gás ideal sofre uma compressão adiabática durante
a qual sua temperatura absoluta passa de T para 4T.
Sendo P a pressão inicial, podemos afirmar que a pressão
final será
a) menor do que P.
b) igual a P.
c) igual a 2 P.
d) igual a 4 P.
e) maior do que 4 P.
UNIDADE 6
TERMODINÂMICA
Trabalho Termodinâmico ( W)
VpW . Só pode ser usada quando a pressão se
mantém constante.
AW
1) Trabalho positivo = o
gás realiza ou cede
trabalho.
2) Trabalho negativo =
o gás sofre ou recebe
trabalho.
Energia interna de um gás ideal
TRnU ..2
3 .
Primeira Lei da Termodinâmica
UWQ .
Princípio da Conservação da Energia.
OBS: Isotérmica: WQ
Adiabática ∆U = - W
Isocórica: UQ
Transformação Cíclica
É aquela em que o gás sofre diversas
transformações retornando as suas condições iniciais.
0
P
V
Área = wA
B
C
Em um ciclo a variação da energia interna é zero
( 0U ).
Máquinas térmicas
São dispositivos que
convertem calor em
trabalho e vice-versa:
máquinas a vapor,
motores a explosão,
refrigerados, etc.
2ª Lei da Termodinâmica: O calor flui
espontaneamente do corpo de maior temperatura para o de
menor temperatura.
Não podemos ter uma maquina térmica com rendimento
de 100%.
1Q
Wn ou
1
21Q
Qn
Ciclo de Carnot
2
11
T
Tn
MÁQUINA
Q 1
Q 2
FONTE FRIA
FONTE QUENTE
Calor
recebido
Trabalho
realizado
W
Calor
cedido
Inclusão para a Vida Física B
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Exercícios de Sala
1. Sem variar sua massa, um gás ideal sofre uma
transformação a volume constante. É correto afirmar que:
a) a transformação é isotérmica.
b) a transformação é isobárica.
c) o gás não realiza trabalho.
d) sua pressão diminuirá se a temperatura do gás
aumentar.
e) a variação de temperatura do gás será a mesma em
qualquer escala termométrica.
Tarefa Mínima
2. O biodiesel resulta da reação química desencadeada
por uma mistura de óleo vegetal com álcool de cana.
A utilização do biodiesel etílico como combustível no
país permitiria uma redução sensível nas emissões de
gases poluentes no ar, bem como uma ampliação da
matriz energética brasileira.
O combustível testado foi desenvolvido a partir da
transformação química do óleo de soja. É também
chamado de B-30 porque é constituído de uma proporção
de 30% de biodiesel e 70% de diesel metropolitano. O
primeiro diagnóstico divulgado considerou performances
dos veículos quanto ao desempenho, durabilidade e
consumo.
Um carro-teste consome 4,0 kg de biodiesel para realizar
trabalho mecânico. Se a queima de 1 g de biodiesel libera
5,0 × 103 cal e o rendimento do motor é de 15%, o
trabalho mecânico realizado, em joules, vale,
aproximadamente,
Dado: 1 cal = 4,2 joules
a) 7,2 × 105 d) 9,0 × 10
6
b) 1,0 × 106 e) 1,3 × 10
7
c) 3,0 × 106
3. Um mol de um gás ideal é aquecido, a pressão
constante, passando da temperatura Ti = 300 K para a
temperatura Tf = 350 K. O trabalho realizado pelo gás
durante esse processo é aproximadamente (o valor da
constante universal dos gases é R ≈ 8,31 J/(mol.K)) igual
a:
a) 104 J. c) 312 J. e)
520 J.
b) 208 J. d) 416 J.
4. A figura a seguir representa o gráfico pressão versus
volume da expansão isotérmica de um gás perfeito. É
correto afirmar que:
a) a curva apresentada é uma isobárica.
b) a área sombreada do gráfico representa numericamente
o trabalho realizado pelo gás ao se expandir.
c) a área sombreada é numericamente igual ao trabalho
realizado sobre o gás para sua expansão.
d) a curva do gráfico é uma isocórica.
4. Um sistema termodinâmico realiza o ciclo ABCA
representado a seguir:
O trabalho realizado pelo sistema no ciclo vale, em joules:
a) 2,5 × 105 d) 5,0 × 10
5
b) 4,0 × 105 e) 2,0 × 10
5
c) 3,0 × 105
5. A primeira lei da termodinâmica diz respeito à:
a) dilatação térmica.
b) conservação da massa.
c) conservação da quantidade de movimento.
d) conservação da energia.
e) irreversibilidade do tempo.
6. Considere as proposições a seguir sobre
transformações gasosas.
I - Numa expansão isotérmica de um gás perfeito, sua
pressão aumenta.
II - Numa compressão isobárica de um gás perfeito, sua
temperatura absoluta aumenta.
III - Numa expansão adiabática de um gás perfeito, sua
temperatura absoluta diminui.
Pode-se afirmar que apenas
a) I é correta. d) I e II são corretas.
b) II é correta. e) II e III são corretas.
c) III é correta.
7. Com relação às transformações sofridas por um gás
perfeito, assinale a alternativa incorreta.
a) Na transformação adiabática, a variação de energia
cinética das moléculas é nula.
b) Na transformação isobárica, não há variação da pressão
do gás.
c) Na transformação isotérmica, a energia cinética média
das moléculas não se altera.
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d) Na transformação adiabática, não há troca de calor com
o meio exterior.
e) Na transformação isotérmica, há troca de calor com o
meio exterior.
8. Considere uma certa massa de um gás ideal em
equilíbrio termodinâmico. Numa primeira experiência,
faz-se o gás sofrer uma expansão isotérmica durante a
qual realiza um trabalho W e recebe 150J de calor do
meio externo. Numa segunda experiência, faz-se o gás
sofrer uma expansão adiabática, a partir das mesmas
condições iniciais, durante a qual ele realiza o mesmo
trabalho W.
Calcule a variação de energia interna ∆U do gás nessa
expansão adiabática.
9. Quando um gás ideal sofre uma expansão isotérmica,
a) a energia recebida pelo gás na forma de calor é igual ao
trabalho realizado pelo gás na expansão.
b) não troca energia na forma de calor com o meio
exterior.
c) não troca energia na forma de trabalho com o meio
exterior.
d) a energia recebida pelo gás na forma de calor é igual à
variação da energia interna do gás.
e) o trabalho realizado pelo gás é igual à variação da
energia interna do gás.
10. Um gás ideal sofre uma transformação: absorve 50cal
de energia na forma de calor e se expande realizando um
trabalho de 300J. Considerando 1cal=4,2J, a variação da