1. (Ufrs 2011) A figura abaixo apresenta o diagrama da presso
p(Pa) em funo do volume de um sistema termodinmico que sofre trs
transformaes sucessivas: XY, YZ e ZX.
O trabalho total realizado pelo sistema aps as trs transformaes
igual a a) 0. b) c) d) e) 2. (Udesc 2011) Um gs em uma cmara
fechada passa pelo ciclo termodinmico representado no diagrama p x
V da Figura.
O trabalho, em joules, realizado durante um ciclo : a) + 30 J b)
- 90 J c) + 90 J d) - 60 J e) - 30 J 3. (Ufsm 2011) A respeito dos
gases que se encontram em condies nas quais seu comportamento pode
ser considerado ideal, afirma-se queI. a grandeza que chamada de
temperatura proporcional energia cintica mdia das molculas.
II. a grandeza que chamada de presso a energia que as molculas
do gs transferem s paredes do recipiente que contm esse gs.
III. a energia interna do gs igual soma das energias cinticas
das molculas desse gs.
Est(o) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d)
apenas I e III. e) I, II e III. 4. (Ufu 2011) Certa quantidade de
gs ideal ocupa inicialmente um volume V0, presso p0 e temperatura
T0. Esse gs se expande temperatura constante e realiza trabalho
sobre o sistema, o qual representado nos grficos pela rea sob a
curva.
Assinale a alternativa que melhor representa a quantidade de
calor trocada com o meio. a) b) c) d)
5. (Ufpa 2011) Na madrugada de 12 de julho de 1884, no largo da
S em Belm, o paraense Julio Cezar Ribeiro de Souza comeou a encher
seu dirigvel Santa Maria de Belm, para validar, na prtica, o
sistema de navegao area por ele inventado. Devido a problemas na
produo do hidrognio, o processo foi suspenso s 11h da manh, antes
de se completar o enchimento do dirigvel. Nesse horrio, a intensa
radiao solar provoca o aquecimento do gs contido no balo. Assumindo
que o hidrognio no balo um gs ideal e que a partir das 11h tanto a
sua presso quanto seu nmero de moles permanecem constantes,
identifique qual dos grficos abaixo descreve acertadamente a variao
do volume V do balo, com relao variao da temperatura T, aps as 11h.
a) b) c) d) e) 6. (Ita 2011) A inverso temporal de qual dos
processos abaixo NO violaria a segunda lei de termodinmica? a) A
queda de um objeto de uma altura e subsequente parada no cho. b) O
movimento de um satlite ao redor da Terra. c) A freada brusca de um
carro em alta velocidade. d) O esfriamento de um objeto quente num
banho de gua fria. e) A troca de matria entre as duas estrelas de
um sistema binrio. 7. (Ufsm 2011) A inveno e a crescente utilizao
de mquinas trmicas, a partir da revoluo industrial, produziram, ao
longo de dois sculos, impactos ecolgicos de propores globais. Para
compreender o funcionamento das mquinas trmicas, necessrio estudar
os processos de expanso e compresso dos gases no seu interior. Em
certas condies, todos os gases apresentam, aproximadamente, o mesmo
comportamento. Nesse caso, so denominados gases ideais. Considere o
diagrama presso (P) x volume (V) para um gs ideal, sendo as curvas
isotermas.
Analise, ento, as afirmativas:
I. A energia interna do estado 1 maior do que a energia interna
do estado 2.
II. No processo 13, o gs no realiza trabalho contra a
vizinhana.
III. No processo 12, o gs recebe energia e tambm fornece energia
para a vizinhana.
Est(o) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d)
apenas II e III. e) I, II e III. 8. (Afa 2011) O diagrama abaixo
representa um ciclo realizado por um sistema termodinmico
constitudo por n mols de um gs ideal.
Sabendo-se que em cada segundo o sistema realiza 40 ciclos
iguais a este, correto afirmar que a(o) a) potncia desse sistema de
1600 W. b) trabalho realizado em cada ciclo - 40 J. c) quantidade
de calor trocada pelo gs com o ambiente em cada ciclo nula. d)
temperatura do gs menor no ponto C. 9. (Aman 2011) O grfico da
presso (P) em funo do volume (V) no desenho abaixo representa as
transformaes sofridas por um gs ideal. Do ponto A at o ponto B, o
gs sofre uma transformao isotrmica, do ponto B at o ponto C, sofre
uma transformao isobrica e do ponto C at o ponto A, sofre uma
transformao isovolumtrica. Considerando, e as temperaturas
absolutas do gs nos pontos A, B e C, respectivamente, pode-se
afirmar que: a) b) c) d) e) 10. (Uerj 2011) A bola utilizada em uma
partida de futebol uma esfera de dimetro interno igual a 20 cm.
Quando cheia, a bola apresenta, em seu interior, ar sob presso de
1,0 atm e temperatura de 27 C.
Considere= 3, R = 0,080 atm.L.mol-1.k-1 e, para o ar,
comportamento de gs ideal e massa molar igual a 30 g.mol-1.
No interior da bola cheia, a massa de ar, em gramas, corresponde
a: a) 2,5 b) 5,0 c) 7,5 d) 10,0 11. (Uesc 2011)
Considere 4,0mols de um gs ideal, inicialmente a 2,0C, que
descrevem um ciclo, conforme a figura. Sabendo-se que a constante
dos gases R = 0,082atm L/mol.K e 1,0atm = 1,0.105Pa,
a anlise da figura permite afirmar: a) O sistema apresenta a
energia interna mxima no ponto D. b) A temperatura da isoterma que
contm o ponto C igual a 27,0C. c) O sistema recebe, ao realizar a
compresso isotrmica, 86,01J de energia. d) O trabalho realizado
pelo gs, em cada ciclo, aproximadamente igual a 180,0W/s. e) O
sistema, ao realizar a expanso isobrica, apresenta a variao da
temperatura de 67,0K. 12. (Ufrs 2011) Um balo meteorolgico fechado
tem volume de ao nvel do mar, onde a presso atmosfrica de e a
temperatura de 27 C. Quando o balo atinge a altitude de 25 km na
atmosfera terrestre, a presso e a temperatura assumem,
respectivamente, os valores de e - 63 C.Considerando-se que o gs
contido no balo se comporta como um gs ideal, o volume do balo
nessa altitude de a) b) c) d) e) 13. (Ifsp 2011) No alto de uma
montanha a 8 C, um cilindro munido de um mbolo mvel de peso
desprezvel possui 1 litro de ar no seu interior. Ao lev-lo ao p da
montanha, cuja presso de 1 atmosfera, o volume do cilindro se reduz
a 900 cm3 e sua temperatura se eleva em 6 C. A presso no alto da
montanha aproximadamente, em atm, de a) 0,66. b) 0,77. c) 0,88. d)
0,99. e) 1,08. 14. (Udesc 2011) Uma dada massa gasosa, que est
limitada em um cilindro por um mbolo mvel, sofre as transformaes
representadas pelos seguintes grficos:
Assinale a alternativa que contm a correta classificao das trs
transformaes apresentadas acima. a) I. isovolumtrica / II. isobrica
/ III. isotrmica. b) I. isotrmica / II. isobrica / III.
isovolumtrica. c) I. isobrica / II. isovolumtrica / III. isotrmica.
d) I. isovolumtrica / II. isotrmica / III. isobrica. e) I. isobrica
/ II. isotrmica / III. isovolumtrica. 15. (Upe 2011) Um disco de
alumnio, inicialmente a uma temperatura T0, possui um furo
concntrico de raio R0. O disco sofre uma dilatao trmica
superficial, quando aquecido at uma temperatura T. Considerando que
o coeficiente de dilatao linear do alumnio constante durante a
variao de temperatura considerada e R o raio do furo do disco aps a
dilatao trmica, correto afirmar que a relao R/R0 expressa por a) b)
c) d) e) 16. (Uel 2011) Um retngulo formado por um fio de cobre e
outro de alumnio, como mostra a figura A. Sabendo-se que o
coeficiente de dilatao linear do cobre de 17 x 106 C1 e o do
alumnio de 24 x 106 C1, qual o valor do ngulo se a temperatura do
retngulo for elevada de 100 C, como est apresentado na figura B? a)
89,98 b) 30 c) 15 d) 0,02 e) 60 17. (Upe 2011) O equivalente
mecnico do calor pode ser avaliado pela experincia realizada por
James Prescott Joule (1818-1889), na qual se utiliza de um aparelho
em que um peso, ao descer, gira um conjunto de ps em um recipiente
com gua, como ilustrado na figura abaixo.
Um bloco de massa m cai de uma altura h, girando as ps que
aquecem uma amostra de gua de massa M. Admitindo-se que toda
energia da queda produza o aquecimento da gua, a expresso que
representa a variao de temperatura da amostra de gua
Dado: considere a acelerao da gravidade g e o calor especfico da
gua c. a) b) c) d) e) 18. (Ufu 2011) Para tentar descobrir com qual
material slido estava lidando, um cientista realizou a seguinte
experincia: em um calormetro de madeira de 5 kg e com paredes
adiabticas foram colocados 3 kg de gua. Aps certo tempo, a
temperatura medida foi de 10 C, a qual se manteve estabilizada.
Ento, o cientista retirou de um forno a 540 C uma amostra
desconhecida de 1,25 kg e a colocou dentro do calormetro. Aps um
tempo suficientemente longo, o cientista percebeu que a temperatura
do calormetro marcava 30 C e no se alterava (ver figura
abaixo).
MaterialCalor especfico
(cal/g.C)
gua1,00
Alumnio0,22
Chumbo0,12
Ferro0,11
Madeira0,42
Vidro0,16
Sem considerar as imperfeies dos aparatos experimentais e do
procedimento utilizado pelo cientista, assinale a alternativa que
indica qual elemento da tabela acima o cientista introduziu no
calormetro. a) Chumbo b) Alumnio c) Ferro d) Vidro 19. (Aman 2011)
A utilizao do termmetro, para a avaliao da temperatura de um
determinado corpo, possvel porque, aps algum tempo de contato entre
eles, ambos adquirem a mesma temperatura.
Neste caso, vlido dizer que eles atingem a (o) a) equilbrio
trmico. b) ponto de condensao. c) coeficiente de dilatao mximo. d)
mesma capacidade trmica. e) mesmo calor especfico. 20. (Aman 2011)
Para elevar a temperatura de 200 g de uma certa substncia, de calor
especfico igual a , de 20C para 50C, ser necessrio fornecer-lhe uma
quantidade de energia igual a: a) 120 cal b) 600 cal c) 900 cal d)
1800 cal e) 3600 cal 21. (Unesp 2011) Foi realizada uma experincia
em que se utilizava uma lmpada de incandescncia para, ao mesmo
tempo, aquecer 100 g de gua e 100 g de areia. Sabe-se que,
aproximadamente, 1 cal = 4 J e que o calor especfico da gua de 1
cal/g C e o da areia 0,2 cal/g C. Durante 1 hora, a gua e a areia
receberam a mesma quantidade de energia da lmpada, 3,6 kJ, e
verificou-se que a gua variou sua temperatura em 8 C e a areia em
30 C. Podemos afirmar que a gua e a areia, durante essa hora,
perderam, respectivamente, a quantidade de energia para o meio, em
kJ, igual a a) 0,4 e 3,0. b) 2,4 e 3,6. c) 0,4 e 1,2. d) 1,2 e 0,4.
e) 3,6 e 2,4. 22. (Unesp 2011) Uma bolsa trmica com 500 g de gua
temperatura inicial de 60 C empregada para tratamento da dor nas
costas de um paciente. Transcorrido um certo tempo desde o incio do
tratamento, a temperatura da gua contida na bolsa de 40 C.
Considerando que o calor especfico da gua 1 cal/(g.C), e supondo
que 60% do calor cedido pela gua foi absorvido pelo corpo do
paciente, a quantidade de calorias recebidas pelo paciente no
tratamento foi igual a a) 2 000. b) 4 000. c) 6 000. d) 8 000. e)
10 000. 23. (Uesc 2011) Considere uma barra de liga metlica, com
densidade linear de , submetida a uma variao de temperatura,
dilatando-se 3,0mm. Sabendo-se que o coeficiente de dilatao linear
e o calor especfico da liga so, respectivamente, iguais a e a , a
quantidade de calor absorvida pela barra nessa dilatao igual, em
cal, a a) 72,0 b) 80,0 c) 120,0 d) 132,0 e) 245,0 24. (Uftm 2011)
Dona Joana cozinheira e precisa de gua a 80 C para sua receita.
Como no tem um termmetro, decide misturar gua fria, que obtm de seu
filtro, a 25 C, com gua fervente. S no sabe em que proporo deve
fazer a mistura. Resolve, ento, pedir ajuda a seu filho, um
excelente aluno em fsica. Aps alguns clculos, em que levou em conta
o fato de morarem no litoral, e em que desprezou todas as possveis
perdas de calor, ele orienta sua me a misturar um copo de 200 mL de
gua do filtro com uma quantidade de gua fervente, em mL, igual a a)
800. b) 750. c) 625. d) 600. e) 550. 25. (Uel 2011) Um martelo de
massa M = 1, 2 kg, com velocidade de mdulo 6, 5 m/s, golpeia um
prego de massa m = 14 g e para, aps cada impacto. Considerando que
o prego absorve toda a energia das marteladas, uma estimativa do
aumento da temperatura do prego, gerado pelo impacto de dez
marteladas sucessivas, fornecer o valor aproximado de:
Dado:
Calor especfico do ferro c = 450J/kgC a) 40 C b) 57 C c) 15 K d)
57 K e) 15 F 26. (Ufrs 2011) Uma mesma quantidade de calor Q
fornecida a massas iguais de dois lquidos diferentes, 1 e 2.
Durante o aquecimento, os lquidos no alteram seu estado fsico e
seus calores especficos permanecem constantes, sendo tais que .
Na situao acima, os lquidos 1 e 2 sofrem, respectivamente,
variaes de temperatura e , tais que igual a a) b) c) d) e) 27.
(Unicamp simulado 2011) Na preparao caseira de um ch aconselha-se
aquecer a gua at um ponto prximo da fervura, retirar o aquecimento
e, em seguida, colocar as folhas da planta e tampar o recipiente.
As folhas devem ficar em processo de infuso por alguns minutos.Caso
o fogo seja mantido por mais tempo que o necessrio, a gua entrar em
ebulio. Considere que a potncia fornecida pelo fogo gua igual a 300
W, e que o calor latente de vaporizao da gua vale 2,25 x 103 J/g.
Mantendo-se o fogo com a gua em ebulio e o recipiente aberto, qual
a massa de gua que ir evaporar aps 10 minutos? a) 18 g. b) 54 g. c)
80 g. d) 133 g. 28. (Ufrs 2011) Uma amostra de uma substncia
encontra-se, inicialmente, no estado slido na temperatura . Passa,
ento, a receber calor at atingir a temperatura final , quando toda
a amostra j se transformou em vapor.
O grfico abaixo representa a variao da temperatura T da amostra
em funo da quantidade de calor Q por ela recebida.
Considere as seguintes afirmaes, referentes ao grfico.
I. e so, respectivamente, as temperaturas de fuso e de vaporizao
da substncia.
II. No intervalo X, coexistem os estados slido e lquido da
substncia.
III. No intervalo Y, coexistem os estados slido, lquido e gasoso
da substncia.
Quais esto corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III.
d) Apenas I e II. e) I, II e III. 29. (Ufpel 2011) Muitas pessoas
gostam de caf, mas no o apreciam muito quente e tm o hbito de
adicionar um pequeno cubo de gelo para resfri-lo rapidamente.
Deve-se considerar que a xcara tem capacidade trmica igual a 30
cal/C e contm inicialmente 120 g de caf (cujo calor especfico igual
ao da gua, 1 cal/g.C) a 100 C, e que essa xcara encontra-se em
equilbrio trmico com o lquido. Acrescentando-se uma pedra de gelo
de 10 g, inicialmente a 0 C, sendo que o calor latente de fuso do
gelo vale 80 cal/g, aps o gelo derreter e todo o sistema entrar em
equilbrio trmico, desprezando-se as perdas de calor para o
ambiente, a temperatura do caf ser igual a a) 86,15 C. b) 88,75 C.
c) 93,75 C. d) 95,35 C. 30. (Uff 2011) Quando se retira uma garrafa
de vidro com gua de uma geladeira, depois de ela ter ficado l por
algum tempo, veem-se gotas dgua se formando na superfcie externa da
garrafa.
Isso acontece graas, principalmente, a) condensao do vapor de
gua dissolvido no ar ao encontrar uma superfcie temperatura mais
baixa. b) diferena de presso, que maior no interior da garrafa e
que empurra a gua para seu exterior. c) porosidade do vidro, que
permite a passagem de gua do interior da garrafa para sua superfcie
externa. d) diferena de densidade entre a gua no interior da
garrafa e a gua dissolvida no ar, que provocada pela diferena de
temperaturas. e) conduo de calor atravs do vidro, facilitada por
sua porosidade. 31. (Uel 2011) Um meteoro de ferro totalmente
fundido quando penetra na atmosfera terrestre. Se a temperatura
inicial do meteoro de 125 C antes de atingir a atmosfera, qual deve
ser sua velocidade mnima antes de entrar na atmosfera
terrestre?
Dados:
Calor especfico do ferro c = 450J/kgC
Calor latente de fuso do ferro Lf = 2, 89 x 105J/kg a) 1,53 km/h
b) 3500 km/h c) 5300 km/h d) 1,53 m/s e) 3,5 m/s 32. (Ifsp 2011) Um
estudante de fsica, ao nvel do mar, possui um aquecedor de imerso
de 420 W de potncia e o coloca dentro de uma panela contendo 2
litros de gua a 20C. Supondo que 80% da energia dissipada seja
absorvida pela gua, o intervalo de tempo necessrio para que 20%
dessa gua seja vaporizada ser aproximadamente deDados:
calor especfico da gua: 1,0 cal/gC
Calor Latente de vaporizao da gua: 540 cal/g
Densidade absoluta da gua: 1,0 kg/L
1 cal = 4,2 J a) 1 h e 13 minutos. b) 1 h e 18 minutos. c) 1 h e
25 minutos. d) 1 h e 30 minutos. e) 2 h e 10 minutos. 33.
(Unimontes 2011) Duas barras metlicas de comprimentos L1 e L2, de
materiais diferentes, esto acopladas (ver figura abaixo). A barra
de comprimento L1 possui condutividade trmica k1, e a barra de
comprimento L2 possui condutividade trmica k2, sendo k1 > k2. As
duas extremidades so mantidas a temperaturas fixas e diferentes, T1
e T2. Considere as trs sees retas destacadas na figura. A seo reta
1 est na barra 1; a 2, na barra 2; a 3, na interface ou regio de
acoplamento das barras.
Pode-se afirmar corretamente que a) o fluxo de calor na seo reta
1 maior que o fluxo de calor na seo reta 2. b) o fluxo de calor na
seo reta 2 maior que o fluxo de calor na seo reta 1. c) o fluxo de
calor na interface nulo. d) o fluxo de calor o mesmo em qualquer
uma das trs sees retas. 34. (Ufsm 2011) As plantas e os animais que
vivem num ecossistema dependem uns dos outros, do solo, da gua e
das trocas de energia para sobreviverem. Um processo importante de
troca de energia chamado de calor.
Analise, ento, as afirmativas:I. Ondas eletromagnticas na regio
do infravermelho so chamadas de calor por radiao.
II. Ocorre calor por conveco, quando se estabelecem, num fluido,
correntes causadas por diferenas de temperatura.
III. Calor por conduo pode ocorrer em slidos, lquidos, gases e,
tambm, no vcuo.
Est(o) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d)
apenas I e II. e) apenas II e III. 35. (Afa 2011) Quando usamos um
termmetro clnico de mercrio para medir a nossa temperatura,
esperamos um certo tempo para que o mesmo possa indicar a
temperatura correta do nosso corpo. Com base nisso, analise as
proposies a seguir.
I. Ao indicar a temperatura do nosso corpo, o termmetro entra em
equilbrio trmico com ele, o que demora algum tempo para
acontecer.
II. Inicialmente, a indicao do termmetro ir baixar, pois o vidro
transmite mal o calor e se aquece primeiro que o mercrio, o tubo
capilar de vidro se dilata e o nvel do lquido desce.
III. Aps algum tempo, como o mercrio se dilata mais que o vidro
do tubo, a indicao comea a subir at estabilizar, quando o termmetro
indica a temperatura do nosso corpo.
Podemos afirmar que so corretas as afirmativas a) I e II apenas.
b) I e III apenas. c) II e III apenas. d) I, II e III. 36. (Afa
2011) Com base nos processos de transmisso de calor, analise as
proposies a seguir.
I. A serragem melhor isolante trmico do que a madeira, da qual
foi retirada, porque entre as partculas de madeira da serragem
existe ar, que um isolante trmico melhor que a madeira.
II. Se a superfcie de um lago estiver congelada, a maior
temperatura que a camada de gua do fundo poder atingir 2 C.
III. O interior de uma estufa de plantas mais quente que o
exterior, porque a energia solar que atravessa o vidro na forma de
raios infravermelhos parcialmente absorvida pelas plantas e demais
corpos presentes e depois emitida por eles na forma de raios
ultravioletas que no atravessam o vidro, aquecendo assim o interior
da estufa.
IV. Durante o dia, sob as tnicas claras que refletem boa parte
da energia do sol, os bedunos no deserto usam roupa de l, para
minimizar as trocas de calor com o ambiente.
So verdadeiras apenas as proposies a) I e II. b) I e IV. c) II e
III. d) III e IV. TEXTO PARA AS PRXIMAS 2 QUESTES: Em abril de
2010, erupes vulcnicas na Islndia paralisaram aeroportos em vrios
pases da Europa. Alm do risco da falta de visibilidade, as cinzas
dos vulces podem afetar os motores dos avies, pois contm materiais
que se fixam nas ps de sada, causando problemas no funcionamento do
motor a jato. 37. (Unicamp 2011) Uma erupo vulcnica pode ser
entendida como resultante da ascenso do magma que contm gases
dissolvidos, a presses e temperaturas elevadas. Esta mistura
apresenta aspectos diferentes ao longo do percurso, podendo ser
esquematicamente representada pela figura a seguir, onde a colorao
escura indica o magma e os discos de colorao clara indicam o
gs.
Segundo essa figura, pode-se depreender que a) as exploses nas
erupes vulcnicas se devem, na realidade, expanso de bolhas de gs.
b) a expanso dos gases prximos superfcie se deve diminuio da
temperatura do magma. c) a ascenso do magma facilitada pelo aumento
da presso sobre o gs, o que dificulta a expanso das bolhas. d) a
densidade aparente do magma prximo cratera do vulco maior que nas
regies mais profundas do vulco, o que facilita sua subida. 38.
(Unicamp 2011) Considere que o calor especfico de um material
presente nas cinzas seja c = 0,8 J/g0C . Supondo que esse material
entra na turbina a 200C, a energia cedida a uma massa m = 5g do
material para que ele atinja uma temperatura de 8800C igual a a)
220 J. b) 1000 J. c) 4600 J. d) 3600 J. TEXTO PARA A PRXIMA QUESTO:
Equipe de cientistas descobre o primeiro exoplaneta habitvel
O primeiro exoplaneta habitvel foi encontrado depois de
observaes que duraram 11 anos, utilizando uma mistura de tcnicas
avanadas e telescpios convencionais. A equipe descobriu mais dois
exoplanetas orbitando em volta da estrela Gliese 581.
O mais interessante dos dois exoplanetas descobertos o Gliese
581g, com uma massa trs vezes superior da Terra e um perodo orbital
(tempo que o planeta leva para dar uma volta completa em torno de
sua estrela) inferior a 37 dias. O raio da rbita do Gliese 581g
igual 20% do raio da rbita da Terra, enquanto sua velocidade
orbital 50% maior que a velocidade orbital da Terra. O Gliese 581g
est "preso" estrela, o que significa que um lado do planeta recebe
luz constantemente, enquanto o outro de perptua escurido. A zona
mais habitvel na superfcie do exoplaneta seria a linha entre a
sombra e a luz, com temperaturas caindo em direo sombra e subindo
em direo luz. A temperatura mdia varia entre -31C e -12C, mas as
temperaturas reais podem ser muito maiores na regio de frente para
a estrela (at 70 C) e muito menores na regio contrria (at -40C). A
gravidade no Gleise 581g semelhante da Terra, o que significa que
um ser humano conseguiria andar sem dificuldades.
Os cientistas acreditam que o nmero de exoplanetas
potencialmente habitveis na Via Lctea pode chegar a 20%, dada a
facilidade com que Gliese 581g foi descoberto. Se fossem raros,
dizem os astrnomos, eles no teriam encontrado um to rpido e to
prximo. No entanto, ainda vai demorar muito at que o homem consiga
sair da Terra e comece a colonizar outros planetas fora do sistema
solar.
Texto adaptado de artigo da Revista VEJA, Edio 2185, ano 43, n
40 de 06 de outubro de 2010. 39. (Uft 2011) Suponha que uma mquina
de Carnot seja construda utilizando como fonte fria o lado do
planeta Gliese 581g que nunca recebe luz e como fonte quente o lado
que sempre recebe luz. A temperatura da fonte fria Tf = -40C e da
fonte quente Tq = 70C. A cada ciclo a mquina retira da fonte quente
1000J de calor.
Considerando que a mquina trabalha com um gs ideal, leia os
itens abaixo:
I. A mquina pode ser representada por um ciclo com duas
transformaes adiabticas reversveis e duas transformaes isotrmicas
reversveis.
II. Se o ciclo desta mquina consiste de uma expanso isotrmica,
uma expanso adiabtica, uma compresso isotrmica e uma compresso
adiabtica, respectivamente, ento ocorre transformao de calor em
trabalho til.
III. O rendimento da mquina maior do que 40%.
IV. A cada ciclo uma quantidade de calor maior que 700J
rejeitada para a fonte fria.
Marque a opo correta: a) I e III so verdadeiras. b) I e II so
verdadeiras. c) I e IV so verdadeiras. d) III e IV so verdadeiras.
e) II e IV so verdadeiras. TEXTO PARA AS PRXIMAS 2 QUESTES: Analise
a figura a seguir e responda.
40. (Uel 2011) Com referncia figura, assinale a alternativa que
apresenta, correta e respectivamente, o valor da quantidade de
calor Q para o caminho cda e o valor da energia interna Ua Uc. a) Q
= 25J e Ua Uc = 28J b) Q = 52J e Ua Uc = 82J c) Q = 57J e Ua Uc =
15 d) Q = 45J e Ua Uc = 15 e) Q = 52J e Ua Uc = 28 41. (Uel 2011) A
figura apresenta trs possveis transformaes de fase de um gs, desde
o estado a at o estado c. Na transformao de a at c, ao longo do
caminho curvo do diagrama PV, o trabalho realizado pelo gs de W =
35J e o calor absorvido pelo gs Q = 63J. Ao longo do caminho abc, o
trabalho realizado pelo gs de W = 48J.
Com base na figura, no enunciado e nos conhecimentos sobre o
assunto, considere as afirmativas a seguir.
I. Para o caminho abc, a quantidade de calor Q absorvida pelo gs
vale 76J.
II. Se a presso Pc = Pb, o trabalho W para o caminho cda vale
14J.
III. Se a diferena de energia interna Ud Uc = 15J, a quantidade
de calor Q cedida para o caminho da vale 15J.IV. Se a diferena de
energia interna Ud Uc = 5J, a quantidade de calor Q cedida para o
caminho da vale 23J.
Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e II
so corretas. b) Somente as afirmativas I e IV so corretas. c)
Somente as afirmativas III e IV so corretas. Somente as afirmativas
I, II e III so corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV so
corretas. 42. (Fgvrj 2010) Ao realizar um trabalho de 80 mil
calorias, um sistema termodinmico recebeu 60 mil calorias.
Pode-se afirmar que, nesse processo, a energia interna desse
sistema a) aumentou 20 mil calorias. b) diminuiu 20 mil calorias.
c) aumentou 60 mil calorias. d) diminuiu 80 mil calorias. e) se
conservou. 43. (Ufc 2010) Dois sistemas termodinmicos completamente
isolados esto separados entre si por uma parede diatrmica (que
permite a passagem de energia), impermevel (que no permite o fluxo
de partculas) e fixa. No equilbrio termodinmico, tais sistemas so
caracterizados por apresentarem: a) mesma energia e mesma
temperatura. b) diferentes energias e mesma temperatura. c) mesma
energia e diferentes temperaturas. d) energia igual a zero e mesma
temperatura. e) diferentes energias e diferentes temperaturas. 44.
(Ufla 2010) O diagrama PV mostrado a seguir ilustra dois processos
termodinmicos: 1 ABC e 2 ADC, em que um gs ideal levado de um
estado A para outro C. considerando V2 = 2V1 e P2 = 4P1, CORRETO
afirmar: a) O trabalho realizado pelo gs ao longo do processo ADC
maior do que o trabalho realizado ao longo do processo ABC. b) A
energia interna do gs maior no estado B. c) O trabalho realizado
pelo gs ao longo do processo ABC 4 P1V1. d) A razo TA/TB, em que TA
e TB representam as temperaturas do gs nos estados A e B, 1/8. 45.
(Uece 2010) Pode-se afirmar corretamente que a energia interna de
um sistema constitudo por um gs ideal a) diminui em uma expanso
isotrmica. b) aumenta em uma expanso adiabtica. c) diminui em uma
expanso livre. d) aumenta em uma expanso isobrica. 46. (Ufop 2010)
Na figura seguinte, indicado um sistema termodinmico com processo
cclico. O ciclo constitudo por duas curvas fechadas, a malha I e a
malha II.
correto afirmar: a) Durante um ciclo completo, o sistema no
realiza trabalho. b) O sistema realiza trabalho positivo na malha
I. c) O sistema libera calor na malha II. d) Durante um ciclo
completo, a variao da energia interna nula. 47. (Upe 2010) No
diagrama PV, a seguir, est representada uma srie de processos
termodinmicos. No processo ab, 250 J de calor so fornecidos ao
sistema, e, no processo bd, 600 J de calor so fornecidos ao
sistema.
Analise as afirmaes que se seguem.
I. O trabalho realizado no processo ab nulo.
II. A variao de energia interna no processo ab 320 J.
III. A variao de energia interna no processo abd 610 J.
IV. A variao de energia interna no processo acd 560 J.
CORRETO afirmar que apenas as(a) afirmaes(o) a) II e IV esto
corretas. b) IV est correta. c) I e III esto corretas. d) III e IV
esto corretas. e) II e III esto corretas. 48. (Ufv 2010) A figura a
seguir ilustra um processo termodinmico em um gs. Sabendo que
durante o processo ABC a variao da energia interna do gs foi igual
a U e que o trabalho realizado pelo gs no processo BC foi igual a
W, ento a quantidade de calor transferida ao gs no processo ABC
foi:
a) U + VA (PA PC) + W b) U + PA (VB VA) W c) U + VC (PA PC) + W
d) U + PA (VB VA) + W 49. (Upe 2010) O diagrama PV para uma
determinada amostra de gs est representado na figura a seguir. Se o
sistema levado do estado a para o estado b, ao longo do percurso
acb, fornece-se a ele uma quantidade de calor igual a 100 cal, e
ele realiza um trabalho de 40 cal. Se, por meio do percurso adb, o
calor fornecido de 72 cal, ento o trabalho realizado vale em cal:
a) 28 b) 60 c) 12 d) 40 e) 24 50. (Unemat 2010) O grfico abaixo
mostra a variao da energia interna de um gs ideal que sofreu uma
transformao presso constante de P = 120 N/m2. A quantidade de calor
recebida pelo gs durante o processo foi de 800 joules.
Com os dados, pode-se dizer que a variao da energia interna que
este gs sofreu foi de: a) 560 joules. b) 260 joules. c) 300 joules.
d) 480 joules. e) 580 joules. 51. (Ufu 2010) Um botijo de cozinha
contm gs sob alta presso. Ao abrirmos esse botijo, percebemos que o
gs escapa rapidamente para a atmosfera. Como esse processo muito
rpido, podemos consider-lo como um processo adiabtico.
Considerando que a primeira lei da termodinmica dada por U = Q -
W, onde U a variao da energia interna do gs, Q a energia
transferida na forma de calor e W o trabalho realizado pelo gs,
correto afirmar que: a) A presso do gs aumentou e a temperatura
diminuiu. b) O trabalho realizado pelo gs foi positivo e a
temperatura do gs no variou. c) O trabalho realizado pelo gs foi
positivo e a temperatura do gs diminuiu. d) A presso do gs aumentou
e o trabalho realizado foi negativo. 52. (Ufal 2010) A cada ciclo
de funcionamento, o motor de um certo automvel retira 40 kJ do
compartimento da fonte quente, onde se d a queima do combustvel, e
realiza 10 kJ de trabalho. Sabendo que parte do calor retirado da
fonte quente dispensado para o ambiente (fonte fria) a uma
temperatura de 27 C, qual seria a temperatura no compartimento da
fonte quente se esse motor operasse segundo o ciclo de Carnot?
Dado: considere que as temperaturas em graus centgrados, TC, e
Kelvin, TK, se relacionam atravs da expresso TC = TK 273. a) 127 C
b) 177 C c) 227 C d) 277 C e) 377 C 53. (Udesc 2010) No diagrama p
x V a seguir, est representado o ciclo termodinmico da mquina de
Carnot, considerada ideal porque tem o maior rendimento entre as
mquinas trmicas. O sistema recebe calor da fonte quente temperatura
T1 e transfere calor para a fonte fria temperatura T2.
Com relao s transformaes termodinmicas que constituem esse
ciclo, correto afirmar que o sistema passa por uma: a) expanso
adiabtica entre os estados b e d (b d). b) expanso isovolumtica
entre os estados b e c (b c). c) compresso isobrica entre os
estados c e d (c d). d) expanso isotrmica entre os estados a e b (a
b). e) compresso isotrmica entre os estados d e a (d a). 54. (Ita
2010) Uma mquina trmica opera segundo o ciclo JKLMJ mostrado no
diagrama T-S da figura.
Pode-se afirmar que a) processo JK corresponde a uma compresso
isotrmica. b) o trabalho realizado pela mquina em um ciclo W = (T2
T1)(S2 S1). c) o rendimento da maquina dado por . d) durante o
processo LM, uma quantidade de calor QLM = T1(S2 S1) absorvida pelo
sistema. e) outra mquina trmica que opere entre T2 e T1 poderia
eventualmente possuir um rendimento maior que a desta. 55. (Pucrs
2010) Para responder a questo, considere o texto e o grfico, o qual
relaciona o rendimento de uma mquina de Carnot e a razo T2/T1 das
temperaturas em que opera a mquina.
O ciclo de Carnot um ciclo termodinmico especial, pois uma
mquina trmica que opera de acordo com este ciclo entre duas
temperaturas T1 e T2, com T1 maior do que T2, obtm o mximo
rendimento possvel. O rendimento r de uma mquina trmica definido
como a razo entre o trabalho lquido que o fluido da mquina executa
e o calor que absorve do reservatrio temperatura T1.
Pode-se concluir, pelo grfico e pelas leis da termodinmica, que
o rendimento da mquina de Carnot aumenta quando a razo T2/T1
diminui, a) alcanando 100% quando T2 vale 0C. b) alcanando 100%
quando T1 muito maior do que T2. c) alcanando 100% quando a
diferena entre T1 e T2 muito pequena. d) mas s alcana 100% porque
representa o ciclo ideal. e) mas nunca alcana 100%. 56. (Ufu 2010)
Em relao Primeira e Segunda Lei da Termodinmica, correto afirmar
que: a) Na expanso isotrmica de um gs ideal monoatmico, a
temperatura permanece constante e, de acordo com a primeira lei da
termodinmica, a variao da energia nula. Desse modo, o calor
absorvido convertido completamente em trabalho. Entretanto, pode-se
afirmar que a segunda lei da termodinmica no violada porque o
sistema no est isolado. b) Na expanso isotrmica de um gs ideal
monoatmico, a temperatura permanece constante e, de acordo com a
primeira lei da termodinmica, a variao da energia nula. Desse modo,
o calor absorvido convertido completamente em trabalho e pode-se
afirmar que a segunda lei da termodinmica violada, uma vez que esse
um sistema isolado. c) Na expanso adiabtica de um gs ideal
monoatmico, a temperatura permanece constante e, de acordo com a
primeira lei da termodinmica, a variao da energia nula. Desse modo,
o calor absorvido convertido completamente em trabalho e,
considerando que esse no um sistema isolado, pode-se afirmar que a
segunda lei da termodinmica violada. d) Na expanso isotrmica de um
gs ideal monoatmico, a temperatura permanece constante e, de acordo
com a segunda lei da termodinmica, a variao da energia nula. Desse
modo, o calor absorvido convertido completamente em trabalho.
Entretanto, pode-se afirmar que a primeira lei da termodinmica no
violada, porque o sistema no est isolado. 57. (Ufrgs 2010) Assinale
a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto a
seguir, na ordem em que aparecem.
A figura a seguir representa simplificadamente o diagrama pV,
sendo p dada em atm e V dado em I, para um ciclo de uma mquina
trmica que opera com um gs ideal. Considere que, durante o percurso
ABCD, o nmero de partculas do gs permanece constante, e que, para
esse gs, a razo entre o calor especfico a presso constante (cP) e o
calor especfico a volume constante (cv) cp/cv = 5/3.
As etapas AB e CD do ciclo representado na figura so
processos............... . Sendo assim,............... troca de
................ entre a mquina trmica e o ambiente. a)
isotrmicos-h-trabalho b) isotrmicos- no h-trabalho c) adiabticos-no
h-calor d) adiabticos-h-calor e) adiabticos-no h-trabalho 58.
(Pucrs 2010) O ciclo Otto um ciclo termodinmico constitudo por dois
processos adiabticos e dois processos isovolumtricos, como mostra o
grfico que segue.
Num motor que opera segundo este ciclo, um pisto inicialmente na
posio correspondente ao mximo volume, estado 1, comprime o ar at
que atinja o volume mnimo, estado 2. Ento ocorre a combusto,
resultando em um sbito aumento da presso enquanto o volume
permanece constante, levando o ar ao estado 3. O processo que segue
a ejeo de potncia quando o ar expande adiabaticamente para o estado
4. No processo final, calor transferido para a vizinhana e o ciclo
completado.
A partir das informaes obtidas pela anlise do grfico
representativo do ciclo Otto e de acordo com as leis da
termodinmica, correto afirmar que: a) o calor lquido trocado no
ciclo nulo, visto que a temperatura final igual temperatura
inicial. b) o sistema realiza um trabalho lquido nulo durante o
ciclo, pois o volume final igual ao volume inicial. c) o trabalho
realizado no processo de compresso adiabtica maior do que o
realizado no processo de expanso adiabtica. d) o sistema absorve
calor durante a compresso adiabtica e rejeita calor durante a
expanso adiabtica. e) a variao da energia interna no ciclo zero,
porque o estado final igual ao estado inicial. 59. (Uece 2010) No
diagrama P-V a seguir, quatro processos termodinmicos cclicos
executados por um gs, com seus respectivos estados iniciais, esto
representados. O processo no qual o trabalho resultante, realizado
pelo gs menor o a) I. b) J. c) K. d) L. 60. (Ufla 2010) O ciclo da
Carnot constitudo de duas transformaes isotrmicas a temperaturas T1
e T2 e duas transformaes adiabticas. Considere o diagrama P x V a
seguir e o sentido do ciclo ABCDA. CORRETO afirmar: a) As variaes
da energia interna U nos processos BC e DA so nulas. b) As variaes
da energia interna U nos processos AB e CD so nulas. c) a
temperatura associada ao processo isotrmico AB menor do que a
temperatura associada ao processo isotrmico CD. d) Ao final do
ciclo ABCDA, o trabalho realizado igual variao da energia interna U
de ciclo. 61. (Pucrj 2010) Uma quantidade de ar sofre uma compresso
adiabtica, ou seja pV7/5 = constante, onde p a presso e V o volume
do gs. O volume diminui por um fator de 1/32 durante essa
compresso. De quanto variou a presso? a) Diminuiu 16 vezes. b)
Aumentou 32 vezes. c) Aumentou 64 vezes. d) Aumentou 128 vezes. e)
Diminuiu 32 vezes. 62. (Ufrgs 2010) Considere as afirmaes a seguir,
sobre gases ideais.
I. A constante R presente na equao de estado de gases pV = nRT
tem o mesmo valor para todos os gases ideais.
II. Volumes iguais de gases ideais diferentes, mesma temperatura
e presso, contm o mesmo nmero de molculas.
III. A energia cintica mdia das molculas de um gs ideal
diretamente proporcional temperatura absoluta do gs.
Quais esto corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III.
d) Apenas I e II. e) I, II e III. 63. (Ufal 2010) Um gs ideal
possui, inicialmente, volume V0 e encontra-se sob uma presso p0. O
gs passa por uma transformao isotrmica, ao final da qual o seu
volume torna-se igual a V0/2. Em seguida, o gs passa por uma
transformao isobrica, aps a qual seu volume 2V0. Denotando a
temperatura absoluta inicial do gs por T0, a sua temperatura
absoluta ao final das duas transformaes igual a: a) T0/4 b) T0/2 c)
T0 d) 2T0 e) 4T0 64. (Pucrj 2010) Seja um mol de um gs ideal a uma
temperatura de 400 K e presso atmosfrica po. Esse gs passa por uma
expanso isobrica at dobrar seu volume. Em seguida, esse gs passa
por uma compresso isotrmica at voltar a seu volume original. Qual a
presso ao final dos dois processos? a) 0,5 po b) 1,0 po c) 2,0 po
d) 5,0 po e) 10,0 po 65. (Ufla 2010) Duas barras metlicas A e B de
um mesmo material e a uma mesma temperatura inicial tm comprimento
L0A e L0B = 3 L0A. A seguir, variase a temperatura da barra A de
TA, o que faz a barra A sofrer uma variao de dilatao LA. Para que a
barra B sofra a mesma variao de comprimento da barra A, devese
variar a temperatura da barra B, TB de a) 3 TA b) c) TA d) 66.
(Ufla 2010) Uma barra metlica de um material experimental,
temperatura TA, tem comprimento LA. Quando essa barra aquecida
temperatura TB, sendo TB > TA, tem comprimento LB = 1,331 LA.
Sabe-se que a cada aumento de temperatura de 20K, a barra aumenta
seu comprimento em 10%. Ento, CORRETO afirmar que a diferena de
temperatura TB TA a) 55K b) 50K c) 65K d) 60K 67. (Uece 2010) Um
ferreiro deseja colocar um anel de ao ao redor de uma roda de
madeira de 1,200 m de dimetro. O dimetro interno do anel de ao
1,198 m. Sem o anel ambos esto inicialmente temperatura ambiente de
28 C. A que temperatura necessrio aquecer o anel de ao para que ele
encaixe exatamente na roda de madeira?
(OBS.: Use = 1,1 x 10-5 C-1 para o ao). a) 180 oC. b) 190 oC. c)
290 oC. d) 480 oC. 68. (Mackenzie 2010) Uma placa de alumnio
(coeficiente de dilatao linear do alumnio = 2.10-5 C-1), com 2,4 m2
de rea temperatura de 20 C, foi aquecido 176 F. O aumento de rea da
placa foi de a) 24 cm2 b) 48 cm2 c) 96 cm2 d) 120 cm2 e) 144 cm2
69. (Ita 2010) Um quadro quadrado de lado e massa m, feito de um
material de coeficiente de dilatao superficial , e pendurado no
pino O por uma corda inextensvel, de massa desprezvel, com as
extremidades fixadas no meio das arestas laterais do quadro,
conforme a figura. A fora de trao mxima que a corda pode suportar
F. A seguir, o quadro e submetido a uma variao de temperatura T,
dilatando. Considerando desprezvel a variao no comprimento da corda
devida dilatao, podemos afirmar que o comprimento mnimo da corda
para que o quadro possa ser pendurado com segurana dado por
a) . b) . c) . d) . e) . 70. (Udesc 2010) A tabela abaixo
apresenta uma relao de substncias e os seus respectivos valores de
coeficiente de dilatao linear e condutividade trmica, ambos medidos
temperatura de 20 C.SubstnciaCoeficiente de Dilatao
Linear (10-6 C-1)
Condutividade Trmica
(W / mK))
Gelo512
Chumbo2935
Alumnio24240
Cobre17400
Concreto120,8
Vidro Comum90,7
Assinale a alternativa correta, tomando como base as informaes
acima. a) Barras do mesmo comprimento dos metais listados na tabela
sofrero dilataes iguais, quando submetidas a uma variao de
temperatura de 20 C. b) A condutividade trmica das substncias
permanece constante, independentemente da temperatura em que estas
se encontram. c) Substncias que possuem maior condutividade trmica
tambm apresentam maiores coeficientes de dilatao. d) Dentre as
substncias listadas na tabela, o cobre a melhor opo para fazer
isolamentos trmicos. e) Duas chapas de dimenses iguais, uma de
alumnio e outra de concreto, so submetidas mesma variao de
temperatura. Constata-se ento que a variao de dilatao superficial
da chapa de alumnio duas vezes maior que a da chapa de concreto.
71. (Mackenzie 2010) Uma chapa metlica de rea 1 m2, ao sofrer certo
aquecimento, dilata de 0,36 mm2. Com a mesma variao de temperatura,
um cubo de mesmo material, com volume inicial de 1 dm3, dilatar a)
0,72 mm3 b) 0,54 mm3 c) 0,36 mm3 d) 0,27 mm3 e) 0,18 mm3 72. (Unesp
2010) Nos ltimos anos temos sido alertados sobre o aquecimento
global. Estima-se que, mantendo-se as atuais taxas de aquecimento
do planeta, haver uma elevao do nvel do mar causada, inclusive,
pela expanso trmica, causando inundao em algumas regies costeiras.
Supondo, hipoteticamente, os oceanos como sistemas fechados e
considerando que o coeficiente de dilatao volumtrica da gua
aproximadamente 2 x 104 C1 e que a profundidade mdia dos oceanos de
4 km, um aquecimento global de 1 C elevaria o nvel do mar, devido
expanso trmica, em, aproximadamente, a) 0,3 m. b) 0,5 m. c) 0,8 m.
d) 1,1 m. e) 1,7 m. 73. (Pucrs 2010) As variaes de volume de certa
quantidade de gua e do volume interno de um recipiente em funo da
temperatura foram medidas separadamente e esto representadas no
grfico abaixo, respectivamente, pela linha contnua (gua) e pela
linha tracejada (recipiente).
Estudantes, analisando os dados apresentados no grfico, e
supondo que a gua seja colocada dentro do recipiente, fizeram as
seguintes previses:
I. O recipiente estar completamente cheio de gua, sem haver
derramamento, apenas quando a temperatura for 4C.
II. A gua transbordar apenas se sua temperatura e a do
recipiente assumirem simultaneamente valores acima de 4C.
III. A gua transbordar se sua temperatura e a do recipiente
assumirem simultaneamente valores acima de 4C ou se assumirem
simultaneamente valores abaixo de 4C.
A(s) afirmativa(s) correta(s) /so: a) I, apenas. b) I e II,
apenas. c) I e III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III.
74. (Pucrs 2010) Para responder a questo, leia as informaes a
seguir e analise as afirmativas.
Pensando em tomar chimarro, um gacho usa um ebulidor (ou
resistncia eltrica) para aquecer 1,0 kg de gua, de 30 oC at 80 oC.
O ebulidor foi conectado a uma tenso de 100 V. O processo de
aquecimento acontece em 10 minutos. Considera-se que o calor
especfico da gua 4,2 x 103 J/kgoC.
Sobre o processo descrito acima, afirma-se:
I. A energia absorvida pela gua no processo de 2,1 x 105 J.
II. Desprezando quaisquer trocas de energia, a no ser as que
ocorrem entre a gua e o ebulidor, a potncia eltrica requerida pelo
ebulidor de 2,1 x 104 W.
III. A resistncia eltrica do ebulidor maior do que 2,5 x
101.
A(s) afirmativa(s) correta(s) /so a) II, apenas. b) I e II,
apenas. c) I e III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III.
75. (Mackenzie 2010) Paulo comprou um aquecedor eltrico, de
especificaes 5 000 W 220 V, provido de um reservatrio de volume 100
litros. Seu rendimento 80 %. Estando completamente cheio com gua e
ligado corretamente, o tempo necessrio para se aquecer essa gua de
20 C
Dados: massa especfica da gua = 1 g/cm3; calor especfico da gua
= 1 cal/(g.C) e 1 cal = 4,2 J a) 15 minutos b) 28 minutos c) 35
minutos d) 45 minutos e) 90 minutos 76. (Uftm 2010) Aps um
carpinteiro enterrar um enorme prego de ferro em uma viga de
peroba, verifica-se que a temperatura do mesmo elevou-se em 10
C.
Dados: calor especfico do ferro = 0,1 cal/(g C)
massa do prego = 50 g
1 cal = 4,2 J
Admitindo que 60% da energia transferida pelo martelo tenha
acarretado a elevao da temperatura do prego e, considerando que o
carpinteiro tenha desferido 50 golpes com seu martelo sobre o
prego, a energia mdia, em joules, transferida em cada martelada :
a) 10. b) 9. c) 8. d) 7. e) 6. 77. (Unesp 2010) As pontes de
hidrognio entre molculas de gua so mais fracas que a ligao
covalente entre o tomo de oxignio e os tomos de hidrognio. No
entanto, o nmero de ligaes de hidrognio to grande (bilhes de
molculas em uma nica gota de gua) que estas exercem grande
influncia sobre as propriedades da gua, como, por exemplo, os altos
valores do calor especfico, do calor de vaporizao e de solidificao
da gua. Os altos valores do calor especfico e do calor de vaporizao
da gua so fundamentais no processo de regulao de temperatura do
corpo humano. O corpo humano dissipa energia, sob atividade normal
por meio do metabolismo, equivalente a uma lmpada de 100 W.
Se em uma pessoa de massa 60 kg todos os mecanismos de regulao
de temperatura parassem de funcionar, haveria um aumento de
temperatura de seu corpo. Supondo que todo o corpo feito de gua, em
quanto tempo, aproximadamente, essa pessoa teria a temperatura de
seu corpo elevada em 5 C?
Dado: calor especfico da gua 4,2 x 103 J/kgC. a) 1,5 h. b) 2,0
h. c) 3,5 h. d) 4,0 h. e) 5,5 h. 78. (Fgv 2010) A primeira coisa
que o vendedor de churros providencia o aquecimento dos 4 litros de
leo de fritura que cabem em sua fritadeira. A partir de 20 C,
levam-se 12 minutos para que a temperatura do leo chegue a 200 C,
aquecimento obtido por um nico queimador (boca de fogo), de fluxo
constante, instalado em seu carrinho. Admitindo que 80% do calor
proveniente do queimador seja efetivamente utilizado no aquecimento
do leo, pode-se determinar que o fluxo de energia trmica
proveniente desse pequeno fogo, em kcal/h, , aproximadamente,
Dados: densidade do leo = 0,9 kg/L
calor especfico do leo = 0,5 cal/(g.C) a) 4 000. b) 3 500. c) 3
000. d) 2 500. e) 2 000. 79. (Ufrgs 2010) Um corpo de alumnio e
outro de ferro possuem massas mAl e mFe respectivamente. Considere
que o calor especfico do alumnio o dobro do calor especfico do
ferro.
Se os dois corpos, ao receberem a mesma quantidade de calor Q,
sofrem a mesma variao de temperatura T, as massas dos corpos so
tais que a) mAl = 4mFe. b) mAl = 2mFe. c) mAl = mFe. d) mAl =
mFe/2. e) mAl = mFe/4. 80. (Uft 2010) Para inserir esferas de
alumnio de 10 cm de dimetro no canal de um rolamento, as esferas
devem passar por uma fenda circular de 9,99 cm de dimetro. Uma
forma de fazer isso consiste em resfriar as esferas em lcool,
dentro de um calormetro ideal, at que estas atinjam o equilbrio
trmico com o lcool e tenham seus dimetros reduzidos o suficiente
para passar pela fenda. Qual a alternativa que melhor representa a
mxima temperatura inicial de 0,5 kg de lcool para que a esfera
passe pela fenda?
Considere o coeficiente de dilatao linear do alumnio: 2,5 x 10-5
(1/K)
Dados:
Temperatura inicial da esfera: 30C
Massa da esfera: 100 g
Calor especfico do lcool etlico: 2428 (1/K)
Calor especfico alumnio: 910 (1/K) a) -8,6 C b) 0,0 C c) -23,0 C
d) -7,0 C e) 2,4 C 81. (Fuvest 2010) Energia trmica, obtida a
partir da converso de energia solar, pode ser armazenada em grandes
recipientes isolados, contendo sais fundidos em altas temperaturas.
Para isso, pode-se utilizar o sal nitrato de sdio (NaNO3),
aumentando sua temperatura de 300C para 550C, fazendo-se assim uma
reserva para perodos sem insolao. Essa energia armazenada poder ser
recuperada, com a temperatura do sal retornando a 300C.
Para armazenar a mesma quantidade de energia que seria obtida
com a queima de 1 L de gasolina, necessita-se de uma massa de NaNO3
igual a
Dados:
Poder calrico da gasolina = 3,6107 J/L
Calor especfico do NaNO3 = 1,2103 J/Kg C a) 4,32 kg. b) 120 kg.
c) 240 kg. d) 3104 kg. e) 3,6104 kg. 82. (Udesc 2010) Coloca-se
1,50 kg de gelo, temperatura de 0 C, no interior de um forno de
micro-ondas de potncia 1,0 kW. Sabe-se que . O tempo de
funcionamento a que se deve programar o forno de micro-ondas para
que toda a energia fornecida seja absorvida pelo gelo apenas para
fundi-lo : a) 5,0 min b) 3,0 min c) 1,5 min d) 8,0 min e) 10 min
83. (Pucsp 2010) Um cubo de gelo de massa 100 g e temperatura
inicial -10 C colocado no interior de um micro-ondas.
Aps 5 minutos de funcionamento, restava apenas vapor d' gua.
Considerando que toda a energia foi totalmente absorvida pela massa
de gelo (desconsidere qualquer tipo de perda) e que o fornecimento
de energia foi constante, determine a potncia utilizada, em W.
So dados:
Presso local = 1 atm
Calor especfico do gelo = 0,5 cal.g-1.0C-1Calor especfico da gua
lquida = 1,0 cal.g-1.0C-1Calor latente de fuso da gua = 80 cal.
g-1Calor de vaporizao da gua = 540 cal.g-11 cal = 4,2 J a) 1008 b)
896 c) 1015 d) 903 e) 1512 84. (Ufmg 2010) Considere estas
informaes:
a temperaturas muito baixas, a gua est sempre na fase slida;
aumentando-se a presso, a temperatura de fuso da gua
diminui.
Assinale a alternativa em que o diagrama de fases presso versus
temperatura para a gua est de acordo com essas informaes. a) b) c)
d) 85. (Uff 2010) Uma bola de ferro e uma bola de madeira, ambas
com a mesma massa e a mesma temperatura, so retiradas de um forno
quente e colocadas sobre blocos de gelo.
Marque a opo que descreve o que acontece a seguir. a) A bola de
metal esfria mais rpido e derrete mais gelo. b) A bola de madeira
esfria mais rpido e derrete menos gelo. c) A bola de metal esfria
mais rpido e derrete menos gelo. d) A bola de metal esfria mais
rpido e ambas derretem a mesma quantidade de gelo. e) Ambas levam o
mesmo tempo para esfriar e derretem a mesma quantidade de gelo. 86.
(Ufla 2010) Considere a superfcie de um lquido aquecido no qual as
molculas escapem dessa superfcie formando sobre ela uma camada de
vapor. Parte das molculas desse vapor, devido ao seu movimento
desordenado, chocam-se com a superfcie e retornam ao lquido.Com
relao aos processos trmicos envolvidos na situao descrita acima,
CORRETO afirmar que a) o aumento da presso de vapor sobre a
superfcie do lquido acarreta um aumento na evaporao e uma diminuio
na condensao. b) os processos de evaporao e condensao de vapor no
ocorrem simultaneamente. c) prximo superfcie da substncia lquida,
tanto a vaporizao quanto a condensao ocorrem mediante trocas de
energia entre a substncia e o meio no qual a substncia se encontra.
d) prximo superfcie da substncia lquida, tanto a vaporizao quanto a
condensao ocorrem mediante trocas de energia entre a substncia e o
meio no qual a substncia se encontra. 87. (Pucrj 2010) Uma
quantidade de gua lquida de massa m = 200 g, a uma temperatura de
30 Co, colocada em uma calormetro junto a 150 g de gelo a 0 Co. Aps
atingir o equilbrio, dado que o calor especfico da gua ca = 1,0
cal/(g . Co) e o calor latente de fuso do gelo L = 80 cal/g,
calcule a temperatura final da mistura gelo + gua. a) 10 Co b) 15
Co c) 0 Co d) 30 Co e) 60 Co 88. (Ufop 2010) No grfico abaixo, onde
mostrada a temperatura T em funo do tempo, so representados os
processos de resfriamento de trs materiais diferentes de massas
iguais. Os materiais foram colocados em um congelador que pode
extrair suas energias a uma certa taxa constante.
Analisando o grfico e sabendo que o resfriamento de cada
material comeou no estado lquido e terminou no estado slido,
correto afirmar que a) a temperatura do ponto de fuso do material 2
menor do que a temperatura do ponto de fuso do material 3. b) o
calor latente de fuso do material 1 maior do que o calor latente de
fuso do material 2. c) o calor especfico no estado slido do
material 2 maior do que o calor especfico no estado slido do
material 1. d) o calor especfico no estado lquido do material 3
maior do que o calor especfico no estado lquido do material 1. 89.
(Pucmg 2010) Quando aquecemos gua em nossas casas utilizando um
recipiente aberto, sua temperatura nunca ultrapassa os 100 C. Isso
ocorre porque: a) ao atingir essa temperatura, a gua perde sua
capacidade de absorver calor. b) ao atingir essa temperatura, a gua
passa a perder exatamente a mesma quantidade de calor que est
recebendo, mantendo assim sua temperatura constante. c) as mudanas
de fase ocorrem temperatura constante. d) ao atingir essa
temperatura, a gua comea a expelir o oxignio e outros gases nela
dissolvidos. 90. (Unemat 2010) Analise as afirmativas.
I. Calor Sensvel o calor trocado por um sistema e que provoca
nesse sistema apenas variao de temperatura.
II. Calor latente o calor trocado por um sistema e que provoca
nesse sistema apenas uma mudana de estado fsico.
III. A capacidade trmica de um corpo a relao constante entre a
quantidade de calor recebida e a correspondente variao de
temperatura, sendo a equao matemtica escrita na forma
Q = mc(Tf-Ti).
IV. O calor latente de uma mudana de estado de uma substncia
pura, mede numericamente a quantidade de calor trocada por uma
unidade de massa da substncia durante aquela mudana de estado,
enquanto sua temperatura permanece constante.
Assinale a alternativa correta. a) Somente I verdadeira. b)
Somente II e IV so verdadeiras. c) Somente I, II e IV so
verdadeiras. d) Somente II e III so verdadeiras. e) Somente I, II e
III so verdadeiras. 91. (Pucrj 2010) Um cubo de gelo dentro de um
copo com gua resfria o seu contedo. Se o cubo tem 10 g e o copo com
gua tem 200 ml e suas respectivas temperaturas iniciais so 0 Co e
24 Co, quantos cubos de gelo devem ser colocados para baixar a
temperatura da gua para 20 Co? (Considere que o calor especfico da
gua ca = 1,0 cal/(g Co), o calor latente de fuso do gelo L = 80
cal/g, e a densidade da gua, d = 1 g/ml) a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5
92. (Ufrgs 2010) Considere as afirmaes a seguir, referentes aos trs
processos de transferncia de calor.
I. A radiao pode ser refletida pelo objeto que a recebe.
II. A conduo ocorre pela propagao de oscilaes dos constituintes
de um meio material.
III. A conveno ocorre apenas em fluidos.
Quais esto corretas? a) Apenas I. b) Apenas III. c) Apenas I e
II. d) Apenas II e III. e) Apenas I, II e III. 93. (Upe 2010) Dois
cilindros feitos de materiais A e B tm os mesmos comprimentos; os
respectivos dimetros esto relacionados por dA = 2 dB. Quando se
mantm a mesma diferena de temperatura entre suas extremidades, eles
conduzem calor mesma taxa. As condutividades trmicas dos materiais
esto relacionadas por: a) kA = kB / 4 b) kA = kB / 2 c) kA = kB d)
kA = 2 kB e) kA = 4 kB 94. (Pucmg 2010) Ainda nos dias atuais,
povos que vivem no deserto usam roupas de l branca como parte de
seu vesturio para se protegerem do intenso calor, j que a
temperatura ambiente pode chegar a 50 C durante o dia. Para ns,
brasileiros, que utilizamos a l principalmente no inverno, a
atitude dos povos do deserto pode parecer estranha ou equivocada,
contudo ela pode ser explicada pelo fato de que: a) a l um
excelente isolante trmico, impedindo que o calor externo chegue aos
corpos das pessoas e a cor branca absorve toda a luz evitando que
ela aquea ainda mais as pessoas. b) a l naturalmente quente e, num
ambiente a 50 C, ela contribui para resfriar um pouco os corpos das
pessoas. c) a l um excelente isolante trmico, impedindo que o calor
externo chegue aos corpos das pessoas e a cor branca reflete toda a
luz, diminuindo assim o aquecimento da prpria l. d) a l
naturalmente quente, e o branco uma cor fria. Esses fatos
combinados contribuem para o resfriamento dos corpos daquelas
pessoas. 95. (Ufg 2010) Um automvel possui uma mistura aquosa em
seu sistema de arrefecimento. Essa mistura bombeada fazendo
circular o calor do motor at o radiador, onde o calor dissipado
para o meio ambiente. Um motorista liga o motor desse automvel e
parte para sua viagem. Decorridos 10 minutos, ele observa, no
indicador de temperatura do painel, que a mistura chega ao radiador
com 90 oC e permanece em torno desse valor durante a viagem. Isso
ocorre porque a) o radiador dissipa mais calor do que o motor
produz. b) o radiador dissipa mais calor quanto maior a temperatura
da mistura aquosa. c) o motor libera menos calor quando aquecido
acima dessa temperatura. d) o motor para de produzir calor acima
dessa temperatura. e) o radiador dissipa menos calor acima dessa
temperatura. 96. (Udesc 2010) Um sistema para aquecer gua, usando
energia solar, instalado em uma casa para fornecer 400L de gua
quente a 60 C durante um dia. A gua fornecida para casa a 15 C e a
potncia mdia por unidade de rea dos raios solares 130 W/m2. A rea
da superfcie dos painis solares necessrios : a) 9,50 m2 b) 7,56 m2
c) 2,00 m2 d) 25,0 m2 e) 6,73 m2 TEXTO PARA A PRXIMA QUESTO:
SUPERCONDUTIVIDADE
O termo supercondutividade se refere capacidade que alguns
materiais tm de conduzir a corrente eltrica sem que ocorram perdas
de energia na forma de calor.
O QUE FAZ UM CONDUTOR SER SUPER?
A histria dos semicondutores j quase centenria e comea em 1911
com o fsico Heike Kamerling Onnes, que observou o fenmeno no
mercrio resfriado a 4,2 K. Em 1995, compostos de cobre dopados com
tlio exibiram o fenmeno da supercondutividade a temperaturas de 138
K a presses ambientes e at a temperaturas de 164 K em altas
presses.
Em um condutor comum, os eltrons da corrente eltrica so
continuamente espalhados pelos ons metlicos do fio, perdendo
energia, que aquece o fio, fenmeno conhecido como efeito joule. Em
um supercondutor, esses eltrons combinam-se e formam os chamados
pares de Cooper, unidos por uma interao atrativa, e movem-se sem
haver espalhamento.
(Texto adaptado de Scientific American Brasil, ano 8 numero 88,
pgs. 48-55.) 97. (Pucmg 2010) Essa energia perdida seria capaz de
aquecer at 100C, aproximadamente quantos quilogramas de gua
inicialmente a 28 C?
Dado: c = 4200 J/kg.oC a) 3,5 x 103kg b) 1,2 x 103 kg c) 4,5 x
105 Kg d) 1,0 x 106kg TEXTO PARA A PRXIMA QUESTO: A tabela abaixo
mostra a quantidade de alguns dispositivos eltricos de uma casa, a
potncia consumida por cada um deles e o tempo efetivo de uso dirio
no vero.DispositivoQuantidadePotncia (kW)Tempo efetivo de uso dirio
(h)
ar-condicionado21,58
geladeira10,3512
lmpada100,106
Considere os seguintes valores:
densidade absoluta da gua: 1,0 g/cm3 calor especfico da gua: 1,0
cal.g-1 0C-1 1 cal = 4,2 J
custo de 1 kWh = R$ 0,50 98. (Uerj 2010) No inverno,
diariamente, um aquecedor eltrico utilizado para elevar a
temperatura de 120 litros de gua em 30 C.
Durante 30 dias do inverno, o gasto total com este dispositivo,
em reais, cerca de: a) 48 b) 63 c) 96 d) 126 Gabarito: Resposta da
questo 1: [B]Em uma evoluo cclica, o trabalho numericamente igual
rea do ciclo. Se o ciclo horrio, o trabalho positivo. Se
anti-horrio, negativo.
Resposta da questo 2: [E]Em um ciclo fechado o trabalho
numericamente igual rea da figura. Seu valor negativo devido ao
sentido anti-horrio.
Resposta da questo 3: [D]I. Correta. A temperatura absoluta
diretamente proporcional a energia cintica mdia das partculas.
II. Incorreta. Presso no energia.
III. Correta. Resposta da questo 4: [C]A Primeira Lei da
Termodinmica diz que a variao da energia interna de um gs a
diferena entre o calor que ele troca com o meio e o trabalho que
realiza . Quando a temperatura se mantm constante, a variao da
energia interna nula e o calor trocado igual ao trabalho
realizado.
No diagrama P x V, o trabalho numericamente igual rea
compreendida entre a curva representativa do grfico e o eixo V.
Como , ento
Resposta da questo 5: [C]A presso e o nmero de mols permanecem
constantes: trata-se de uma transformao isobrica.
Da equao de Clepeyron:
.
Por essa expresso, vemos que o volume diretamente proporcional
temperatura absoluta do gs, portanto, a variao do volume tambm
diretamente proporcional variao da temperatura absoluta. Por isso o
grfico uma reta que passa pela origem. Resposta da questo 6: [B]A
segunda lei da termodinmica envolve a transformao de calor em
trabalho.
Dos processos dados, o nico que no envolve realizao de trabalho
o movimento de um satlite em rbita, pois se trata de um sistema
conservativo, mesmo quando a rbita no circular. Assim, no h
transformao de calor em trabalho ou vice-versa, no violando,
portanto, a segunda lei da termodinmica, qualquer que seja o
sentido de giro do satlite. Resposta da questo 7: [D]I. Incorreta.
A energia interna diretamente proporcional temperatura absoluta do
gs. Como maior que T1, a energia interna em 2 maior que em 1.
II. Correta. A transformao isomtrica, no havendo realizao de
trabalho.
III. Correta. De acordo com a 1 lei da termodinmica: .
Como houve expanso com variao de temperatura (variao da energia
interna ), o gs recebeu calor (energia ) do meio e realizou
trabalho (W). Resposta da questo 8: [A]A frequncia de operao 40
ciclos/s, ou seja, 40 Hz. Notemos ainda que, no eixo das abscissas
o volume est em litro. (1 L = 103 m3).
Calculando o trabalho (Wciclo) em cada ciclo. Como se trata de
um ciclo no sentido horrio, o trabalho realizado positivo, sendo
numericamente igual rea interna do ciclo.
O trabalho total (W) em 40 ciclos :
Calculando a potncia do sistema:
Resposta da questo 9: [A]Como a evoluo AB isotrmica,.
Como sabemos PV = nRT. Na evoluo BC, o volume aumenta e a presso
fica constante.
Portanto, a temperatura aumenta: . Resposta da questo 10:
[B]OBS: se a presso do ar no interior da bola de 1 atm a bola est
vazia ou murcha. Quando se diz que a bola est sob presso de 1 atm,
refere-se presso manomtrica, ou seja, acima da presso atmosfrica.
Portanto, no caso, a presso no interior da bola de 2 atm. No
entanto, resolvamos com os dados fornecidos.
Dados: D = 20 cm ( R = 10 cm = 1 dm; p = 1 atm; T = 27 C = 300
K; M = 30 g/mol;
R = 0,08 atmL/molK; ( = 3.
Calculando o volume da bola:
V = ( V = 4 dm3 = 4 L.
Da equao de Clapeyron:
p V = R T ( m = ( (m = 5 g. Resposta da questo 11: [B]Pela equao
de Clapeyron, temos: . Resposta da questo 12: [C]
. Resposta da questo 13: [C]Dados: T1 = 8 C = 281 K; V1 = 1 L;
P2 = 1 atm; V2 = 900 cm3 = 0,9 L; T2 = T1 + 6 = 287 K.
Considerando o ar com gs ideal, pela equao geral dos gases
ideais:
(
P1 = 0,88 atm. Resposta da questo 14: [A]I. Se P proporcional a
T, o volume constante ( evoluo isomtrica, isovolumtrica ou
isocrica.
II. Se P constante ( evoluo isobrica.
III. Se T constante ( evoluo isotrmica. Resposta da questo 15:
[B]
Resposta da questo 16: [A]OBS: para se chegar resposta, no
necessrio resolver a questo, basta usar o bom senso: a dilatao
muito pequena, portanto o ngulo e um pouquinho menor que 90. Dentre
as opes, s h 89,98. Mas vamos aos clculos:
Calculando as medidas do retngulo dilatado:
Para a base (b):
Para as alturas:
A figura abaixo mostra todas as medidas calculadas.
No tringulo ABC:
Resposta da questo 17: [B]A energia potencial transforma-se em
calor.
. Resposta da questo 18: [D]
Resposta da questo 19: [A]Quando dois corpos entram em contato h
um fluxo de calor do mais quente para o mais frio at que as
temperaturas se igualem atingindo o equilbrio trmico. Resposta da
questo 20: [E]Aplicao direta da frmula do calor sensvel.
Resposta da questo 21: [C]Dados: mgua = mareia = 100 g; cgua = 1
cal/gC = 4 J/gC; careia = 0,2 cal/gC = 0,8 J/gC; ((gua = 8C;
((areia = 30C; Qlmp = 3,6 kJ.
Calculando a quantidade de calor absorvida por cada uma das
amostras:
Qgua = mgua cgua ((gua = 100 (4) (8) = 3.200 J = 3,2 kJ.
Qareia = mareia careia ((areia = 100 (0,8) (30) = 2.400 J = 2,4
kJ.
As quantidades de energia perdidas so:
Egua = 3,6 3,2 = 0,4 kJ.
Eareia = 3,6 2,4 = 1,2 kJ. Resposta da questo 22: [C]
. Resposta da questo 23: [A]
( ( Resposta da questo 24: [E]O somatrio dos calores trocados
nulo.
Resposta da questo 25: [A]Dados: M = 1,2 kg; m = 14 g = 14 103
kg; v = 6,5 m/s; c = 450 J/kg(C.
De acordo com o enunciado, toda energia cintica (ECin) do
martelo absorvida pelo prego na forma de calor (Q).
Para 10 marteladas, temos:
Resposta da questo 26: [A]
. Resposta da questo 27: [C]Dados: L = 2,25 ( 103 J/g; P = 300
W; (t = 10 min = 600 s.
A quantidade de calor liberada pelo fogo :
Q = P (t = m L ( m = (
M = 80 g. Resposta da questo 28: [D]O grfico abaixo esclarece a
questo
Resposta da questo 29: [B]Dados: Cxcara = 10 cal/C; mcaf = 120
g; mgelo = 10 g; Lgelo = 10 cal/g; cgua = 1 cal/g(C.
O calor liberado pelo caf e pela xcara deve derreter o gelo e
esquentar a gua do gelo at a temperatura de equilbrio. Sendo um
sistema termicamente isolado, temos:
Resposta da questo 30: [A]A capacidade do ar em reter vapor dgua
diminui com a diminuio da temperatura. A temperatura do ar junto
superfcie da garrafa diminui e o vapor dgua se condensa. Por isso
no aparelho condicionador de ar h uma mangueira para escoar a gua
resultante da condensao do vapor devido ao resfriamento do ar
ambiente. Resposta da questo 31: Sem gabarito.A questo no tem
soluo, pois falta a temperatura de fuso do ferro.
Vamos resolv-la, buscando esse valor em uma tabela especfica: TF
= 2.100 C.
Supondo que toda a energia cintica do meteoro seja absorvida na
forma de calor, ela deve ser, no mnimo, suficiente para elev-lo at
a temperatura de fuso e vaporiz-lo completamente.
Resposta da questo 32: [B]Dados: V = 2 L; P = 420 W; c = 1
cal/g.C = 4,2 J/g.C; L = 540 cal/g = 2.268 J/g; d = 1 kg/L; (T =
(100 20) = 80 C.
A massa de gua usada :
( M = 2 kg = 2.000 g.
Calculando a quantidade de calor necessria para que 20% da massa
(0,2 M) de gua seja vaporizada:
Q = Qsensvel + Qlatente ( Q = M c (T + (0,2 M) L ( Q = 2.000
(4,2) (80) + (0,2 ( 2.000) 2.268 = 67.200 + 907.200 ( Q = 1.579.200
J.
A potncia til 20% da potncia total:
Ptil = 0,8 P = 0,8 (420) ( Ptil = 336 W.
Aplicando a definio de potncia:
(t = 1 h, 18 min e 20 s. Resposta da questo 33: [D]A situao
idntica a de resistores em srie onde as correntes so iguais.
Resposta da questo 34: [B]I. Incorreta. Ondas eletromagnticas
quando absorvidas transformam-se em energia trmica.
II. Correta. Correntes convectivas formam-se em fluidos, quando
h diferenas de temperaturas causando movimento de massas por
diferenas de densidades.
III. Incorreta. A conduo d-se molcula a molcula, no ocorrendo,
portanto, no vcuo. Resposta da questo 35: [D]I. Correta. Como o
termmetro e o corpo esto a diferentes temperaturas, h transferncia
de calor do corpo para o termmetro. Devido condutividade trmica,
leva algum tempo para que o equilbrio trmico seja atingido.II.
Correta. Sem comentrios, pois a alternativa auto se explica.
III. Correta. Sem comentrios, pois a alternativa auto se
explica. Resposta da questo 36: [B]I. Correta. O ar melhor isolante
trmico que madeira, portanto a mistura ar-madeira melhor isolante
que a madeira.
II. Incorreta. Se temperatura ambiente maior que 4 C, quando
inicia o resfriamento, a temperatura da superfcie da gua tambm cai,
gerando o processo da conveco: a gua que se resfria se torna mais
densa, descendo, enquanto que a gua do fundo, mais densa, passa a
subir. Porm esse processo s ocorre at a temperatura atingir 4 C,
pois, a partir da, a densidade da gua comea a diminuir
(comportamento anmalo da gua), cessando o processo de conveco. Como
a gua e bom isolante trmico, a temperatura da gua no fundo do lago
deixa de diminuir, estacionando em 4 C.
III. Incorreta. A luz do Sol atravessa o vidro, transformando-se
parte em energia trmica (raios infravermelhos) que ao serem
emitidos no atravessam o vidro.
IV. Correta. A alternativa autoexplicativa. Resposta da questo
37: [A]Conforme sugere a figura, medida que as bolhas sobem, elas
sofrem expanso, pois reduz-se a presso sobre elas. Resposta da
questo 38: [D]Dados: m = 5 g; c = 0,8 J/gC; (( = [880 (-20)] = 900
C.
Da equao fundamental da calorimetria:
Q = m c (( = (5) (0,8) (900) ( Q = 3.600 J. Resposta da questo
39: [B]I. Verdadeira: este o ciclo de Carnot;
II. Verdadeira: o ciclo descrito tem sentido horrio. Portanto; o
trabalho positivo;
III. Falso:
IV. Falsa. Resposta da questo 40: [E] sem resposta!O gabarito
oficial d como resposta a afirmativa (E), porm, nem clculos seriam
necessrios para verificar que ela falsa, pois o produto presso
volume no estado a maior que no estado c, sendo ento Ta > Tc e,
consequentemente, Ua > Uc, portanto Ua Uc > 0. Alm disso, est
faltando unidade nas afirmativas C, D e E.
Mas, com muito boa vontade, vamos aos clculos.
Com os dados do enunciado no possvel calcular a quantidade de
calor fornecida na transformao cda. Para chegar resposta fornecida
pela banca examinadora, temos que adotar uma hiptese da afirmao II
da questo anterior do vestibular mencionado, que considera que a
presso em c metade da presso em b.
Usaremos, ento, essa hiptese para calcular Wcda.
Nas transformaes bc e da o trabalho nulo, pois elas so
isomtricas. As transformaes ab e cd so isobricas com as variaes de
volume iguais em mdulo ((Vcd = (Vab).
Como o trabalho numa transformao isobrica dado pelo produto da
presso pela variao de volume, temos:
e
Dividindo membro a membro:
Resposta da questo 41: [B]Dados: Q ac = - 63 J; Wac = - 35 J;
Wabc = - 48 J.
I. Correta.
As variaes de energia interna pelos caminhos ac abc so iguais
pois so os mesmos estados inicial e final.
Usando a 1 lei da termodinmica:
II. Incorreta.
Nas transformaes bc e da o trabalho nulo, pois elas so
isomtricas. As transformaes ab e cd so isobricas com as variaes de
volume iguais em mdulo ((Vcd.=- (Vab).
Para as presses temos
Como o trabalho numa transformao isobrica dado pelo produto da
presso pela variao de volume, vem:
e
Dividindo membro a membro:
III. Incorreta.
As variaes de energia interna pelos caminhos cda e adc so iguais
em mdulo, porm de sinais opostos ((Uadc = (Ucda).
Aplicando novamente a 1 lei da termodinmica:
IV. Correta.
Resposta da questo 42: [B]Dados: W = 80.000 cal; Q = 60.000
cal.
Da primeira lei da termodinmica:
(U = Q W ( (U = 60.000 80.000 ( (U = 20.000 cal.
O sinal () indica que a energia interna diminuiu. Resposta da
questo 43: gabarito do vestibular B (considerando dois sistemas
termodinmicos diferentes) Sem resposta.Dificuldade elevada, pois
muito difcil para o vestibulando deparar-se com uma questo sem
resposta. Caso houvesse resposta, sendo dadas as quantidades de
partculas, ou de mols, de cada sistema gasoso, seria uma questo
convencional (regular).
A Termodinmica estabelece que quando dois sistemas gasosos so
colocados em contato trmico e isolados termicamente do ambiente que
os cerca, eles trocam calor at que atinjam o equilbrio trmico
(mesma temperatura).
Mas temperatura uma medida do grau de agitao das partculas,
sendo a temperatura absoluta (T) diretamente proporcional a energia
cintica mdia das molculas (eC), de acordo com a expresso:
eC = , sendo k a constante de Boltzmann.
A energia (interna) do sistema gasoso (U) o somatrio das
energias cinticas de suas molculas, sendo igual ao produto da
quantidade de partculas (N) pela energia cintica mdia das molculas.
Ou seja:
= N eC.
Como no foi fornecida a quantidade (N) de partculas de cada
sistema gasoso, nada se pode concluir a respeito de suas energias
internas. Resposta da questo 44: [C]a) Errada. Observe os grficos
abaixo
b) Errada. A energia interna diretamente proporcional
temperatura que por sua vez diretamente proporcional ao produto
PV.
; ;
c) Certa. Calculemos a rea do segundo grfico mostrado na letra
a.
d) Errada. Resposta da questo 45: [D]Numa expanso isobrica A(B
(VB > VA), temos:
. Sendo VB > VA ( TB > TA.
Como a energia interna diretamente proporcional temperatura
absoluta, a energia interna aumenta. Resposta da questo 46: [D]
Resposta da questo 47: [C]Processo AB:
Processo isomtrico
Processo BD:
Processo isobrico
Processo ABD:
Processo ACD:
A variao da energia interna entre dois estados no depende da
evoluo. Portanto:
Resposta da questo 48: [D]Dados: variao da energia intena: U;
trabalho realizado no trecho BC: WBC = WDe acordo com 1 lei da
termodinmica:
Q = U + WAB + WBC (
Q = U + PA (VB VA) + W Resposta da questo 49: [C]A variao da
energia interna de um gs s depende das energias internas inicial e
final, no dependendo da evoluo gasosa.
EMBED Equation.DSMT4
evolues isomtricas
EMBED Equation.DSMT4100 40 = 72 - Wad Wad = 12cal Resposta da
questo 50: [A]Obs: se a massa de gs constante, essa questo est
furada, pois o grfico est incoerente com o enunciado. Para uma
transformao isobrica, de acordo com a lei geral dos gases:
.
O grfico uma reta que passa pela origem, sendo o volume
diretamente proporcional temperatura: V = k T.
No entanto, com os valores dados: .
A relao entre volume e temperatura nesse grfico :
, que no apresenta relao de proporcionalidade.
Alm disso, a unidade de temperatura no eixo das abscissas est
grafada em letra minscula (k).
A nica maneira de contornar a situao considerar que esteja sendo
bombeado gs no recipiente, aumentando a massa gasosa.
Assim:
Sendo n = considerando R = 8 J/molK, vem:
nA = ( nA = 0,048 mol.
NB = ( nB = 0,087 mol.
Porm, o mais provvel que a banca examinadora tenha cometido um
deslize ao apresentar o grfico.
Vamos soluo esperada:
Sendo W o trabalho realizado, temos:
W = P (V = 120(3 1) ( W = 240 J.
Sendo o calor recebido Q = 800 J, aplicando a 1 lei da
termodinmica:
(U = Q W = 800 240 = 560 J. Resposta da questo 51: [C]Ao
abrirmos o botijo, o gs sofreu expanso realizando trabalho contra o
meio (W > 0)
Como o calor trocado foi nulo (Q = 0), a primeira lei da
termodinmica nos d:
(U = Q W ( (U = W.
Se a variao da energia interna foi negativa ((U < 0) o gs
sofre resfriamento, ou seja, a temperatura do gs diminuiu. Resposta
da questo 52: [A]Dados: T1 = 27 C = 300 K; Q1 = 40 kJ; W = 10
kJ.
O rendimento (() desse motor :
( = .
Aplicando esse rendimento ao ciclo de Carnot:
( = 1 ( ( ( T1 = ( T1 = K ( T1 = 400 273
T1 = 127 C. Resposta da questo 53: [D]D) expanso isotrmica entre
os estados a e b (a b).
Correta, pois a temperatura mantm-se constante. Resposta da
questo 54: [B]
No ciclo temos as seguintes transformaes:
JK: expanso isotrmica. Se a entropia aumenta, o sistema recebe
calor e realiza trabalho;
KL: resfriamento adiabtico. A temperatura diminui sem variar a
entropia, logo no h troca de calor;
LM: compresso isotrmica. A entropia diminui, o sistema perde
calor e recebe trabalho;
MJ: aquecimento adiabtico. A temperatura aumenta sem variar a
entropia.
Nota-se, ento, que se trata de um ciclo de Carnot, com
rendimento:
Calculemos o trabalho realizado no ciclo, lembrando que a variao
da entropia :
(S = , onde Q o calor trocado na transformao.
A transformao JK isotrmica, portanto a variao da energia interna
nula. Da 1 lei da termodinmica (). Ento:
0 = QJK WJK (
WJK = QJK. (equao 1)
Mas: (SJK = (QJK = (S2 S1)T2 . Substituindo nessa expresso a
equao (1), obtemos:
WJK = (S2 S1)T2.
Seguindo esse mesmo raciocnio para a transformao LM, que tambm
isotrmica, mas uma compresso, vem:
WLM = (S1 S2)T1 ( WLM = (S2 S1)T1.
Nas transformaes KL e MJ o sistema no troca calor. Novamente,
pela 1 lei da termodinmica:
(UKL = WKL e (UMJ = WMJ.
Como (UMJ = (UKL ( WMJ = WKL.
O trabalho no ciclo o somatrio desses trabalhos, ou seja:
Wciclo = WJK + WKL + WLM + WMJ (Wciclo = (S2 S1)T2 + WKL (S2
S1)T1 WKL (Wciclo = (S2 S1)T2 (S2 S1)T1 (Wciclo = (S2 S1) (T2 T1).
Resposta da questo 55: [E]
A 2 Lei da Termodinmica afirma que nenhuma mquina trmica,
operando em ciclos entre uma fonte quente, temperatura T1, e uma
fonte fria, temperatura T2, consegue transformar integralmente
calor em trabalho. Portanto o rendimento nunca pode chegar a 100%,
sendo no mximo, igual ao da mquina de Carnot.
De fato, analisando o grfico, vemos que o rendimento seria igual
a 100% quando a razo fosse nula, ou seja: . A fonte fria teria que
estar a 0 K, o que um absurdo. Portanto o rendimento r sempre menor
que 100%. Resposta da questo 56: [A]Se a expanso isotrmica a
energia interna no varia. Sendo o sistema no termicamente isolado,
todo calor recebido pelo gs transformado em trabalho. Resposta da
questo 57: [C]
Os processos AB e CD no so isotrmicos, pois, caso o fossem, o
produto p ( V seria constante em cada um deles.
Constatando:
pA VA = 2 atm.L e pB VB = 3 atm.L ( pA VA ( pB VB;
pC VC = 9,5 atm.L e pD VD = 6 atm.L ( pC VC ( pD VDAnalisando as
opes, considerando que uma delas correta, por excluso, temos que
admitir que os processos so adiabticos. Ento, no h troca de calor
com o meio ambiente, chegando-se facilmente opo correta. Da a
questo ter sido classificada como de baixa dificuldade
Porm, no basta no ser isotrmico para ser adiabtico. Para a
confirmao, temos que verificar se vlida a expresso do processo
adiabtico , sendo k uma constante, para cada um deles.
Essa verificao torna-se difcil, muito trabalhosa, sem usar uma
calculadora (cientfica).
Sendo , temos (usando calculadora):
para o processo AB : e
para o processo CD : e
Esses clculos mostram que os processos AB e CD so, com boa
aproximao, adiabticos. Resposta da questo 58: [E]A variao de
energia interna entre dois estados, para um sistema gasoso
diretamente proporcional a variao de sua temperatura absoluta entre
esses dois estados. No caso das transformaes cclicas, a temperatura
final sempre igual inicial, portanto a variao de energia interna
nula. Resposta da questo 59: [C]O trabalho (W) realizado numa
transformao cclica numericamente igual rea interna do ciclo. A rea
interna dos ciclos I, J e L corresponde de 4 quadrculos. A rea do
ciclo K menor que a de 4 quadrculos.
Podemos tambm efetuar os clculos:
WI = 1 ( 4 = 4 J;
WJ = 2 ( 2 = 4 J;
WK = 3,14 ( 12 = 3,14 J;
WL = 2 ( 2 = 4 J. Resposta da questo 60: [B]Estes processos so
isotrmicos, portanto no h variao de temperatura. Resposta da questo
61: [D]Dados: ; V2 =.
( ( ( ( (
( P2 = 128 P1. Resposta da questo 62: [E]
Analisando cada uma das afirmaes.
I. Correta. Por isso ela chamada de constante universal.
II. Correta. Da equao de Clapeyron:
P V = n R T ( . Se os gases apresentam a mesma presso, o mesmo
volume e a mesma temperatura, eles contm o mesmo nmero de mols,
portanto, o mesmo nmero de molculas.
III. Correta. exatamente o que afirma a equao de Boltzmann: ec =
k T. Resposta da questo 63: [E]Dados: Estado inicial ( p = p0; V =
V0 e T = T0.
1 Transformao ( Isotrmica: T1 = T0 e V1 = .
2 Transformao ( Isobrica: p2 = p1; V2 = 2 V0.
T2 = 4T0. Resposta da questo 64: [C]O diagrama a seguir ilustra
a situao descrita.
Aplicando a equao geral dos gases:
TB = 2 T0.
pC = 2 p0. Resposta da questo 65: [B](LB = (LA ( (
Resposta da questo 66: [D]Determinao do coeficiente de dilatao
linear da barra
Determinao da temperatura final
Resposta da questo 67: [A]Dados: D0 = 1,198 m = 1.198 mm; D =
1,200 m = 1.200 mm; T0 = 28 C; (ao = 1,1 ( 105 C.
A dilatao no dimetro da roda deve ser:
(D = D D0 = 1.200 1.198 = 2 mm.
Aplicando a expresso da dilatao linear:
(D = D0 (ao (T T0) ( T T0 = ( T 28 = 151,77 ( T ( 180 C.
Resposta da questo 68: [C]Dados: ( = 2 ( 10-5 C1; A0 = 2,4 m2; T0 =
20C; T = 176 F.
Usando a equao de converso de F para C:
Aplicando a expresso da dilatao superficial:
Resposta da questo 69: [E]
Nas figuras acima:
: lado inicial do quadrado;
: lado do quadrado depois do aquecimento;
L: comprimento da corda;
h: distncia .
Na Fig 1, no tringulo ABO, aplicando o teorema de Pitgoras,
temos:
. (equao 1)
Na Fig 2, como o quadro est em equilbrio, a resultante das foras
nula. Assim:
2 Fy = P ( 2 Fy = m g (
. (equao 2)
O tringulo ABO da Fig 1 semelhante ao tringulo das foras na Fig
3. Ento:
Substituindo nessa expresso as equaes (1) e (2), temos:
Quadrando os dois membros:
Colocando L2 em evidncia, vem:
. (equao 3)
Da expresso da dilatao superficial:
A = A(1 + ( (T).
Mas: A = e A = . Ento, substituindo na expresso acima, vem:
. Voltando equao (3) e isolando L2 temos:
(L = Resposta da questo 70: [E](A = A0 2( (T. Como o alumnio
apresenta o dobro do coeficiente de dilatao em relao ao concreto,
sua dilatao superficial tambm o dobro. Resposta da questo 71:
[B]
Dados: A0 = 1 m2 = 106 mm2; (A = 0,36 mm2 e V0 = 1 dm3 = 106
mm3.
(A = A0 2 ( (T ( 0,36 = 106 2 ( (T ( ( (T = .
(V = V0 3 ( (T ( (V = 106 3 ( (V = 0,54 mm3. Resposta da questo
72: [C]Como a gua dilata-se em todas as direes, no podemos levar em
conta apenas a dilatao na vertical, como se fosse dilatao linear. O
enunciado manda considerar os oceanos como sistemas fechados, ento
a rea ocupada pela gua (rea da base do recipiente) se mantm
constante.
Dados: h0 = 4 km = 4 ( 103 m; = 2 ( 104 C-1; = 1 C.Da expresso
da dilatao dos lquidos:
Resposta da questo 73: [C]Analisando o grfico, notamos que o
volume da gua e o volume do recipiente so iguais apenas a 4C.
Portanto, se a gua colocada no recipiente a 4 C, ela no
transbordar. Em qualquer outra temperatura, acima ou abaixo desse
valor, o volume da gua maior que o volume interno do recipiente e,
ento, a gua transbordar. A palavra apenas elimina a afirmativa II.
Resposta da questo 74: [C]
Dados: massa de gua ( m = 1 kg; variao de temperatura ( (T = 80
30 = 50 C; Tenso eltrica ( U = 100 V; calor especfico da gua ( c =
4,2(103 J/kg.C e variao de tempo ( (t = 10 min = 600 s
Testemos cada uma das afirmaes.
I. Correta.
Q = mc(T = 1(4,2(103)(50) ( Q = 2,1(105 J.
II. Errada.
P = W.
III. Correta.
P = ( Resposta da questo 75: [C]
Dados: V = 100 L ( m = 100 kg; c = 1 cal/g.C = 4,2 J/g.C = 4200
J/kg.C e (T =20 C.
Quantidade de calor necessria no aquecimento: Q = m c (T =
100(4200)(20) = 84(105 J.
Potncia til: PU = 0,8(5000) = 4000 W = 4(103 J/s.
. Resposta da questo 76: [D]Energia absorvida pelo prego:
Energia despendida pelo carpinteiro:
Energia despendida pelo carpinteiro em cada golpe: . Resposta da
questo 77: [C]Dados: P = 100 W; m = 60 kg; c = 4,2 ( 103 J/kg(C; =
5 C.
Da expresso de potncia:
Resposta da questo 78: [E]Dados: d = 0,9 kg/L; c = 0,5 cal/(g.C;
V = 4 L; (t = 12 min; ( = 80% = 0,8;
(T = (200 20) = 180 C
Da expresso da densidade:
d = ( m = d V = 0,9 (4) = 3,6 kg = 3.600 g.
Da expresso do calor sensvel:
Q = m c (T ( Q = 3.600 (0,5) (180) = 324.000 cal.
O fluxo de energia til :
U = cal/min = 1.620.000 cal/h = 1.620 kcal/h;
Considerando o rendimento de 80%, temos:
( = ( 0,8 = ( ( = 2.025 kcal/h ( 2.000 kcal/h. Resposta da
questo 79: [D]
Dados: QAl = QFe; cAl = 2 cFe; (TAl = (TFe = (T.
QAl = QFe ( mAl cAl (T = mFe cFe (T ( mAl 2 cFe = mFe cFe ( mAl
= Resposta da questo 80: [D](Esse o gabarito oficial fornecido pela
banca examinadora, porm no h resposta.)
OBS: o examinador confundiu-se na unidade de calor especfico e
distraiu-se na resoluo da questo, fazendo 10 3 = 7. Por isso
julgamos que na alternativa D, dada como resposta, deveria est 13C.
Mas a questo em si boa, por isso vamos resolv-la fazendo os devidos
consertos. Dados: T0e = 30 C; me = 100 g = 0,1 kg; (Al = 2,5 ( 10
K1; malc = 0,5 kg cAll = 910 J/kgK = 910 J/kgC; calc = 2.428 J/kgK
= 2.428 J/kgC; D0 = 10 cm; D = 9,99 cm.
Como se trata de variao de temperatura, podemos usar o
coeficiente de dilatao em K1 ou C1, pois a variao de 1C corresponde
variao de 1 K.
Calculando a variao de temperatura que deve sofrer a esfera:
(D = D0 (Al (Te ( (Te = ( (Te = 40C.
Como a esfera est inicialmente temperatura T0e = 10 C,
temos:
(Te = T T0e ( 40 = T 10 ( T = 30C.
Ao colocar a esfera e o lcool num calormetro ideal, temos um
sistema termicamente isolado, que deve atingir o equilbrio trmico
em T = 30C. Ento, calculemos a temperatura inicial do lcool
(T0alc)
Qalcool = Qesfera = 0 ( malc calc (T T0alc) + me cAl (Te = 0 (
=
Substituindo os dados:
10 T0alc = ( 10 T0alc ( 3 ( T0alc = 10 3 (T0alc = 13 C. Resposta
da questo 81: [B]
Q = m c (T ( m = Resposta da questo 82: [D]
Resposta da questo 83: [C]Dados: m = 100 g; cgelo = 0,5 cal/g.C;
Lfuso = 80 cal/g; cgua = 1 cal/g.C; Lvap = 540 cal/g; (t = 5 min =
300 s e 1 cal = 4,2 J. A quantidade de calor total igual ao calor
sensvel do gelo de 10C at 0 C, mais o calor latente de fuso do
gelo, mais o calor sensvel da gua de 0 C a 100 C e mais o calor de
vaporizao da gua.
Equacionando:
Q = Qgelo + Qfuso + Qgua + Qvaporizao ( Q = m cgelo (Tgelo + m
Lfuso + m cgua (Tgua + m Lvap (Q = 100 (0,5) [0 (-10)] + 100 (80) +
100 (1) (100 0) + 100 (540) (Q = 500 + 8.000 + 10.000 + 54.000 =
72.500 cal.
Transformando em joules:
Q = 72.500 (4,2) = 304.500 J.
Calculando a potncia:
Q = 1.015 W. Resposta da questo 84: [D]
De imediato eliminamos as opes a) e b), pois a baixas
temperaturas a gua est na fase gasosa. A opo c) apresenta aumento
de temperatura de fuso com o aumento de presso.
Abaixo mostramos a coerncia da opo d) com o enunciado: pA >
pB ( TA < TB Resposta da questo 85: [C]
As quantidades de calor sensvel liberadas por cada uma das bolas
so transferidas para os blocos de gelos.
Como o ferro tem maior condutividade trmica que a madeira, ele
transfere calor mais rapidamente, sofrendo um resfriamento mais
rpido.
A quantidade de calor sensvel de cada esfera igual, em mdulo, a
quantidade de calor latente absorvida por cada bloco de gelo.
.
Como as massas das bolas so iguais e as variaes de temperatura
tambm, a massa de gelo fundida em cada caso diretamente
proporcional ao calor especfico do material que constitui a bola.
Assim, analisando a expresso, vemos que funde menor quantidade de
gelo a bola de material de menor calor especfico, no caso, a de
metal. Resposta da questo 86: [C]A vaporizao e a condensao ocorrem
mediante trocas de energia entre a substncia e o meio no qual a
substncia se encontra. Resposta da questo 87: [C]Dados: mg = 200 g;
mgelo = 150 g; T0 = 30 C; cg = 1 cal/g.C; Lgelo = 80 cal/g.
Nesse tipo de problema, envolve