Simulado ENEM. a) 75 C b) 65 C c) 55 C d) 45 C e) 35 C

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1 1. Um trocador de calor consiste em uma serpentina, pela qual circulam 18 litros de água por minuto. A água entra na serpentina à temperatura ambiente (20 C) e sai mais quente. Com isso, resfria-se o líquido que passa por uma tubulação principal, na qual a serpentina está enrolada. Em uma fábrica, o líquido a ser resfriado na tubulação principal é também água, a 85 C, mantida a uma vazão de 12 litros por minuto. Quando a temperatura de saída da água da serpentina for 0 C, será possível estimar que a água da tubulação principal esteja saindo a uma temperatura T de, aproximadamente, a) 75 C b) 65 C c) 55 C d) 5 C e) 35 C 2. Dois recipientes iguais A e B, contendo dois líquidos diferentes, inicialmente a 20 C, são colocados sobre uma placa térmica, da qual recebem aproximadamente a mesma quantidade de calor. Com isso, o líquido em A atinge 0 C, enquanto o líquido em B, 80 C. Se os recipientes forem retirados da placa e seus líquidos misturados, a temperatura final da mistura ficará em torno de a) 5 C b) 50 C c) 55 C d) 60 C e) 65 C 3. Um pequeno objeto, com carga elétrica positiva, é largado da parte superior de um plano Página 1 de 1

2 inclinado, no ponto A, e desliza, sem ser desviado, até atingir o ponto P. Sobre o plano, estão fixados pequenos discos com cargas elétricas de mesmo módulo. As figuras representam os discos e os sinais das cargas, vendo-se o plano de cima. Das configurações a seguir, a única compatível com a trajetória retilínea do objeto é. Um recipiente de isopor, que é um bom isolante térmico, tem em seu interior água e gelo em equilíbrio térmico. Num dia quente, a passagem de calor por suas paredes pode ser estimada, medindo-se a massa de gelo Q presente no interior do isopor, ao longo de algumas horas, como representado no gráfico. Esses dados permitem estimar a transferência de calor pelo isopor, como sendo, aproximadamente, de Calor latente de fusão do gelo 320 kj/kg a) 0,5 kj/h b) 5 kj/h c) 120 kj/h d) 160 kj/h e) 320 kj/h 5. Um termômetro especial, de líquido dentro de um recipiente de vidro, é constituído de um bulbo de 1cm 3 e um tubo com secção transversal de 1mm 2. À temperatura de 20 C, o líquido preenche completamente o bulbo até a base do tubo. À temperatura de 50 C o líquido preenche o tubo até uma altura de 12mm. Considere desprezíveis os efeitos da dilatação do vidro e da pressão do gás acima da coluna do líquido. Podemos afirmar que o coeficiente de dilatação volumétrica médio do líquido vale: Página 2 de 2

3 a) C -1 b) 10 - C -1 c) C -1 d) C -1 e) C -1 TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: DADOS: sen 5 = 0,71; sen 60 = 0,87; cos 60 = 0,50 sen 36,9 = 0,60; cos 36,9 = 0,80 aceleração da gravidade = 10 m / s c = velocidade da luz = 3 10 m / s Um motor de avião com funcionamento a querosene apresenta o seguinte diagrama por ciclo. A energia, que faz a máquina funcionar, provém da queima do combustível e possui um valor igual a 6,0 10 J/kg. A quantidade de querosene consumida em cada ciclo, em kg, é a) 0,070. b) 0,20. c) 5,0. d) 7,5. e) Um técnico de manutenção de máquinas pôs para funcionar um motor térmico que executa 20 ciclos por segundo. Considerando-se que, em cada ciclo, o motor retira uma quantidade de calor de 1200 J de uma fonte quente e cede 800 J a uma fonte fria, é correto afirmar que o rendimento de cada ciclo é a) 13,3% b) 23,3% c) 33,3% d) 3,3% Página 3 de 3

4 e) 53,3% 8. Para responder a questão, considere o texto e o gráfico, o qual relaciona o rendimento de uma máquina de Carnot e a razão T 2 /T 1 das temperaturas em que opera a máquina. O ciclo de Carnot é um ciclo termodinâmico especial, pois uma máquina térmica que opera de acordo com este ciclo entre duas temperaturas T 1 e T 2, com T 1 maior do que T 2, obtém o máximo rendimento possível. O rendimento r de uma máquina térmica é definido como a razão entre o trabalho líquido que o fluido da máquina executa e o calor que absorve do reservatório à temperatura T 1. Pode-se concluir, pelo gráfico e pelas leis da termodinâmica, que o rendimento da máquina de Carnot aumenta quando a razão T 2 /T 1 diminui, a) alcançando 100% quando T 2 vale 0 º C. b) alcançando 100% quando T 1 é muito maior do que T 2. c) alcançando 100% quando a diferença entre T 1 e T 2 é muito pequena. d) mas só alcança 100% porque representa o ciclo ideal. e) mas nunca alcança 100%. Página de

5 Gabarito: Resposta da questão 1: [C] Resolução Em um minuto: Circulam 18 litros de água na serpentina 18 kg = g; T 0 = 20 C; T = 0 C Q = m.c. T = (0 20) = cal No mesmo minuto: 12 litros de água a ser resfriada 12 kg = g; T 0 = 85 C; T =? Q = m.c. T = (T 85) -30 = T 85 T = = 55 C Resposta da questão 2: [B] Resposta da questão 3: [E] Resposta da questão : [D] Resposta da questão 5: [B] Resposta da questão 6: [B] A análise do diagrama dado permite concluir que a energia total (E) liberada na queima do combustível é E = E = 1,2 10 J. Como a queima de 1 kg de querosene libera 6 10 J, temos a massa m desse combustível consumido em cada ciclo é: 6 10 J 1 kg 1,2 10 m = m = 0,2 kg. 1,2 10 J m kg 6 10 Resposta da questão 7: [C] Dados: f = 20 Hz; Etotal = J; Edissipada = 800 J. A cada ciclo (período), a energia útil é dada pela diferença entre a energia total e a dissipada. ΔEútil = ΔEtotal ΔEdissipada = = 00 J. O rendimento (η) é dado pela razão entre a energia útil e a total, para um mesmo intervalo de tempo. Assim, a cada período: ΔEútil 00 1 η = = = η 33,3%. ΔEtotal Página 5 de 5

6 Resposta da questão 8: [E] A 2ª Lei da Termodinâmica afirma que nenhuma máquina térmica, operando em ciclos entre uma fonte quente, à temperatura T 1, e uma fonte fria, à temperatura T 2, consegue transformar integralmente calor em trabalho. Portanto o rendimento nunca pode chegar a 100%, sendo no máximo, igual ao da máquina de Carnot. De fato, analisando o gráfico, vemos que o rendimento seria igual a 100% quando a razão T2 fosse nula, ou seja: = 0 T2 = 0. A fonte fria teria que estar a 0 K, o que é um absurdo. T 1 Portanto o rendimento r é sempre menor que 100%. T2 T 1 Página 6 de 6

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