Física E Extensivo V. 2

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1 Extensiv V. 2 Exercícis 01) B Q () A B T ( ) A A = = 7,5 B B = = 4 02) = c. m O bjet mais indicad é aquele cm mair r específic, l bjet. 03) A Quant mair é r específic, mais lent é aqueciment e mais lent é resfriament. Ex.: áua. Quant menr é r específic, mais rápid é aqueciment e mais rápid é resfriament. Ex.: terra. 04) A = c.m massas sã iuais r específic pde ser diferente Quem pssuir mair r específic terá a menr capacidade térmica. 1

2 05) Verdadeira. 02. Falsa. Durante a nite a temperatura da áua é mair. 04. Falsa. Durante dia a brisa spra d mar para a Terra. 08. Falsa. Durante a nite a brisa spra da Terra para mar. 16. Falsa. A Terra se resfria mais rapidamente. 32. Verdadeira. 64. Falsa. alres específics diferentes. 06) E Densidade da áua 1 /ml = 1 k/l Assim: 07) d = m V V,5 L 1 = m 05, m,5 k = 500 Q = (37 22) Q = Q = 7500 L, cm a dieta prevê uma perda de 100, restam ΔQ,6 m. c. ΔT, = ) B 3000 = ,12 (T 25) T = ) Verdadeira. A B A = A B = B = 40 = Verdadeira. 04. Falsa. Nã é pssível afirmar, pis nã sabems a massa. = c. m 08. Verdadeira. Perceba que item cbra invers da capacidade térmica. Veja: = T Q 1 B T Q = 1 Assim: 1 A,05, Verdadeira. 400 = 200. c. 10 c,2 10) I. Falsa. Ocrre cm a ervilha verde. II. Verdadeira. III. Verdadeira = ,6 T T = 10 IV. Falsa. Pssuem res específics diferentes. 11) A Material A 24 = 32. c. 3 c,25 Material B 24 = 40. c. 3 c,2 Material 15 = 50. c. 3 c,1 12) B Q A = Q B m A. c A. T = m B. c B. T m A. c A. (40 20) = m B. c B. (40 0) m A. c A. c c 13) D A B = 2m B ma 1 20 = m B. c B A massa ttal d czid vale 1 k, cm 60% da massa ttal é feita de áua, l, a massa de áua d czid vale 0,6 k, u seja, 600. I. rreta. Pdems ter uma idéia da ptência d fareir utilizand s dads da áua da seuinte frma: 2

3 Q = m. c. ΔT = (54 18) = Entã, se 60% d r ttal é 21600, pdems afirmar que r ttal "tende" a ser se, e smente se, czid fsse feit smente cm áua. Prém, cm restante ds inredientes pssuem r específic menr que da áua, precisam de uma quantidade menr de r para atinir a mesma temperatura(54 ). L, culand a ptência se td czid fsse feit de áua tems: P = Q = = 120 /s. Mas cm fi dit t anterirmente, a quantidade de r que czid necessita é menr que 36000, pis nã é pssui smente 60% de áua. L, a ptência d fareir é menr que 120 /s. II. rreta. A panela pssui um 1 k de czid tem sua temperatura elevada mais rapidamente, pis r específic ds inredientes d czid é menr d que r específic da áua, l, a variaçã de temperatura pr unidadede massa é mair. III. Incrreta. m restante ds inredientes pssuem r específic menr que da áua, precisam de uma quantidade menr de r para atinir a mesma temperatura(54 ), u seja, necessitam de uma quantidade de r inferir a 36 k. 14) A P = Q T 2000 = Q 60 Q = ,50 c. (60 10) J c = 4, k 15) D Q = (60 25) Q = 4, J P = Q T 441, = t t = 1470 seunds u t = 24,5 min 16) Perceba n ráfic que em 10 s crre uma variaçã de temperatura de 20. A fnte térmica frnece nesse interval de temp: 60 1 s x 10 s x = 600 /s = = 30 17) m = 500 em 300 s crre uma t = = 10 P = 10 s c =? P = Q T Q 10 = 300 Q = = 500. c. 10 c,6 18) Verdadeira. Se 100 ml levam 1 min para sfrer uma T = 80, 200 ml para sfrerem a mesma variaçã de temperatura astarã 2 min. 02. Verdadeira. Nessa situaçã T = = 40. Assim se para elevarms a temperatura em 80 de 100 ml astams 1 min, para elevarms em 40 astarems 30 s. 04. Falsa. Pssuem capacidades térmicas diferentes, pis suas massas sã diferentes. 08. Verdadeira. nvertend vlume em massa (100 ml,11) 1000 k 1 m L x 0,1 L x,1 k 1 cp Q, (100 20) Q = J 3

4 2 cp Q, (100 50) Q = J Percebems que é mais rápid aquecer cp de 100 ml. 16. Verdadeira. Q, (100 20) Q = J 19) T,2 P Ttal = = 300 W (Aluns peixes mrrerã.) 04. Falsa. O aquecedr de 60 W, mesm sem trca de áua, nã cnseue dar cnta de impedir a variaçã de 1,5 a cada hra. 08. Falsa. A ptência mínima cm trca de áua é de 300 W. 16. Verdadeira. Se 1 L de O 2 48 KJ ( J) 8750 L de O 2 x x = J = ,2 T T,2 nsiderand a densidade da áua 1 k/l 20) 19 V Áua = 60 L m Áua = 60 K = Verdadeira. Q = ,5 Q = J x x = J P P = s P = 100 W 02. Q = (23 8) Q = Q = J x x = J Perceba que, havend trca de áua, tems até 5 h para aquecer a áua. P = Q = T 5. ( ) = 200 W N entant, esse aqueciment nã leva em cnta a perda pr hra de 1,5 d qual necessitams de uma ptência mínima de 100 W. 21) B Q H + Q H m. c. T + m. c. T 10. c. (T 30) c. (T 120) 10 T T T= 2700 T = 90 22) B Q cedid + Q recebid m. c. T + m. c. T m. 1 (60 80) (60 0) 20 m = m = V Áua = 3 L 23) V Áua = 1L m Áua = 1 k = 100 V afé = 50 ml; V Leite = 100 ml; V Adçante = 2 ml; c afé = 1 / ; c Leite,9 /. ; c Adçante = 2 /.. nsiderand sistema termicamente islad, vem: Q afé + Q Leite + Q Adçante (mcδt) afé +(mcδt) Leite + (mcδt) Adçante m as densidades (ρ) ds três líquids sã iuais, e a massa é prdut da densidade pel vlume (m = ρ V), tems: (ρvcδt) afé + (ρvcδt) Leite + (ρvcδt) Adçante 50(1) (T 80) + 100(0,9) (T 50) + 2(2) (T 20) 50T T T T = 8580 T = T = 59,6 Prtant, a temperatura de equilíbri está sempre entre 55 e 64,9. 4

5 24) B Massa específica µ = m V 10 3 = m 15, 5 m 1 = 15, Analamente m 2 = 9, Q cedid + Q recebid m. c. T + m. c. T 15, (T 0) + 9, (T 100) 15,5. T + 9,5 T T = 950 T = 38 25) D Pis: Q cedid > Q absrvid 26) Dads: m áua = m areia = 100 ; c áua = 1 / = 4 J/ ; c areia,2 /,8 J/ ; ΔT áua = 8 ; ΔT areia = 30 ; Q lâmp. = 3,6 kj. alculand a quantidade de r absrvida pr cada uma das amstras: Q áua = m áua c áua ΔT áua = 100(4)(8) = 3200 J = 3,2 kj. Q areia = m areia c areia ΔT areia = 100(0,8)(30) = 2400 J = 2,4 kj. As quantidades de eneria perdida sã: E áua = 3,6 3,2,4 kj. E areia = 3,6 2,4 = 1,2 kj. 27) B Q cedid + Q recebid m B. c B. T + m A. c A. T 60. c (T 60) c (T 21) 60t t t = 7800 t = 30 28) Falsa. Q cedid + Q recebid m. c. T + m. c. T (T 25) ,2. (T 80) 500T T T = T = Falsa. Haverá cntraçã da mesma. 04. Verdadeira. T k = t k = 353k 08. Verdadeira. 16. Falsa. N fim a temperatura e, pr sua vez, a eneria interna serã maires. 29) 63 Densidade d café 30) D d = m V d = m 50 m = 50 Q cedid + Q recebid (T 70) (T 28) 50T T T = 3780 T = 63 ΣQ (mcδt) áua + (mcδt) madeira + (mcδt) material (30 10) ,42(30 10) + 1,25c(30 540) = 0 637,5c = 102 c,16 / 31) Q cedid + Q recebid m. c. T + m. c. T (40 50) c. (40 6) c c = c,7. 32) Q cedid + Q recebid 4. 1 (T 20) (T 80) 4T T 160 6T = 240 T = 40 33) A Q A + Q B A. T + B. T 300. (T 80) (T 34) 300T T T = T = 64 Através d ráfic A = A 20 B = B 50 = 300 = 160 5

6 34) D V áua = 5L d áua = 1 k/l m áua = 5 k = ) B Q cedid + Q recebid Q rímetr + Q quente + Q fria. T + m. c. T + m. c. T 500. (30 60) (30 60) + m. 1. (30 15) m m = = 11 k crrespnde 11 L m a vazã: 1L 1 min 11 L t t = 11 min A eneria ptencial transfrma-se em r. mh = McΔT ΔT = mh Mc. 36) B Q 1 + Q 2 m 1. c 1. T 1 + m 2. c 2. T 2 m 1. (40 80) + m 2. (40 20) 40 m 1 = 20 m2 2 m 1 = m 2 u m 1 = m ) D Q café + Q leite m. c. T + m. c. T (50 T) + (50 30) T = 70 T = 70 38) D A partir d ráfic btems a capacidade térmica. M = Q T N Q M + Q N m c = 500 = 500 = 50 (. M ). T + m. N c ( ). T M. T + N. T 20.(T 80) (T 10) 20T T T = 2100 T = 30 39) Incrreta. O crp também libera r pr cnduçã cnvecçã, irradiaçã e transpiraçã. 02. Incrreta. A mair parte da eneria liberada pel crp human na frma de radiaçã está na faixa d infravermelh. 04. Incrreta. Q = m. c. ΔT Q = (d. V). c. ΔT Q = (1,3. 130) ( ) Q = 2, J 08. rreta. P = Q / Δt P = 2, / 4 P, , u seja, é próxima a 0,5 MW. 16. Incrreta. É impssível liberar mais eneria d que está armazenada. Lembrand que a eneria armazenada nã pde ser chamada de r, pis r é eneria em trânsit devid a uma diferença de temperatura. 32. rreta. 40) Falsa. rp nã tem r. 02. Falsa. Os blcs pssuem massas diferentes = c. m 04. Verdadeir. m T 2 > T 1 entã r flui d blc 2 para Verdadeir. Só existe flux de r enquant huver diferença de temperatura. 16. Verdadeir. T 1 < T equilíbri < T Verdadeir. Q 1 + Q 2 1. t + 2. t 1. (T T 1 ) + 2. (T T 2 ) 1. T 1. T T 2. T 2 T ( ) = 1. T T 2 T =. T. T ) Verdadeir. Sublimaçã 42) A A capacidade d ar em reter vapr d'áua diminui cm a diminuiçã da temperatura. A temperatura d ar junt à superfície da arrafa diminui e vapr d'áua se cndensa. Pr iss n aparelh cndicinadr de ar há uma manueira para escar a áua resultante da cndensaçã d vapr devid a resfriament d ar ambiente. 6

7 43) D mentári: Ocrre a liquidificaçã/cndensaçã d ar que está a redr da arrafa, pis está a uma temperatura superir à da arrafa, l perde r e muda de estad físic. 44) B mentári: De acrd cm ilustraçã a seuir, tems: fusã vaprizaçã sólid líquid ass slidificaçã cndensaçã sublimaçã 45) A Verdadeir. A evapraçã é lenta e crre em temperaturas abaix d pnt de ebuliçã. Verdadeir. Fals. 46) Verdadeir. 02. Fals. Q = Q = Verdadeir. 08. Verdadeir. 16. Fals. diretamente prprcinal. 47) mentári: Em uma mudança de estad físic hmêne (ideal), u seja, tdas as partículas de el derretem (mudam de estad físic) a mesm temp, a temperatura permanece inalterada. 48) A mentári: Durante a fusã d el, sistema permanece em equilíbri térmic, u seja, refrierante e el nã sfrem variaçã de temperatura. 49) I. Verdadeir. II. Fals. O pnt de ebuliçã da áua é prprcinal à pressã atmsférica l. III. Verdadeir. 50) Verdadeir. 02. Verdadeir. 04. Verdadeir. 08. Fals. Pnt tripl. 16. Fals. 32. Verdadeir. 51) A Em 76 cmh p = 1 atm nível d mar (pnt de ebuliçã 100 ) N Pic da Neblina p < 1 atm (pnt de ebuliçã 1100 ) 52) E A saída de vapr indica iníci da ebuliçã, l crrend a temperatura cnstante. 7

8 53) B mentári: A panela de pressã é cmumente usada para czinhar mais rapidamente aliments que em recipientes aberts demrariam muit para ficarem prnts. m nme já diz, seu funcinament se dá pr um aument da pressã interna da vasilha, mair que a pressã atmsférica, que cnsequentemente faz cm que pnt de ebuliçã d líquid aumente. válvula de seurança válvula de cntrapes (cm pin) 1ª pçã: quand crre aument de pressã, diminui a temperatura de fusã, favrecend a passaem d sólid para líquid (Experiment de Tyndall). 2ª pçã: quand crre a reduçã de pressã, aumenta a temperatura de fusã, dificultand a passaem d sólid para líquid (Reel). A fecharms a panela, ela já cntém uma quantidade de ar que está cm a pressã iual à atmsférica. Vist que há uma brracha que veda a panela, a a aquecerms, s vapres de áua vã aumentand e seu escape fica impedid. Desse md, a pressã d ar aprisinad se sma cm a ds vapres, fazend cm que a pressã interna se trne ainda mair. m uma alta pressã, líquid demra mais para entrar em ebuliçã e czinha mais rapidamente s aliments. 54) mentári: Após iníci da ebuliçã da áua na panela, pdems reduzir frneciment d r, pis a temperatura permanece cnstante; entã mesm aumentand u diminuind a taxa de frneciment de r da chama d fã, quand a substância está n prcess de mudança d estad físic, sua temperatura nã varia. 55) A mentári: Dada a curva de fusã da áua, ilustrada abaix: 56) rreta. 02. rreta. 04. Incrreta. A pressã também está relacinada a vlume cupad pel vapr d'áua e às características da válvula cm pin. 08. Incrreta. A panela de pressã czinha s aliments em um temp menr, prque ela atine temperaturas maires que 100, que reduz temp de cziment. 16. Incrreta. O vapr pde ser liquefeit simplesmente pr cmpressã istérmica exatamente pel fat de estar abaix da temperatura crítica. 32. rreta 57) A mentári: O diarama de fases apresentad na questã é a da mairia das substâncias da natureza, e as reiões I, II e III crrespndem respectivamente as estads ass, líquid e sólid. pressã III - sólid 1 S + G 3 S + L II - líquid 2 L + G I - ass temperatura nclui-se que a temperatura de fusã é inversamente prprcinal à pressã estabelecida sbre a áua (Lística d Efeit Tyndall/Reel), l: Os pnts sbre as curvas de mudança de estad físic representam a cexistência das duas fases, u seja, pnt 1 representa a cexistência entre s estads sólid e ass, pnt 2 representa a cexistência entre s estads líquid e ass e pnt 3 representa a cexistência entre s estads sólid e líquid. 8

9 58) A mentári: stuma-se sprar sbre a superfície de um líquid quente para que ele resfrie, esse prcediment é explicad da seuinte maneira: ar quente que paira sbre líquid é expuls, cnsequentemente, a pressã d ar quente sbre líquid diminui, que aumenta a velcidade da cnvecçã d r n interir e na superfície d líquid, cntud, a temperatura d líquid diminui, pis este perdeu r mais rapidamente para mei extern. 59) E mentári: A curva de vaprizaçã/cndensaçã abaix ns cmprva que, a misturar a áua fria cm a áua quente, vapr da áua quente que está na panela sfrerá uma reduçã de pressã, l se cndensará a uma temperatura inferir à nrmal. 60) B mentári: A temperatura de um freezer é sempre menr d que 0, u seja, menr que pnt de fusã da áua à pressã nrmal. Veja a fiura ilustrativa a seuir. mstradr diital prateleiras reuláveis A retirarms a arrafa d freezer, seurand pel centr, estams cedend r diretamente para líquid e aumentand a pressã sbre este, fazend cm que pnt de fusã/slifidificaçã diminua, u seja, inicie prcess de cnelament na temperatura em que está. Obs.: indica-se retirar a arrafa d freezer e servir seurand mais próxim pssível da bca da arrafa, u seja, n l nde nã tems cntat diret cm líquid. 61) T ( ) Q () Aqueciment d el Q = 10. 0,5 (0 ( 30)) Q = 150 Derretiment d el Q = Q = 800 Aqueciment da áua Q = (100 0) Q = 1000 Ebuliçã da áua Q = Q = Aqueciment d vapr Q = 10. 0,5 ( ) Q = ) B 1500 = 200. c. (5 ( 10)) 1500 = 3000 c c, = 200. L L = 10 t vaprizaçã = 35 63) 1000 = 50. c 1000 = 2000 c c,5 64) Aqueciment d el Q = ,5. (0 ( 10)) Q = 500 Restam ( ) =

10 Derretiment d el = m. 80 m = 40 65) A Derretiment d el Q = Q = 4000 Aqueciment da áua Q = (100 0) Q = 5000 Vaprizaçã da áua Q = Q = Q ttal = ) E AB: n estad sólid B: fusã (sólid + líquid) D: n estad líquid DE: vaprizaçã (líquid + ass) EF: ass 67) 100 = 20. L L = 5 68) D O ráfic abaix esclarece a questã. 69) d = m V m 1 = 5000 m = k u m = Aqueciment da áua Q = (100 20) Q = Vaprizaçã da metade da áua Q = Q = 13, Quantidade r ttal () Q ttal = , = 17, Transfrmand em Jules 1 4 J 12, x x = J = J 70) D Aqueciment d blc Q = ,03. ( ) Q = 3000 Fusã d blc Q = Q = 6000 Perceba que a fnte térmica (ráfica) s t t = 30 s Assim ráfic d prcess será: 327 T ( ) t (s) 10

11 71) 24 Falsa = 200. c. ( ) = 200. c. 350 c,2 02. Falsa. Nã pdems afirmar. 04. Falsa. Em que estad? Sólid u líquid? 08. Verdadeira = 200. c. ( ) = 200. c. 50 c,5 16. Verdadeira = 200 L L = ) Verdadeira. 02. Falsa. (sólid + líquid) 04. Verdadeira. = Q t 100 = Q 207 Q = 20, = 20,7 k 08. Falsa. 16. Verdadeira. T K = T = 673 k 73) 14 alr recebid (Q) = 14,5 K = Falsa. Q = Q = = 16 k 02. Verdadeira. Q = ,5 (0 ( 25)) Q = = 2,5 K 04. Verdadeira. Perceba que a quantidade de r recebida nã cnseue derreter tda a massa de el. D r recebid, sã utilizads para aquecer el até pnt de fusã restand para prcess de fusã. Assim: = 80. m m = 150,15 k Sbra prtant 0,05 k de el. 08. Verdadeira. Para aquecerms de 25 até 0 Q = ,5. (25) Q = Para derreterms el cmpletamente Q = Q = Para aquecerms de 0 até 18 Q = (18) Q = Q necessári = L faltam ds frnecids. 16. Falsa. Nã existe r suficiente para derreter tda massa de el. 74) a) k Resfriament da áua Q = (0 20) Q = = k nelament da áua Q = Q = = k Resfriament d el Q = ,5 ( 3 0) Q = = 225 k Q ttal = = b) 2, J 1 hra s 5 hras t t = s A máquina dissipa 360 1s x s x = 6, cm: 1 4 J 6, x x = 2, J 75) B Para derretiment ttal d el, precisams: Q = Q = 8,000 Será que a áua a 20 cnseue frnecer iss? Q = (0 20) Q = 4000 Percebems que nã. Entã n final terems apenas uma parte d el derretid. Haverá uma cexistência entre el e áua, pssível apenas na temperatura de fusã, 0. 11

12 76) a) 800 Q = Q = 800 b) 65,5 Perceba que a áua cnseue frnecer iss. Q = m. c. T Q = (0 80) Q = 8000 Restand para aquecer cnjunt (el + áua) = ( ). 1. (T 0) = 110. T T = 65,45 77) E nsidere a massa de vapr cm m. A quantidade de r que precisams retirar para cndensar essa massa de vapr é: Q = m. 540 Q = 540 m Perceba que uma quantidade de el de mesma massa nã cnseue cndensar tda essa massa de vapr. Veja: Q = m. 80 Q = 80 m Q = m. c. (100 0) Q = 100 m Q = 180 m Assim terems um equilíbri entre líquid e ás a ) E Metade d el derretida Q = Q = 4800 alr frnecid pela áua 4800 = (T 0) 4800 = 160. T T = 30 79) D Aqueciment d el Q = ,5. (0 ( 10)) Q = Derretiment ttal d el Q = Q = Q ttal = Perceba que s 5 k de áua nã cnseuem derreter cmpletamente el. Q = (0 35) Q = Assim cnseuims derreter: = 80. m m = = 4 k Sbra 1 k sem derreter. 80) 40 Para que el derreta cmpletamente, é necessári: Q = Q = N entant, a áua cnseue frnecer: Q = (0 70) Q = Sbra para aquecer cnjunt = (T 0) = 250 T T = 40 81) 50 A quantidade de r frnecida pela áua é: Q = ,5 Q = m pdems aquecer el até pnt de fusã e derreter parte ds 200. Veja: Q = ,5. (0 ( 10) Q = = m. 80 m = 50 82) 9 Quantidade de r frnecida pel estanh é: Q = ,06. (0 100) Q = 720 Assim a quantidade de el derretid é: 720 = m. 80 m = 9 83) 4,5 k Perceba que a funçã d líquid n prblema é determinar a temperatura de equilíbri. Q el + Q vapr ,5. (0 ( 10)) (50 0) + m. 0,5. ( ) 540. m + m. 1. (50 100) m 540 m 50 m = 600 m m = = 4,5 k 12

13 84) 14,9 s Derretend el Q = Q = Quantidade de áua ttal = 100 Aquecend a áua Q = (100 0) Q = Vaprizand 20% da áua Q = Q = Q ttal = Q ttal = ,18 J Q Q = J P = Q T t 14,9 s =. t 85) B nsidere que td el seja derretid: Q = Q = 4000 Será que a áua e recipiente cnseuem frnecer iss? Áua Q = (0 40) Q = Recipiente Q =. T Q = 50. (0 40) Q = Perceba que sbram nesse prcess. Esse r irá aquecer cnjunt (recipiente + áua + áua (el)) Q recebid = Q áua + Q recipiente 6000 = ( ). 1. (T 0) (T 0) = 250 T + 50T = 300 T T = 20 13