EXERCÍCIOS DE FÍSICA

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1 EXERCÍCIOS DE FÍSICA TERMOMETRIA E CALORIMETRIA PROF.: JAIRINHO 1. (ITA-SP) O verão de 1994 foi particularmente quente nos Estados Unidos da América. A diferença entre a máxima temperatura do verão e a mínima no inverno anterior foi de 60 C. Qual o valor dessa diferença na escala Fahrenheit? a) 108 F b) 60 F c) 140 F d) 33 F e) 92 F 2. (VUNESP-SP) Um estudante, no laboratório, deveria aquecer uma certa quantidade de água desde 25 C até 70 C. Depois de iniciada a experiência ele quebrou o termômetro de escala Celsius e teve de continuá-la com outro de escala Fahrenheit. Em que posição do novo termômetro ele deve ter parado o aquecimento? Nota: 0 C e 100 C correspondem, respectivamente, a 32 F e 212 F. a) 102 F b) 38 F c) 126 F d) 158 F e) 182 F 3. (MACKENZIE-SP) A temperatura, cuja indicação na escala Fahrenheit é 5 vezes maior que a da escala Celsius, é: a) 50 C. b) 40 C. c) 30 C. d) 20 C. e) 10 C. 4. (UELONDRINA-PR) Uma escala de temperatura arbitrária X está relacionada com a escala Celsius, conforme o gráfico a seguir. As temperaturas de fusão do gelo e ebulição da água, sob pressão normal, na escala X são, respectivamente, a) -60 e 250 b) -100 e 200 c) -150 e 350 d) -160 e 400 e) -200 e (MACKENZIE-SP) Um turista brasileiro sente-se mal durante a viagem e é levado inconsciente a um hospital. Após recuperar os sentidos, sem saber em que local estava, é informado que a temperatura de seu corpo atingira 104 graus, mas que já "caíra" de 5,4 graus. Passado o susto, percebeu que a escala termométrica utilizada era a Fahrenheit. Desta forma, na escala Celsius, a queda de temperatura de seu corpo foi de: a) 1,8 C b) 3,0 C c) 5,4 C d) 6,0 C e) 10,8 C 6. (MACKENZIE-SP) Em dois termômetros distintos, a escala termométrica utilizada é a Celsius, porém um deles está com defeito. Enquanto o termômetro A assinala 74 C, o termômetro B assinala 70 C e quando o termômetro A assinala 22 C, o B assinala 20 C. Apesar disto, ambos possuem uma temperatura em que o valor medido é idêntico. Este valor corresponde, na escala Kelvin, a: a) 293 K b) 273 K c) 253 K d) 243 K e) 223 K 7. (FEI-SP) Nas escalas Celsius e Fahrenheit representadas a seguir, estão anotadas as temperaturas de fusão de gelo e ebulição da água à pressão normal. Sabendo-se que o intervalo entre as temperaturas anotadas foram divididas em partes iguais, ao se ler 32 C, quanto marcará a escala Fahrenheit para a mesma temperatura? a) 112,6 F b) 64,0 F c) 89,6 F d) 144,0 F e) 100,0 F 8. (CESGRANRIO-RJ) Com o objetivo de recalibrar um velho termômetro com a escala totalmente apagada, um estudante o coloca em equilíbrio térmico, primeiro, com gelo fundente e, depois, com água em ebulição sob pressão atmosférica normal. Em cada caso, ele anota a altura atingida pela coluna de mercúrio: 10,0cm e 30,0cm, respectivamente, medida sempre a partir do centro do bulbo. A seguir, ele espera que o termômetro entre em equilíbrio térmico com o laboratório e verifica que, nesta situação, a altura da coluna de mercúrio é de 18,0cm. Qual a temperatura do laboratório na escala Celsius deste termômetro?

2 a) 20 C b) 30 C c) 40 C d) 50 C e) 60 C 9. (FAAP-SP) O gráfico a seguir representa a correspondência entre uma escala X e a escala Celsius. Os intervalos de um grau X e de um grau Celsius são representados nos respectivos eixos, por segmentos de mesmo comprimento. A expressão que relaciona essas escalas é: a) tx = (tc + 80) b) (tc/80) = (tx/100) c) (tc/100) = (tx/80) d) tx = (tc - 80) e) tx = tc 10. (FATEC-SP) À pressão de 1atm, as temperaturas de ebulição da água e fusão do gelo na escala Fahrenheit são, respectivamente, 212 F e 32 F. A temperatura de um líquido que está a 50 C à pressão de 1atm, é, em F: a) 162 b) 90 c) 106 d) 82 e) (CESGRANRIO-RJ) Uma escala termométrica X é construída de modo que a temperatura de 0 X corresponde a -4 F, e a temperatura de 100 X corresponde a 68 F. Nesta escala X, a temperatura de fusão do gelo vale: a) 10 X b) 20 X c) 30 X d) 40 X e) 50 X 12. (CESGRANRIO-RJ) Uma caixa de filme fotográfico traz a tabela apresentada a seguir, para o tempo de revelação do filme, em função da temperatura dessa revelação. A temperatura em F corresponde exatamente ao seu valor na escala Celsius, apenas para o tempo de revelação, em min, de: a) 10,5 b) 9 c) 8 d) 7 e) (PUCCAMP) Em um termômetro de líquido, a propriedade termométrica é o comprimento y da coluna de líquido. O esquema a seguir representa a relação entre os valores de y em cm e a temperatura t em graus Celsius. Para esse termômetro, a temperatura t na escala Celsius e o valor de y em cm satisfazem a função termométrica: a) t = 5y b) t = 5y + 15 c) t = y + 25 d) t = 60 y - 40 e) t = y 14. (MACKENZIE-SP) Relativamente à temperatura -300 C (trezentos graus Celsius negativos), pode-se afirmar que a mesma é: a) uma temperatura inatingível em quaisquer condições e em qualquer ponto do Universo. b) a temperatura de vaporização do hidrogênio sob pressão normal, pois, abaixo dela, este elemento se encontra no estado líquido. c) a temperatura mais baixa conseguida até hoje em laboratório. d) a temperatura média de inverno nas regiões mais frias da Terra. e) a menor temperatura que um corpo pode atingir quando o mesmo está sujeito a uma pressão de 273 atm.

3 15. (UELONDRINA-PR) O gráfico representa a relação entre a temperatura medida numa escala X e a mesma temperatura medida na escala Celsius. Pelo gráfico, pode-se concluir que o intervalo de temperatura de 1,0 C é equivalente a: a) 0,50 X b) 0,80 X c) 1,0 X d) 1,5 X e) 2,0 X 16. (CESGRANRIO-RJ) Para uma mesma temperatura, os valores indicados pelos termômetros Fahrenheit (F) e Celsius (C) obedecem à seguinte relação: F=1,8.C+32. Assim, a temperatura na qual o valor indicado pelo termômetro Fahrenheit corresponde ao dobro do indicado pelo termômetro Celsius vale, em F: a) - 12,3 b) - 24,6 c) 80 d) 160 e) (UNIRIO-RJ) O nitrogênio, à pressão de 1,0 atm, se condensa a uma temperatura de -392 graus numa escala termométrica X. O gráfico representa a correspondência entre essa escala e a escala K (Kelvin). Em função dos dados apresentados no gráfico, podemos verificar que a temperatura de condensação do nitrogênio, em Kelvin, é dada por: a) 56 b) 77 c) 100 d) 200 e) (PUCCAMP) Um termoscópio é um aparelho que indica variações numa propriedade que é função da temperatura. Por exemplo, a resistência elétrica de um fio aumenta com o aumento da temperatura. Dois corpos, A e B, são colocados num recipiente de paredes adiabáticas, separados por outra parede isolante. Um termoscópio de resistência elétrica é colocado em contato com o corpo A. Após estabilização, a leitura do termoscópio é 40,0. Colocado, a seguir, em contato com o corpo B, o mostrador do termoscópio indica também 40,0. Retirando a parede divisória e colocando o termoscópio em contato com A e B, a sua indicação deverá ser: a) 10,0 b) 20,0 c) 40,0 d) 80,0 e) (MACKENZIE-SP) Num determinado trabalho, cria-se uma escala termométrica X utilizando as temperaturas de fusão (-30 C) e de ebulição (130 C) de uma substância, como sendo 0 X e 80 X, respectivamente. Ao medir a temperatura de um ambiente com um termômetro graduado nessa escala, obtivemos o valor 26 X. Essa temperatura na escala Celsius corresponde a: a) 14 C b) 18 C c) 22 C d) 28 C e) 41 C 20. (VUNESP-SP) Massas iguais de cinco líquidos distintos, cujos calores específicos estão dados na tabela adiante, encontram-se armazenadas, separadamente e à mesma temperatura, dentro de cinco recipientes com boa isolação e capacidade térmica desprezível. Se cada líquido receber a mesma quantidade de calor, suficiente apenas para aquecê-lo, mas sem alcançar seu ponto de ebulição, aquele que apresentará temperatura mais alta, após o aquecimento, será: a) a água. b) o petróleo. c) a glicerina. d) o leite. e) o mercúrio.

4 21. (PUC-SP) A experiência de James P. Joule determinou que é necessário transformar aproximadamente 4,2J de energia mecânica para se obter 1cal. Numa experiência similar, deixava-se cair um corpo de massa 50kg, 30 vezes de uma certa altura. O corpo estava preso a uma corda, de tal maneira que, durante a sua queda, um sistema de pás era acionado, entrando em rotação e agitando 500g de água contida num recipiente isolado termicamente. O corpo caia com velocidade praticamente constante. Constatava-se, através de um termômetro adaptado ao aparelho, uma elevação total na temperatura da água de 14 C. Determine a energia potencial total perdida pelo corpo e de que altura estava caindo. Despreze os atritos nas polias, no eixo e no ar. Dados: calor específico da água: c=1cal/g C g=9,8m/s 2. a) Ep = 7000J; h = 0,5m. b) Ep = 29400J; h = 2m. c) Ep = 14700J; h = 5m. d) Ep = 7000J; h = 14m. e) Ep = 29400J; h = 60m. 22. (FUVESP-SP) Um atleta envolve sua perna com uma bolsa de água quente, contendo 600g de água à temperatura inicial de 90 C. Após 4 horas ele observa que a temperatura da água é de 42 C. A perda média de energia da água por unidade de tempo é: Dado: c = 1,0 cal/g. C a) 2,0 cal/s b) 18 cal/s c) 120 cal/s d) 8,4 cal/s e) 1,0 cal/s 23. (FUVEST-SP) Um bloco de massa 2,0kg, ao receber toda energia térmica liberada por 1000 gramas de água que diminuem a sua temperatura de 1 C, sofre um acréscimo de temperatura de 10 C. O calor específico do bloco, em cal/g. C, é: a) 0,2 b) 0,1 c) 0,15 d) 0,05 e) 0, (FUVEST-SP) Calor de combustão é a quantidade de calor liberada na queima de uma unidade de massa do combustível. O calor de combustão do gás de cozinha é 6000 kcal/kg. Aproximadamente quantos litros de água à temperatura de 20 C podem ser aquecidos até a temperatura de 100 C com um bujão de gás de 13kg? Despreze perdas de calor: a) 1 litro b) 10 litros c) 100 litros d) 1000 litros e) 6000 litros 25. (UNICAMP-SP) Um aluno simplesmente sentado numa sala de aula dissipa uma quantidade de energia equivalente à de uma lâmpada de 100 W. O valor energético da gordura é de 9,0kcal/g. Para simplificar, adote 1 cal=4,0j. a) Qual o mínimo de quilocalorias que o aluno deve ingerir por dia para repor a energia dissipada? b) Quantos gramas de gordura um aluno queima durante uma hora de aula? 26. (VUNESP-SP) Na cozinha de um restaurante há dois caldeirões com água, um a 20 C e outro a 80 C. Quantos litros se deve pegar de cada um, de modo a resultarem, após a mistura, 10 litros de água a 26 C? 27. (FUVEST-SP) Um ser humano adulto e saudável consome, em média, uma potência de 120J/s. Uma "caloria alimentar" (1kcal) corresponde, aproximadamente, a 4x10 3 J. Para nos mantermos saudáveis, quantas "calorias alimentares" devemos utilizar, por dia, a partir dos alimentos que ingerimos? a) 33 b) 120 c) 2,6 x 10 3 d) 4,0 x 10 3 e) 4,8 x (FATEC-SP) Um frasco contém 20g de água a 0 C. Em seu interior é colocado um objeto de 50g de alumínio a 80 C. Os calores específicos da água e do alumínio são respectivamente 1,0cal/g C e 0,10cal/g C. Supondo não haver trocas de calor com o frasco e com o meio ambiente, a temperatura de equilíbrio desta mistura será: a) 60 C b) 16 C c) 40 C d) 32 C e) 10 C 29. (PUCAMP) A temperatura de dois corpos M e N, de massas iguais a 100g cada, varia com o calor recebido como indica o gráfico a seguir. Colocando N a 10 C em contato com M a 80 C e admitindo que a troca de calor ocorra somente entre eles, a temperatura final de equilíbrio, em C, será: a) 60 b) 50 c) 40 d) 30 e) 20

5 30. (FEI-SP) Quando dois corpos de tamanhos diferentes estão em contato e em equilíbrio térmico, e ambos isolados do meio ambiente, pode-se dizer que: a) o corpo maior é o mais quente. d) o corpo maior cede calor para o corpo menor. b) o corpo menor é o mais quente. e) o corpo menor cede calor para o corpo maior. c) não há troca de calor entre os corpos. 31. (FEI-SP) Um calorímetro contém 200 ml de água, e o conjunto está à temperatura de 20 C. Ao ser juntado ao calorímetro 125g de uma liga a 130 C, verificamos que após o equilíbrio térmico a temperatura final é de 30 C. Qual é a capacidade térmica do calorímetro? Dados: calor específico da liga: 0,20cal/g C, calor específico da água: 1cal/g C, densidade da água: 1000kg/m 3 a) 50 cal/ C b) 40 cal/ C c) 30 cal/ C d) 20 cal/ C e) 10 cal/ C 32. (VUNESP-SP) Quando uma enfermeira coloca um termômetro clínico de mercúrio sob a língua de um paciente, por exemplo, ela sempre aguarda algum tempo antes fazer a sua leitura. Esse intervalo de tempo é necessário a) para que o termômetro entre em equilíbrio térmico com o corpo do paciente. b) para que o mercúrio, que é muito pesado, possa subir pelo tubo capilar. c) para que o mercúrio passe pelo estrangulamento do tubo capilar. d) devido à diferença entre os valores do calor específico do mercúrio e do corpo humano. e) porque o coeficiente de dilatação do vidro é diferente do coeficiente de dilatação do mercúrio. 33. Uma barra de alumínio, inicialmente a 20 C, tem, nessa temperatura, uma densidade linear de massa igual a 2,8x10-3 g/mm. A barra é aquecida sofrendo uma variação de comprimento de 3mm. Sabe-se que o alumínio tem coeficiente de dilatação linear térmica igual a 2,4x10-5 C -1 e seu calor específico é 0,2cal/g C. A quantidade de calor absorvida pela barra é: a) 35 cal b) 70 cal c) 90 cal d) 140 cal e) 500 cal 34. (MACKENZIE-SP) Um corpo de massa 100g ao receber 2400 cal varia sua temperatura de 20 C para 60 C, sem variar seu estado de agregação. O calor específico da substância que constitui esse corpo, nesse intervalo de temperatura, é: a) 0,2 cal/g. C. b) 0,3 cal/g. C. c) 0,4 cal/g. C. d) 0,6 cal/g. C. e) 0,7 cal/g. C. 35. (FUVEST-SP) Uma piscina com 40m 2 de área contém água com uma profundidade de 1,0m. Se a potência absorvida da radiação solar, por unidade de área, for igual a 836W/m 2, o tempo de exposição necessário para aumentar a temperatura da água de 17 C a 19 C será aproximadamente: a) 100 segundos. b) segundos. c) segundos. d) segundos. e) segundos. 36. (PUC-SP) É preciso abaixar de 3 C a temperatura da água do caldeirão, para que o nosso amigo possa tomar banho confortavelmente. Para que isso aconteça, quanto calor deve ser retirado da água? O caldeirão contém 10 4 g de água e o calor específico da água é 1cal/g C. a) 20 kcal b) 10 kcal c) 50 kcal d) 30 kcal e) Precisa-se da temperatura inicial da água para determinar a resposta. 37. (FUVEST-SP) Dois recipientes de material termicamente isolante contêm cada um 10g de água a 0 C. Deseja-se aquecer até uma mesma temperatura os conteúdos dos dois recipientes, mas sem misturá-los. Para isso é usado um bloco de 100g de uma liga metálica inicialmente à temperatura de 90 C. O bloco é imerso durante um certo tempo num dos recipientes e depois transferido para o outro, nele permanecendo até ser atingido o equilíbrio térmico. O calor específico da água é dez vezes maior que o da liga. A temperatura do bloco, por ocasião da transferência, deve então ser igual a: a) 10 C b) 20 C c) 40 C d) 60 C e) 80 C 38. (FUVEST-SP) Enche-se uma seringa com pequena quantidade de água destilada a uma temperatura um pouco abaixo da temperatura de ebulição. Fechando o bico, como mostra a figura A a seguir, e puxando rapidamente o êmbolo, verifica-se que a água entra em ebulição durante alguns instantes (veja figura B). Podemos explicar este fenômeno considerando que:

6 a) na água há sempre ar dissolvido e a ebulição nada mais é do que a transformação do ar dissolvido em vapor. b) com a diminuição da pressão a temperatura de ebulição da água fica menor do que a temperatura da água na seringa. c) com a diminuição da pressão há um aumento da temperatura da água na seringa. d) o trabalho realizado com o movimento rápido do êmbolo se transforma em calor que faz a água ferver. e) calor específico da água diminui com a diminuição da pressão. 39. (FUVEST-SP) Em um copo grande, termicamente isolado, contendo água à temperatura ambiente (25 C), são colocados 2 cubos de gelo a 0 C. A temperatura da água passa a ser, aproximadamente, de 1 C. Nas mesmas condições se, em vez de 2, fossem colocados 4 cubos de gelo iguais aos anteriores, ao ser atingido o equilíbrio, haveria no copo: a) apenas água acima de 0 C b) apenas água a 0 C c) gelo a 0 C e água acima de 0 C d) gelo e água a 0 C e) apenas gelo a 0 C 40. (MACKENZIE-SP) O gráfico a seguir mostra a variação da temperatura de certa massa de água (calor específico=1cal/g C e calor latente de vaporização=540cal/g), contida em um calorímetro ideal, a partir do instante em que uma fonte térmica começa a lhe fornecer calor à razão constante de 2160cal/minuto. A massa de água líquida contida no calorímetro, 25 minutos após o início de seu aquecimento, é de: a) 135 g b) 80 g c) 55 g d) 40 g e) 25 g 41. (PUC-MG) Na figura a seguir, está representada uma caixa totalmente fechada, cujas paredes não permitem a passagem de calor. No seu interior fez-se vácuo. Nesta caixa estão suspensos, presos por cabos isolantes térmicos, e sem tocar qualquer superfície da caixa, dois corpos, A e B, sendo, inicialmente, a temperatura de A maior do que a de B. Após algum tempo, verifica-se que A e B atingiram o equilíbrio térmico. Sobre tal situação, é correto afirmar que a transferência de calor entre A e B NÃO se deu: a) nem por condução, nem por convecção. b) nem por condução, nem por radiação. c) nem por convecção, nem por radiação. d) por condução, mas ocorreu por convecção e por radiação. e) por radiação, mas ocorreu por condução e por convecção. 42. (VUNESP-SP) Uma garrafa de cerveja e uma lata de cerveja permanecem durante vários dias numa geladeira. Quando se pegam com as mãos desprotegidas a garrafa e a lata para retirá-las da geladeira, tem-se a impressão de que a lata está mais fria do que a garrafa. Este fato é explicado pelas diferenças entre a) as temperaturas da cerveja na lata e da cerveja na garrafa. b) as capacidades térmicas da cerveja na lata e da cerveja na garrafa. c) os calores específicos dos dois recipientes. d) os coeficientes de dilatação térmica dos dois recipientes. e) as condutividades térmicas dos dois recipientes.