Resolução das questões objetivas* da 1ª e da 2ª Prova de Física II Unificada do Período UFRJ

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1 Resolução das questões objetivas* da ª e da ª Prova de Física II Unificada do Período 0.-UFRJ *Assuntos: Termodinâmica, Hidrodinâmica e Hidrostática. Resolução: João Batista F. Sousa Filho (Graduando Engenharia Civil 04.) contatoengenhariafacil@gmail.com P- Versão D ) O peso de um líquido quando posto numa balança, quando o corpo não encosta no fundo, é somente a massa da coluna d água. Ao colocarmos um objeto, ele deslocará o fluido para cima, de forma que o volume que a água sobe é igual ao volume do objeto. Sendo o objeto um cubo, seu volume pode ser calculado por: V=L³ Sendo ρ= m V, temos: Tem que ser acrescentada uma massa de ρl 3. 4) m = ρv = ρl³ Alternativa Correta: C

2 Como o sistema está em equilíbrio, temos: F = 0 P E=0.: P=E mg = ρ 0 V i g Sendo o volume imerso, V i = (-f 0 ) V m = f 0 ρ 0 V = ρ bloco V f 0 ρ 0 = ρ bloco Após aquecer,temos a mesma equação, porém com f e ρ T, já que é constante: f ρ T = ρ bloco Dividindo as duas equações, temos: f ρ T = f 0 ρ 0 f = f 0 ( ρ 0 ρ T ) Alternativa Correta: E 5) QUESTAO ANULADA 7) Pela equação de Bernoulli, temos: ρv² + ρgh + P = cte Sendo h=h, temos:

3 Pela equação da Continuidade, temos: ρv + P = ρv + P ρ v v = P P = P (Equação I) A v = A V v = v r πr v = πr v r = v γ² ( Equação II) Substituindo II em I, temos: P ρ P ρ = γ v v = γ4 v v = P ρ γ 4 Alternativa Correta: A 0) Pela equação de Bernoulli,temos: ρv² + ρgh + P = cte Sendo h=h, temos: ρv + P = ρv + P ρ v v = P P = P Sendo a velocidade v = 0, temos: ρv = P = F A F = ρv A Alternativa Correta: B

4 P- Versão A ) Numa expansão livre de um gás, a sua temperatura permanece constante e seu voloume aumenta, fazendo com que a sua energia interna permaneça constante e realize trabalho positivo. Q = W > 0 dq T = ds Se o calor trocado aumenta, a entropia também. Ao aumentar o volume, o grau de desordem das partículas aumenta, aumentando a entropia. ) Para calcular a entropia, temos: Sendo dq = L. dm Alternativa Correta : E dq T = ds L. dm T = ds L T dm = ds S = ml T Entropia é função de estado, então a temperatura do cubo de gelo em fusão (T 0 ) que se é considerada no cálculo. Não mudaria pois a única temperatura que importa no cálculo é a de fusão do gelo, que é constante à pressão constante. Alternativa Correta: A 3)

5 (i) Em um gás ideal, considera-se que as colisões entre partículas e paredes do recipiente são perfeitamente elásticas, sem a perda de energia, mantendo a velocidade das partículas constantes, que só são dependentes da temperatura e da massa molar da molécula, e pode ser calculada, por exemplo para gases monoatômicos: mv = 3 nrt Sendo n = m/massa Molar(MM) v = 3RT MM (ii) (iii) Afirmativa Correta Gases ideais são consideradas partículas puntiformes de volume muito pequeno, com distância entre os átomos muito grandes, fazendo com que seu potencial eletrostático seja desprezível. Afirmativa Correta A energia interna é diretamente proporcional a ambos. U = nc V T = C v R PV Afirmativa Falsa Alternativa Correta: D 4) A energia interna só é nula quando a variação de temperatura é nula (processo isotérmico). 5) Alternativa Correta:C Somente no processo de ebulição, se o reservatório estiver a mesma temperatura (processo (i)) não haverá transferência de calor, todavia se houver uma diferença infinitesimal de temperatura, teremos como que lim T T T T = 0. A variação de temperatura será muito pequena, haverá transferência de calor, mas será muito pequeno. A entropia do sistema neste caso será : S = Q T = 0 Para processos reversíveis a variação de entropia do sistema é nulo.

6 No processo (ii) há uma grande diferença de temperatura, sendo assim havendo uma grande transferência de calor, sendo a entropia do sistema negativa, e o sistema irreversível, assim como todas os outros processos de transferência de calor na natureza. Alternativa Correta :B 6) Para determinar a taxa de transferência de calor, ou fluxo de calor,temos: H 0 = K. A. T L Sendo A a área da seção transversal do cilindro, K a condutividade térmica, e L o comprimento. No sistema da direita, temos: 7) H = Pela primeira lei da termodinâmica: K. A. T L Se W>0 é trabalho realizado pelo sistema 8) = 4K. A. T L Alternativa Correta: A Q = W + U 600 = W W = 00J Alternativa Correta: B = 4H 0 Como vimos na questão 3(i), a velocidade do gás monoatômico é: v = 3RT MM = 3P ρ (Velocidade Quadrática Média)

7 Sendo P a pressão e ρ a densidade do gás. (Tente demonstrar a igualdade acima, pela lei dos gases e densidade= n.mm/v) Pelo Teorema da Equipartição de Energia Temos: (A cada termo quadrático considerado na energia mecânica, temos nk bt somado na energia interna). K = mv² = m(v x² + v y ² + v z Sendo v 0 = v x = v y = v z Temos três termos quadráticos(que são componentes vetoriais da velocidade), então K = 3 k bt Sendo a Energia Cinética de translação por grau de liberdade K o = mv 0² K 0 = nrt Para um sistema unidimensional, o grau de liberdade é : K uni = nrt Para um sistema bidimensional, o grau de liberdade é : K bi =. nrt = nrt ) Para um sistema tridimensional, o grau de liberdade é 3: K tri = 3. nrt = 3 nrt O algarismo 3 depende do grau de liberdade da partícula no sistema, que depende da dimensão desse sistema ( no gás monoatômico).em gases com mais átomos há mais termos quadráticos como a rotação, vibração e energia potencial entre os átomos. Alternativa Correta:C