ESCOLA ESTADUAL JOÃO XXIII A Escola que a gente quer é a Escola que a gente faz!

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1 ESCOLA ESTADUAL JOÃO XXIII A Escola que a gente quer é a Escola que a gente faz! Educando para a Modernidade desde 1967 NATUREZA DA ATIVIDADE: TRABALHO DE ESTUDOS INDEPENDENTES DE RECUPERAÇÃO DISCIPLINA: FÍSICA - 2º ANO MATUTINO 2017 TURMAS 209 E 210 / / TURMA: ASSUNTO: TERMOLOGIA, CALORIMETRIA, GASES, TERMODINÂMICA E ONDAS VALOR: 30,0 PROFESSORA: MARILENE MARIA DE CARVALHO ALUNO (A): NOTA: Nº: ORIENTAÇÕES: - Este trabalho de recuperação deverá ser entregue no dia da Avaliação de Estudos Independentes de Recuperação. - Não é necessário capa. Todas as questões devem ser resolvidas em outra folha, de maneira organizada e na sequência. Não precisa copiar o trabalho, desde que esta folha esteja anexada à resolução das questões. - Não serão aceitas questões sem justificativa, inclusive para as questões objetivas. A justificativa deve ser com cálculos e/ou texto. Para as questões sem justificativa será atribuída nota zero. - Este trabalho contém 30 questões (todas as questões de prova e/ou listas de exercícios do ano). - O trabalho valerá 30,0 pontos. - Para cálculo da nota será considerada a proporção de questões resolvidas corretamente e devidamente justificadas. - O trabalho serve como roteiro de estudo para a avaliação. Para estudar mais (é necessário), consulte caderno, livro e listas de exercícios, pois a avaliação será baseada em todo o conteúdo estudado durante o ano letivo até a data de sua realização. 1) A figura a seguir ilustra um termômetro clínico de mercúrio. A temperatura é dada pela posição da extremidade da coluna de mercúrios sobre uma escala. Considerando os fenômenos envolvidos no processo de determinação da temperatura corporal de um paciente, analise as afirmativas: I A variação de volume da coluna de mercúrio é diretamente proporcional ao volume inicial dessa coluna. II O volume da coluna de mercúrio varia até que seja atingido o equilíbrio térmico entre o termômetro e o corpo do paciente. III Se o mercúrio for substituído por álcool, a escala termométrica não precisa ser alterada. Está(ão) CORRETA(S) (A) apenas I. (B) apenas II. (C) apenas I e II. (D) apenas III. (E) I, II e III. 2) Em um dia de inverno, a temperatura abaixou de 9 F. Essa variação, na escala Celsius, corresponde a (A) 12,7 C. (B) 5 C. (C) 12,5 C. (D) 9 C. 3) A gasolina é vendida por litro, mas, em sua utilização como combustível, a massa é o que importa. Um aumento da temperatura do ambiente leva a um aumento no volume da gasolina. Para diminuir os efeitos práticos dessa variação, os tanques dos postos de gasolina são subterrâneos. Se os tanques não fossem subterrâneos I Você levaria vantagem ao abastecer o carro na hora mais quente do dia, pois estaria comprando mais massa por litro de combustível. II Abastecendo com a temperatura mais baixa, você estaria comprando mais massa de combustível para cada litro. III Se a gasolina fosse vendida por kg em vez de por litro, o problema comercial decorrente da dilatação da gasolina estaria resolvido. Dessas considerações, somente (A) I é correta. (B) II é correta. (C) III é correta. (D) I e II são corretas. (E) II e III são corretas. 4) A relação entre as escalas termométrica X e Celsius é dada pelo gráfico. Quando a temperatura for 38 C, X será igual a (A) 9. (B) 18. (C) 19. (D) 29.

2 5) A maioria das substâncias sofre expansão quando aquecidas e retração quando resfriadas. A água, entretanto, apresenta um comportamento invertido entre 0 C e 4 C. A partir de 4 C, o comportamento da água é normal. Em regiões frias, a vida marinha poderia desaparecer caso a água se dilatasse regularmente em toda a faixa de temperatura. Nesses locais, as camadas superiores de um lago se congelam, mas as camadas inferiores continuam no estado líquido, permitindo a manutenção de plantas e animais aquáticos. Nessas regiões, quando o inverno se inicia, a temperatura ambiente e a temperatura da superfície do lago começam a diminuir. À medida que a água da superfície se resfria, ela sofre contração, torna-se mais densa e afunda, enquanto a água das camadas mais baixas sobe. Essas correntes descendentes e ascendentes (correntes convectivas) permitem que a água do lago se resfrie homogeneamente até a temperatura de 4 C. O gráfico ilustra a dilatação térmica de massas iguais (1,0 g) de álcool etílico e água, aquecidas a partir de 0 C. 7) Utiliza-se como termômetro um recipiente cujo volume é constante e contém um gás cuja pressão é medida nas seguintes situações: 1 Com o recipiente em equilíbrio térmico com uma mistura de água e gelo (também em equilíbrio térmico): 300 mm Hg. 2 Com o recipiente em equilíbrio térmico em vapor de água em ebulição (sob pressão normal): 420 mm Hg. 3 Com o recipiente em equilíbrio térmico com óleo aquecido: 480 mm Hg. Com esses dados, montou-se a seguinte relação entre as escalas: Na escala Celsius desse termômetro, a temperatura do óleo é (A) 60 C. (B) 100 C. (C) 120 C. (D) 150 C. (E) 180 C. 8) A figura a seguir representa o comprimento de uma barra metálica em função de sua temperatura. A análise do gráfico permite concluir que Sobre o gráfico, é CORRETO afirmar que (A) o álcool sofre dilatação regular durante toda a faixa de elevação de temperatura. (B) a água, a 4 C, apresenta o menor volume e, consequentemente, a densidade mínima. (C) abaixo de 4 C, a água sofre expansão, tornando-se mais densa, por isso a água da superfície flutua sobre as camadas inferiores, que se mantém a 4 C. (D) a partir de 4 C, à medida que a temperatura aumenta, o volume da água diminui. (A) o comprimento inicial da barra, a 0 C, é 100,2 cm. (B) o comprimento final da barra, a 50 C, é 100,0 cm. (C) a barra dilatou 0,02 cm quando a temperatura variou 50 C.. (D) o coeficiente de dilatação linear do metal constituinte da barra é C -1. 9) As quantidades de calor recebidas por dois corpos, A e B, em função de suas temperatura, estão mostradas no gráfico. Com base no gráfico, é CORRETO afirmar que 6) Num dia frio, ao tocarmos uma colher de aço, temos a sensação de que ela está mais fria que seu cabo de madeira, embora ambos estejam em equilíbrio térmico. Essa percepção se deve ao fato de que (A) realmente a parte metálica da colher tem uma temperatura menor que seu cabo de madeira. (B) a temperatura de fusão do aço é muito maior do que a madeira. (C) o calor específico da madeira é maior que o do aço. (D) a condutividade térmica do aço é maior que a condutividade térmica da madeira. (A) o calor específico de A é maior que o de B. (B) o calor específico de B é maior que o de A. (C) a capacidade térmica de A é maior que a de B. (D) a capacidade térmica de B é maior que a de A. (E) a capacidade térmica de A é igual a de B.

3 10) A figura 1 mostra o esquema de um termostato que utiliza uma lâmina bimetálica composta por dois metais diferentes ferro e cobre soldados um sobre o outro. Quando uma corrente elétrica aquece a lâmina acima de uma determinada temperatura, os metais sofrem deformações que os encurvam, desfazendo o contato do termostato e interrompendo a corrente elétrica, conforme mostra a figura 2. 12) A respiração é um processo que pode ser explicado pela Lei de Boyle, pois envolve a relação entre o volume de gás e sua respectiva pressão. Sobre a Lei de Boyle aplicada ao processo respiratório, é CORRETO afirmar que A partir dessas informações, é CORRETO afirmar que a lâmina bimetálica encurva-se para cima devido ao fato de (A) o coeficiente de dilatação térmica do cobre ser maior que o do ferro. (B) o coeficiente de dilatação térmica do cobre ser menor que o do ferro. (C) a condutividade térmica do cobre ser maior que a do ferro. (D) a condutividade térmica do cobre ser menor que a do ferro. 11) A figura representa um corte transversal numa garrafa térmica hermeticamente fechada. Ela é constituída por duas paredes. A parede interna é espelhada em suas duas faces e entre ela e a parede externa existe uma região com vácuo. Como se explica o fato de que a temperatura de um fluido no interior da garrafa mantém-se quase inalterada durante um longo período de tempo? (A) na expiração, que promove a saída de ar dos pulmões, o volume da caixa torácica diminui, com consequente aumento da pressão interna. (B) na inspiração, que promove a entrada de ar nos pulmões, há uma diminuição do volume da caixa torácica, com consequente redução da pressão interna. (C) na expiração, que promove a saída de ar dos pulmões, o volume da caixa torácica aumenta, com consequente aumento da pressão interna. (D) na inspiração, que promove a entrada de ar dos pulmões, há um aumento do volume da caixa torácica, com consequente aumento da pressão interna. (E) na expiração, que promove a saída de ar dos pulmões, o volume da caixa torácica aumenta, com consequente aumento da pressão interna. 13) A figura representa uma isoterma correspondente à transformação de um gás ideal. (A) A temperatura só permanecerá inalterada se o líquido estiver com uma baixa temperatura. (B) As faces espelhadas da parede interna impedem totalmente a propagação do calor por condução. (C) Como a parede interna é duplamente espelhada, ela reflete o calor que chega por irradiação e a região de vácuo evita a propagação do calor através da condução e convecção. (D) Devido à existência de vácuo entre as paredes, o líquido não perde calor para o ambiente através de radiação eletromagnética. (E) Qualquer material plástico é um isolante térmico perfeio, impedindo, portanto, toda e qualquer propagação de calor através dele. Os valores dos volumes V 1 e V 2 são, respectivamente, (A) 4L e 9L. (B) 4L e 8L. (C) 3L e 9L. (D) 3L e 6L. 14) Um frasco completamente cheio de água é aquecido e transborda um pouco desse líquido. O volume transbordado mede (A) a dilatação absoluta da água. (B) a dilatação absoluta do frasco. (C) a dilatação aparente da água. (D) a dilatação do frasco mais a da água. (E) a dilatação relativa do líquido.

4 15) A partir da análise da figura, que representa sucessivas transformações realizadas por uma massa gasosa, é CORRETO afirmar que as transformações I, II e III são, respetivamente, 18) O esquema representa trocas de calor e realização de trabalho em uma máquina térmica. Os valores de T 1 e Q 2 não foram indicados, mas deverão ser calculados durante a solução deste exercício. (A) isobárica isocórica - isotérmica. (B) isobárica isotérmica isocórica. (C) isocórica isobárica isotérmica. (D) isotérmica isobárica isocórica. (E) adiabática isobárica isocórica. 16) O gráfico representa as transformações realizadas por um gás durante um certo processo. Use-o para analisar e resolver as questões 16.1 e (A) 375. (B) 400. (C) 525. (D) (E) Considerando os dados indicados no esquema, se essa máquina operasse segundo um ciclo de Carnot, a temperatura T 1, da fonte quente, seria, em Kelvins, igual a 19) A tabela apresenta o calor específico de várias substâncias em duas unidades diferentes. 16.1) Sobre as transformações gasosas, assinale a CORRETA. (A) A transformação BA é uma compressão isobárica. (B) A transformação AD é isobárica. (C) A transformação DC é uma expansão isotérmica. (D) A transformação CB é isotérmica. 16.2) Sobre o trabalho, assinale a CORRETA. (A) O trabalho é máximo em DC. (B) O trabalho é mínimo em CB. (C) O trabalho é nulo em BA. (D) O trabalho ADCBA é de compressão. 17) A tabela apresenta as frequências, em Hertz, dos sons fundamentais de notas musicais produzidas por diapasões que vibram no ar, num mesmo ambiente. A partir das informações fornecidas, é CORRETO afirmar que (A) o som sol é mais alto do que o som dó e se propaga com maior velocidade. (B) o som fá é mais agudo do que o som ré, mas sua velocidade de propagação é menor. (C) o som si é mais grave do que o som mi, mas ambos têm o mesmo comprimento de onda. (D) o comprimento de onda do som lá é menor do que o do som ré, mas ambos propagam-se com a mesma velocidade. Se massas iguais de todas essas substâncias forem expostas à mesma quantidade de calor, qual sofrerá a maior variação de temperatura? Justifique. 20) Quando se constrói uma estrada de ferro, deve-se distanciar um trilho do outro para que a dilatação térmica não produza o efeito indesejado, apresentado na figura. Na construção de uma ferrovia, com trilhos de ferro (α = 1, C -1 ) de 8 m de comprimento, qual a distância mínima que deve ser deixada entre dois trilhos consecutivos para uma variação máxima de temperatura de + 50 C em relação à temperatura ambiente do dia de instalação dos trilhos?

5 21) Um calorímetro de capacidade térmica 5 cal/ C contém 70 g de água a 20 C. Um corpo de massa 50 g a uma temperatura x é colocado no interior do calorímetro. A temperatura de equilíbrio térmico é 40 C, os calores específicos do corpo e da água valem, respectivamente, 0,5 cal/g C e 1 cal/g C. Calcule a temperatura x. 22) Suponha que para passar da forma mostrada na figura A à figura B, a lâmina bimetálica tenha sido aquecida. Qual das duas lâminas, 1 ou 2, tem maior coeficiente de dilatação linear? Justifique. 25) O gráfico representa a variação, com o tempo, da temperatura de um sistema constituído de um pedaço de gelo de 500 g a -10 C. (A) Qual o estado físico entre os instantes 0 e 5 s? (B) Quais os estados físicos presentes entre 5 e 85 s? (C) Qual o estado físico entre os instantes 85 e 95 s? (D) O que acontece com o gelo entre 5 e 85 s? 26) Um gás ideal sofre a transformação cíclica ABCDA, conforme o gráfico. 23) De acordo com o diagrama de fases para o CO 2, dê o que se pede. Determine (A) o trabalho realizado pelo gás em cada uma das etapas (AB, BC, CD e DA) do ciclo. (B) o trabalho total realizado pelo gás no ciclo. (C) Esse trabalho total é de expansão ou compressão? Justifique. (A) O ponto triplo. (B) O ponto que representa uma fusão a temperatura constante. (C) O ponto B ilustra uma mudança de fase, que é a. (D) O ponto crítico. (E) O estado físico no ponto H. (F) A temperatura e a pressão em que o CO 2 existe simultaneamente nos três estados físicos. (G) A temperatura máxima em que a substância é líquida. (H) Os estados físicos presentes no ponto C. 24) Uma máquina de Carnot é operada entre duas fontes, cujas temperaturas são 472 C e 25 C. Admitindo que a máquina recebe da fonte quente uma quantidade de calor igual a 1500 calorias, calcule (A) o rendimento térmico da máquina. (B) o trabalho (em Joules) realizado pela máquina. Considere 1 cal = 4,2 J. (C) a quantidade de calor (em calorias) rejeitada pela fonte fria. 27) Um incêndio ocorreu no lado direito de um dos andares intermediários de um edifício construído com estrutura metálica, como ilustra a figura 1. Em consequência do incêndio, que ficou restrito ao lado direito, o edifício sofreu uma deformação, como ilustra a figura 2. Com base em conhecimentos de termologia, usando conhecimentos físicos corretos, explique detalhadamente, por que o edifício entorta para a esquerda e não para a direita. 28) Suponha uma onda de amplitude A igual a 3 metros. Sabendo que seu período de oscilação é de 4 segundos, marque a opção que indica a velocidade de propagação dessa onda.

6 29) As vozes de dois cantores, emitidas nas mesmas condições ambientais, foram representadas em um osciloscópio e apresentaram os aspectos geométricos indicados a seguir. A respeito dessas ondas, julgue as afirmativas em V (Verdadeiras) ou F(Falsas), justificando cada uma delas. ( ) As vozes possuem timbres diferentes. ( ) As ondas possuem mesmo comprimento de onda. ( ) Os sons emitidos possuem alturas iguais. ( ) As ondas emitidas possuem a mesma frequência. ( ) Os sons emitidos possuem a mesma intensidade. ( ) As ondas emitidas possuem amplitudes diferentes. ( ) O som indicado em A é mais agudo do que o indicado em B. ( ) Os períodos das ondas emitidas são iguais. 30) A tabela abaixo informa os comprimentos de onda, no ar, das radiações visíveis: LUZ COMPRIMENTO DA ONDA vermelha de 7, m a 6, m alaranjada de 6, m a 5, m amarela de 5, m a 5, m verde de 5, m a 4, m azul de 4, m a 4, m violeta de 4, m a 4, m Uma determinada substância, quando aquecida, emite uma luz monocromática de frequência igual a 5, Hz. Tendo-se em conta que a velocidade de propagação de uma onda eletromagnética no ar é praticamente a mesma que no vácuo ( m/s), afirmar que a luz emitida está na faixa correspondente a qual cor? Justifique com os cálculos adequados.