SUPER FÍSICA (aula 7)

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1 SUPER FÍSICA (aula 7) Prof. Edson Osni Ramos (Cebola) EXERCÍCIOS 161. (MACK - SP) Dados: como nos países de língua inglesa a escala usual é a Fahrenheit, então: t = 14 F t C = Fazendo: C F 3 C 14 3 C = -10ºC 16. (MACK - SP) Ponto do Vapor Ponto do Gelo t = 5ºX t = ºC Nome P.G. idem P.V. P.G. X 0 C X ( 0) C ( 0) C C = 1,5ºC 163. (UEPA) RESPOSTA: c I. Está correto, a frase é errada. Os corpos não contém calor. O que existe no corpo é energia térmica. Calor é essa energia em trânsito de um para outro corpo. II. Está errada. A energia térmica passa do ferro para a água em forma de calor. III. Está completamente errada (BP - 01) ºX ºC ºC ºF ºX Ponto do vapor 100ºC 373ºF 40ºX Ponto do gelo 0ºC 73ºF 40ºX 01. Está correta. Como C F 3 F 3 C 5. C 5.(F 3) Está errada. Como: X 40 C 0 X 40 C X.C Está correta. Como: X 40 F 3 X 40 F 3 F = 0,9.X Está correta. Como: C 0 X X 40 X = 40ºX E ainda: C F 3 40 F 3 F = 40ºF. RESOLUÇÃO DE EXERCÍCIOS PÁGINA 1

2 16. Está errada, enquanto na escala X varia de 40ºX a 40ºX, na Celsius varia de 0ºC a 100ºC. Assim, uma variação de 10º na escala X corresponde a uma variação de 5º na escala Celsius. 3. Está errada. A temperatura em que a água, ao nível do mar, tem densidade máxima é 4ºC, que corresponde a: C 0 X 40 4 X 40 X = 48ºX RESPOSTA: (BP - 01) 01. Está correta. 0. Está errada, é para evitar contato entre eles ao se dilatarem em dias quentes. 04. Está correta. 08. Está errada, é para prevenção contra a contração nos dias frios. 16. Está errada (BP - 96) Dados: t F = x t C = (x 40) RESPOSTA: 05 C F 3 (x 40) x 3 9.(x 40) = 5. (x 3) x = 50 Assim: t F = x = 50ºF t C = (x 40) = 10ºC 167. (UEPG - 91) 01. Está correta. Quando sofre um aumento de temperatura, o pêndulo metálico do relógio se dilata, aumentando seu período de oscilação, levando mais tempo para marcar o tempo. Lembre-se de que o período do pêndulo é determinado por: L T... g 0. Está errada. Os corpos ocos dilatam-se como se fossem maciços. 04. Está correta. 08. Está correta. Como: 1, então: = Está correta. RESPOSTA: (UEL - 96) A B C D p transf. isobárica p p V transf. isocórica 5V T T transf. isotérmica RESPOSTA: d RESOLUÇÃO DE EXERCÍCIOS PÁGINA

3 169. (UNESC - 96) Além dos pontos A e B, considere os pontos C, D e E. Como: p.v =.T T p.v Analisando o diagrama: TA p A.VA 5.1 TA TA TB p B.VB 1.5 TB TB TC p C.VC 4. TC TC TD p D.VD 3.3 TA TD TE p E.VE.4 TE TE p (atm) 6 A 5 C 4 D 3 E 1 B V (litros) (BP - 008) ÁGUA m = 00 g to = 0ºC t= água (0ºC) água (t = ) Q = c.m.t Q = 1.00.(t-0) Q = 00.t No final: tudo água GELO m = 800 g to = 0ºC t = gelo (0ºC) água (0ºC) água (t = ) Q = m.l Q = c.m.t Q = Q = (t-0) Q = cal Q = 800.t Como: Q = 0 00.t t = 0 t = 60ºC Como esse resultado é absurdo para uma mistura de gelo a 0º C e água a 0ºC, de onde partimos da premissa que, ao final, teríamos tudo água, então, a outra possibilidade, é de que nem todo o gelo derreteu. Ou seja, ao final teremos gelo e água. Nesse caso, a temperatura final deve ser 0ºC. Assim: ÁGUA m = 00 g to = 0ºC t= 0ºC água (0ºC) água (0ºC) Q = c.m.t Q = 1.00.(0-0) Q = cal No final: tudo água e gelo GELO m = 800 g to = 0ºC t = 0ºC gelo (0ºC) água (0ºC) Q = m.l Q = m.80 Q = 80.m Como: Q = m = 0 m = 50 g. Assim, apenas 50 g de gelo vão derreter, ou seja, ao final teremos 50 g de água e 750 g de gelo. 01. Está errada. A temperatura final da mistura será 0ºC. 0. Está correta. Após o equilíbrio térmico, desprezando eventuais vaporizações, a massa total de água no interior do calorímetro será de 50 g. 04. Está correta. A temperatura final da mistura será de 0ºC. 08. Está errada. Após o equilíbrio térmico, desprezando eventuais vaporizações, apenas 50 g de gelo passará para o estado líquido. 16. Está errada. RESPOSTA: 14 RESOLUÇÃO DE EXERCÍCIOS PÁGINA 3

4 171. (BP - 001) Dados: m = 00 g Estado sólido Q = c.m.t 500 = c.00.0 c = 0,15 cal/g.ºc Estado líquido Q = c.m.t 1000 = c.00.0 c = 0,5 cal/g.ºc Fusão Q = m.l 000 = 00.L L = 10 cal/g 01. Está errada, o calor específico dessa substância no estado sólido é 0,15 cal/g.ºc, no estado líquido é 0,5 cal/g.ºc. 0. Está correta. O calor latente de fusão da substância é 10 cal/g. 04. Está correta. A temperatura de fusão, na situação apresentada, é 0ºC. 08. Está correta, o calor específico dessa substância no estado líquido é 0,50 cal/g.ºc. 16. Está errada. 3. Está errada. RESPOSTA: (UFPR - 9) Dados: m A m B to A = to B Q A = Q B t A = t B = 01. Está errada. Somente estaria correta se os dois corpos tivessem a mesma capacidade térmica. 0. Está errada. 04. Está correta. Seriam iguais se suas capacidades caloríficas fossem iguais. 08. Está errada. 16. Está correta. Seriam as mesmas se os corpos tivessem a mesma massa e o mesmo calor específico. RESPOSTA: (BP - 000) 01. Está errada. Nesse caso o indivíduo está perdendo calor para o meio. 0. Está correta. A bolinha de calor diminui de tamanho ao sublimar (passando do estado sólido para o gasoso) porque recebe calor do meio. 04. Está correta. Em um copo onde se coloca refrigerante bastante gelado, em um dia de calor, as gotículas de água que surgem ao seu redor são em decorrência do calor perdido pela massa de vapor d água existente no meio, que ao tocar no copo se condensam, ou seja, o sistema copo-refrigerante recebe calor do meio. 08. Está correta. O álcool se evapora ao receber calor do meio. 16. Está errada, nesse caso o sistema está perdendo calor.. RESPOSTA: (CPS - SP) Como a temperatura de Ana permaneceu constante (aproximadamente 36,5 o C, que é a temperatura média do ser humano) e ela troca (no caso cede calor ao ambiente), a região onde ela cede menos calor ao ambiente é a região onde a temperatura é maior RESPOSTA: a 175. (UEPG - 99) 01. Está errada. A capacidade térmica de um corpo depende de seu calor específico e de sua massa. 0. Está errada. Cálculo do trabalho realizado para levantar 1 kg a 1 m: W = F. d W = Peso. d = m.g.d = W = 10 J Cálculo do calor necessário aumentar a temperatura de um litro de água (m = 1000 g) em,4 ºC: Q = c.m.t Q = ,4 Q = 400 cal Como 1 cal = 4, J 400 cal = J 04. Está errada. Corpos que absorvem bem o calor são bons emissores de calor. 08. Está correta, o calor é uma forma de energia. 16. Está correta, o vapor, quando se condensa, libera calor. RESPOSTA: 4 RESOLUÇÃO DE EXERCÍCIOS PÁGINA t (ºC) 0 1,0,0 3,0 estado sólido fusão estado líquido Q (kcal)

5 176. (BP - 003) calorímetro C = 60 cal/ºc = c.m to = 40ºC t = 0ºC calorímetro (40ºC) calorímetro (0ºC) Q =6.m.t Q = 60. (0 40) Q = 400 cal água m = to = 40ºC t = 0ºC água (40ºC) água (0ºC) Q = c.m.t Q = 1. m. (0 40) Q = 40.m Como no final apenas a metade do gelo derreteu, então teremos gelo e água a 0ºC gelo m = 100 g to = -0ºC t = 0ºC gelo gelo (0ºC) água (0ºC) Q = c.m.t Q = m. L Q = 0,5.100.(0 0) Q = Q = 1000 cal Q = 4000 cal Como: Q = m = 0 m = 65 g 177. (BP - 00) Analisando os processos de transmissão de calor envolvidos na situação descrita, podemos afirmar que a energia térmica que aquece a água da piscina vem do Sol até o coletor por IRRADIAÇÃO, atravessa os canos de cobre e vai até a água que está passando pelos mesmos por CONDUÇÃO e vai dali até a piscina por CONVECÇÃO (BP - 004) RESOLUÇÃO DE EXERCÍCIOS PÁGINA 5 RESPOSTA: 65 I. Está correta. Todos os corpos, seja qual for sua temperatura, transmitem calor por irradiação. Quanto maior a temperatura do corpo, maior a quantidade de calor por ele irradiada. II. Está errada. Nas estufas de plantas, cujo objetivo é manter a temperatura interna maior que a externa, o calor chega principalmente por irradiação (do Sol até a estufa, que deve ter o teto transparente. E dela o calor sai (pouco) por condução (através das paredes) e por convecção (através das aberturas). III. Está correta, os raios infravermelhos, ao incidirem com os corpos, interagem com os mesmos provocando aquecimento. RESPOSTA: d 179. (BP - 011) Dados: m (água) 100 g; c (água) = 1 cal/g.ºc; to = 5ºC; t = 73ºC; potência = 100 W Rendimento = 80% 80% da energia é convertida em calor (Q) para aquecer a água, ou seja, a potência útil do aparelho é 80 % da total. Assim: Potência (útil) = 80%. Potência total Potência (útil) = 0,8.100 = 80 W. 1 cal = 4 J a. Está errada. Energia total gerada = t = 1 s Como: energia Potência W tempo total = Potência total. t W total = = 100 J. b. Está errada. Como: Q = c.m.t Q = (735) Q = 4800 cal. Como 1 cal = 4 J Q = 1900 J. c. Está errada. O rendimento desse processo é de 80%. d. Está correta. Como: energia 1900 Potência 80 tempo = 40 s = 4 min. tempo tempo e. Está errada, o rendimento é de 80% coletor solar bomba d'água RESPOSTA: d

6 180. (BP - 003) Dados: Q = (+) 00 cal = 840 J W = (-) 10 J E = (calor recebido) (o meio realiza trabalho contra o sistema) Como: Q = W + E 840 = E E = 960 J 181. (UEL - 96) I. Está correta. Dados: Tf = 7ºC = 300 K Tq = 37ºC = 600 K máquina térmica ideal Tf 300 Como: 1 1 = 0,5 = 50% T 600 q RESPOSTA: d II. Está correta. O calor é uma forma de energia em trânsito que flui espontaneamente do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura. III. Está correta. Se dois corpos estiverem em equilíbrio térmico com um terceiro, então eles estarão em equilíbrio térmico entre si (lei zero da termodinâmica). RESPOSTA: e 18. (BP - 97) Dados: Qq (a cada ciclo) = 1000 J Qf = (em 5 ciclos) Como: (p x V) W área do ciclo 3 3 (B b) ( ) W.h W.3.10 Como: Qq = W + Qf 100 = Qf Qf = 100 J (a cada ciclo) Em 5 ciclos: Qf = 500 J 5 W = 900 J 183. (UFRGS - 99) I. Está errada. Expansão adiabática Q = 0 volume aumenta V + W + Como: Q = W + E 0 = W + E Como W (+) E (-) T (-) Assim, para cada unidade de trabalho realizado pelo sistema, a energia interna do sistema diminui de uma unidade. II. p(10 5 N/m ) Está errada. Expansão isotérmica T = 0 E = 0 volume aumenta V + W + Como: Q = W + E Q = W + 0 Como W (+) Q (+), ou seja, o gás recebe calor do meio. Assim, a quantidade de calor recebida pelo sistema (o gás) é igual ao trabalho por ele realizado. III. Está correta. Transformação isovolumétrica V = 0 W = 0 Como: Q = W + E Q = 0 + E. Assim, o aumento na energia interna do sistema é igual à quantidade de calor recebida pelo sistema ,0,0 3,0 4,0 5,0 V (litros) 10-3 m 3 RESPOSTA: c RESOLUÇÃO DE EXERCÍCIOS PÁGINA 6

7 184 (UCM-MG - 013) p (atm) a. Está correta, sob pressão de 1 atm, a 0ºC (fusão do gelo), a substância estará na fase gasosa. líquido b. Está errada, sob pressão de 9 atm e temperatura de 0 ºC, a substância estará na fase gasosa. c. Está errada, para a substância sublimar abaixo de 60 ºC a pressão sólido deve ser inferior a 7 atm. gasoso d. Está errada. Sabemos que quanto maior a altitude, menor a pressão t (ºC) atmosférica. Ao nível do mar, a pressão atmosférica é de, aproximadamente, 1 atmosfera, logo, no alto do Everest (8000 m), será menor do que esse valor. Assim, nessa pressão, a 40 ºC a substância estará na fase gasosa. RESPOSTA: a 185. (UEPG - 99) 01. Está errada. 0. Está correta. Se o volume de um gás é mantido constante e se sua temperatura aumenta, aumenta também a pressão porque as suas moléculas movem-se com maior velocidade, chocando-se mais frequentemente com as paredes do volume. 04. Está correta. Para que 100 g de água a 0º fiquem a 0ºC Q = c.m.t Q = (0-0) Q = -000 cal, ou seja, pode ceder 000 cal. Para que 100 g de gelo sejam convertidas em água, sem alterar a temperatura (0ºC) Q = m.l Q = Q = 8000 cal, ou seja, somente para derreter a massa de gelo precisa receber uma quantidade de calor igual a 8000 cal. Assim podemos afirmar que, após o equilíbrio térmico, teremos gelo e água a 0ºC. 08. Está errada (lembre-se da anomalia da água). 16. Está errada. Sabemos que eficiência ou rendimento pode ser calculado pela expressão: Tf 1. T Assim, quando menor a diferença entre as temperaturas absolutas das fontes fria e quente, menor a eficiência da máquina. RESPOSTA: (UEPG - 010) 01. Está correta, por isso a máquina de Carnot é denominada de ideal. 0. Está correta. 04. Está errada. É impossível transformar integralmente calor em trabalho ou trabalho em calor. 08. Está correta. 16. Está correta. RESPOSTA: (BP - 001) V (10-3 m 3 ) Dados (segundo o inventor): energia total recebida = Qq = J 7 energia útil = trabalho (W) = J Está correta, W , 0% Q q T (K) Está errado. 04. Está correta, se ela recebe J e aproveita, a cada ciclo de funcionamento, J, então cede 000 ao meio externo (fonte fria). 08. Está correta. Como está no enunciado, a máquina possui funcionamento cíclico. 16. Está errada, existe energia liberada ao meio externo. 3. Está errada, é 0%. q RESPOSTA: 13 RESOLUÇÃO DE EXERCÍCIOS PÁGINA 7

8 188. (BP - 006) 01. Está correta, é impossível construir uma máquina que, operando em transformações cíclicas, tenha como único efeito transformar completamente em trabalho a energia térmica recebida de uma fonte quente única. 0. Está errada, é o que ocorre nos aparelhos refrigeradores (processos não espontâneos). 04. Está errada, mesmo sendo chamadas de ideais, as máquinas que funcionam segundo o Ciclo de Carnot possuem rendimento inferior a 100%. Tf 08. Está correta. Sabemos que eficiência ou rendimento pode ser calculado pela expressão: 1. T Assim, quando maior a diferença entre as temperaturas absolutas das fontes fria e quente, maior a eficiência da máquina. 16. Está correta. É por isso que a máquina de Carnot é chamada de ideal. RESPOSTA: 5 q 189. (BP - 01) Calor = Q transformação gasosa U 1 U ΔU = U U 1 trabalho = 01. Está correta. Se o sistema recebe trabalho (W), sem fornecer calor (Q = 0), temos que: ΔU = Q U = 0 () U + ou seja, a variação da energia interna do gás é positiva (aumenta). 0. Está correta. Se o sistema recebe calor (Q +), sem realizar trabalho (W = 0), temos que: ΔU = Q U = (+) 0 U + ou seja, a variação da energia interna do gás é positiva (aumenta). 04. Está correta. Se o sistema, simultaneamente, recebe calor (Q+) e trabalho (), temos que: ΔU = Q U = (+) () U + ou seja, a variação da energia interna do gás é positiva (aumenta). 08. Está correta. Se o sistema realiza trabalho (W+), sem receber calor (Q = 0),temos que: ΔU = Q U = 0 (+) U ou seja, a variação da energia interna do gás é negativa (diminui). 16. Está correta. Se o sistema fornece calor (Q), sem receber trabalho (W), temos que: ΔU = Q U = () 0 U ou seja, a variação da energia interna do gás é negativa (diminui). RESPOSTA: (BP - 011) 01. Está errada. O trabalho realizado durante a transformação cíclica é numericamente igual à área do ciclo. No caso: W = base x altura =. ( ) W =.10 5 J. 0. Está errada. 04. Está correta. Como a transformação é cíclica, a temperatura inicial é igual à temperatura final. Logo, a variação de temperatura é zero, ou seja, a variação da energia interna do gás é nula. 08. Está correta, o trabalho realizado durante a transformação cíclica foi de.10 5 J. 16. Está errada. p (10 5 N/m ) 0 1,0,0 3,0 3. Está correta. Temos no trecho BC uma expansão isobárica e no trecho CD uma transformação isocórica. 64. Está errada. Como: p.v =.T p.v 5 5 T T B TB 5 5 T C TC Logo a temperatura do gás em B é menor que em C. RESPOSTA: 44,0 1,0 V (m 3 ) RESOLUÇÃO Acesse: RESOLUÇÃO DE EXERCÍCIOS PÁGINA 8