Física E Extensivo V. 3

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1 Gabarit ula 9 Física E Extensiv V. Reslva c) De acrd cm gráfic, a temperatura de fusã é de 10 C. 9.01) D 9.0) B I. Incrreta. té que se atinja a temperatura de ebuliçã, deve-se deixar fg alt, pis mais rapidamente será atingida a temperatura de ebuliçã. pós atingida a temperatura de ebuliçã, deve-se utilizar fg baix para ecnmizar gás, pis, a partir daí, a temperatura nã aumentará mais, vist que a ebuliçã se dará a uma temperatura cnstante. II. Crreta. Veja a justificativa d item I. III.Incrreta Incrreta. Veja a justificativa d item I. 9.0) a) N estad sólid Quantidade de calr absrvid pela substância ns primeirs 0 segunds. P = Q t 0 = Q 0 Q = 000 cal Calr específic d crp n estad sólid Q = m. c. T 000 = 00. c. (10 0) c =.. 1. c = 1. 1 c = 1 cal/g C b) Quantidade de calr absrvid pel crp entre 0 e segunds (fusã). P = Q t 0 = Q ( 0) Q = 0000 cal Calr latente d crp Q = m. L f 0000 = 00. L f L f = 0 cal/g 11.01) C 11.0) E = 0 m T 0 = 0 C T = 60 C = 1. 6 C 1 L =? 1.01) E L =.. T V p = V l V rec ula 11 L = (0). (1. 6 ). (60 0) L = 7. m L = 7.. m L,7 cm ula 1 rec l = l. l. T rec. rec. T 00 l = l. (1. ). (0 0) 00.. (. ). (0 0) 00 l = 1. l l,1. l 0 = 1,1 l l = l = l 91,7 ml 1.0) E Física E 1

2 Gabarit Testes ula ) C Calr latente de vaprizaçã Q = m. L v 1,1. = m. L v L v = 11,. cal/g m Calr específic d vapr Q = m. c v. T v 60 = m. c v. ( 0) c v = m cal/g C Lg tems: L f < L v c g > c v Cálcul da ptência d aparelh nalisand estad sólid, tems: P = Q sensível Δt P = m. c. T t P = m.( 06, ).( 60 0) P = 1m cal/min (m é a massa d crp em grama) aqueciment d fusª d aqueciment da C gel 0 C 0 C gel água 0 C 0 9.0) a) Q T = m. c. T + m. L 7 + m. c. ΔT Q T = 0. (0,). (0 + 0) + 0. (80) + 0. (1).. (0 0) Q T = Q T = 00 cal b) Calr latente de fusã desse crp P = Q latente t 1m = m. L f ( 8 ) 1 = L f L f = 60 cal/g 9.0) C Calr específic d gel 9.0) D Água m 00 g T 0 0 C Q = m. c g. T g 196 = m. c g. (0 + 0) c g = 98, m cal/g C Calr latente de fusã Q = m. L f 1,6. = m. L f L f = 16,. cal/g m Quantidade de calr necessária para elevar a temperatura da água de 0 C até 0 C Q = m. c. T Q = 00. (1). (0 0) Q = Q = 0000 cal Cm a quantidade de calrnecida fi de 0000 cal, ela nã é suficiente para aquecer a água até 0 C. Lg, a temperatura final de equilíbri está entre 0 C e 0 C. Física E

3 Gabarit Cálcul da temperatura final Q = m. c. T 0000 = 00. (1). (T 0) 0000 = 00T T = 0000 T = 60 C 9.0) B Gel m 61g T0 0 C Lf 80 cal/ g quecedr P = 60 cal/s P = Q t P = m. L f t t = m. L P t = f 61.( 80) 60 t = 8 s ( 60) t =,8 min. 9.06) C Ptência d aquecedr P = Q t P = m. c. T t P = 00.( 1).( 0 0) 0 P = P = 0000 cal/min Temp para vaprizar tda a água. P = Q t P = m. L t v t = m. L P t = v 00.( 0) 0000 t = 7 min 9.07) C Cálcul da quantidade de calr a sernecida para gel para que este vire água e chegue a pnt de ebuliçã de água. Q = m. L f + m. c. T Q = 00. (80) (1). (0 0) Q = Q = 6000 cal Q = J Q = 0 J Temp necessári para a água entrar em ebuliçã. P = Q t t = Q P t = t = 180 s 9.08) E Cálcul da ptência d aquecedr P = Q t P = m. c. T t P = m.( 1).( 70 0) ( 1) P = m cal/min (m é a massa de água em gramas.) Temp necessári para vaprizar m gramas de água. P = Q t P = m. L t v t = m. L P v t = m.( 0) m t = min 9.09) Verdadeira erdadeira. 0. Falsa alsa. Entre 0 s e 00 s d iníci da experiência, está crrend a fusã. Lg, a substância se encntra em parte n estad sólid e em parte n líquid. 0. Verdadeira erdadeira. Q = C. T Q = (0). ( ) Q = 0700 cal Q = 0,7 kcal 08. Falsa alsa. O estanh absrve calr, mas sua temperatura nã varia (fusã). 16. Verdadeira erdadeira. T c = T k 7 T k = c + 7 T k = T k = 67 K Física E

4 Gabarit 9.) a) Derretiment das 00 g de gel Q = m. L f Q = Q = cal (quantidade de calr absrvida pel gel) b) pós derretiment d gel, têm-se 00 g de água a 0 C, que serã aquecidas até 0 C. Q = m. c. T Q = 00. (1). (0 0) Q = cal (quantidade de calr absrvida pela água) c) Calr absrvid pel calrímetr: Q = C. T Q = (0). (0 0) Q = 000 cal d) Ptência d aquecedr P = Q t P = Q Q Q gel + + água calrímetr Δt P = ( ) ( ) P = 6000 P = 700 cal/min 9.11) E Se sbraram gel e água, a temperatura final de equilíbri é de 0 C. Quantidade de calr recebida pel gel. Observaçã: fundiram-se 00 g de gel. Q = m f. L f Q = 00. (80) Q = 000 cal Q = kcal 9.1) D cubs de gel massa = m cubs de gel massa = m Experiência 1 Quantidade de calr necessária para derreter s cubs de gel. = m. L f = 80m Quantidade de calr necessária para aquecer essa massa de gel derretid até 1 C. Q = m. c. T Q = m. (1). (1 0) Q = 1m Balanç cm a água Q C + Q R m HO. c. T + + Q m HO. (1). (1 ) + 81m m HO = 81m m HO = 81 m Experiência Quantidade de calr necessária para derreter s cubs de gel Q = m. L f Q = 160m Quantidade máxima de calr que a mesma massa de água que a anterir a C cnsegue frnecer a gel (Esfriand até 0 C.). Q = m HO. c. T Q = 81 m. (1). (1 ) Q = 81m Ou seja, a quantidade de calr que a água cnsegue frnecer a gel (Q ) nã é suficiente para derretê-l cmpletamente (Q ). Lg, restam gel e água a 0 C. 9.1) B c 0 cal/ C Calrímetr T0 C Água Gel m 00 g T 0 C m 0 g T0 C Quantidade de calr necessária para derreter gel cmpletamente. Q = m. c. T + m. L f Q = 0. (0,). (0 + ) + 0. (80) Q = Q = 800 cal Quantidade máxima de calr que a água e calrímetr cnseguem frnecer a gel. Calrímetr Q calrímetr = C. T Q calrímetr = 0. (0 ) Q calrímetr = 00 cal Água Q água = m. c. T Q água = 00. (1). (0 ) Q água = 000 cal água + calrímetr Q = 6000 cal Ou seja, a quantidade de calr que a água e calrímetr cnseguem frnecer até chegar à temperatura de 0 C é insuficiente para derreter td gel. Lg, a temperatura final de equilíbri é de 0 C. 9.1) E Água V 170 cm m 170 g T 0 0 C Física E

5 Gabarit m 0 g Gel T 0 0 C T C (sbram água e gel) Q C + Q R m HO. c HO. T HO + m g. c g. T g + m f. L f 170. (1). (0 0) + 0. (0,). (0 + 0) + m f. 80 = m f 80 m f = 00 Massa de gel derretida: m f = 0 g Massa de gel remanecente: m = 0 0 m = 70 g 9.1) D m 0, kg 00 g Gel 0 0 C Q = 0 kcal = 0000 cal Calr necessári para esquentar gel de 0 C a 0 C. = m. c. T = (00). (0,). (0 + 0) = 000 cal Calr necessári para derreter gel. Q = m. L f Q = 00. (80) Q = cal Calr necessári para aquecer a água até 0 C. Q = m. c. T Q = 00. (1). (0 0) Q = 0000 cal Calr necessári para vaprizar a água. Q = m. L V Q = 00. (0) Q = 8000 cal té atingir 0 C Q = + Q + Q Q = Q = cal (Cnsegue-se atingir 0 C.) Calr que sbra Q = Q =.000 cal (Insuficiente para vaprizar tda a água.) 9.16) m 0 g Gel T 0 0 C m 0 g lumíni T 0 C Quantidade de calr necessária para derreter td gel. = m. L f = (0). (80) = 000 cal Quantidade máxima de calrnecid pel alumíni a gel (esfriand até 0 C). Q = m l. c l. T l Q = (0). (0,). (0 ) Q = 0 cal quantidade de calrnecida pel alumíni até atingir 0 C é insuficiente para derreter td gel. Lg, sbram água, gel e alumíni em equilíbri térmic. Prtant, a temperatura de equilíbri térmic é de 0 C. 9.17) a) Calr latente de fusã de B (L B ). P = Q t P = m. L B t L B = P. t m L B = ( 0).( 90 0) 0 L B = L B = cal/g b) Temperatura final de equilíbri d cnjunt m = 0 g () T 0 = 80 C c s =? ólida m = 0 g (B) T 0 = 0 C cb s =? ólida Cálcul d calr específic de na fase sólida P = Q t P = m. c T. t c = P. t m. T c = ( 0 ).( 70 0) ( 0 ).( 00 0) c = 8. 1 = 1 c,1 cal/g C = Cálcul d calr específic de B na fase sólida P = Q t P = m. c T B. t Física E

6 Gabarit = P. t m. T = ( 0 ).( 0 0 ) ( 0).( 80 0) = =. 1 = 1, cal/g C Cálcul d calr específic de B na fase líquida P = Q t P = m. c T B. t = P. t m. T = ( 0 ).( ) ( 0).( 10 80) = = 1 cal/g C Mistura de cm B Quantidade de calr cedid pr até atingir 80 C temperatura de fusã de B. = m. C. T = (0). ( 01, ). (80 80) =. ( 00) = 00 cal Quantidade de calr que B necessita para atingir pnt de fusã. Q = m B.. T B Q = 0. ( 0, ). (80 0) Q = 600 cal Quantidade de calr que B necessita para fundir cmpletamente. Q = m. L B Q = (0). () Q = 0 cal Prtant, a quantidade de calr que cnsegue ceder até atingir 80 C é suficiente para aquecer crp B até 80 C e derreter parte da massa dele. Lg, a temperatura de equilíbri d cnjunt é de 80 C. c) Cálcul da massa de (B) derretida. Q C + Q R m. c. T + m B.. T B + m fb. L B 0. 01,. (80 80) ,.. (80 0) +m fb m fb m fb = 00 m fb = 00 = 0 6 m fb = 16,67 g massa de B n estad líquid (fundida) m bs =, g massa de B n estads sólid. 9.18) a) ument da área superficial de cntat da água líquida cm ambiente aumentand a evapraçã, pis esta crre smente na superfície d líquid em cntat cm ar. b) Vlume de água a evaprar. V =. h V = (1 m ). (0, mm) V = (1 m ). (0,. m) V =. m Massa de água a evaprar. = m V m =. V m = ( ). (. ) m, kg Calr necessári para evaprar essa massa de água. Q = m. L v Q = (0,). (00) Q = 110 J Essa quantidade de calr usada para evaprar a água será retirada, na sua mair parte, da pele prprcinand a sensaçã de fri. 9.19) C Q C + Q R m s. L s + m HO. c. m s. ( 80) + 0. (1). (0 + ) 80. m s = 00 m s = 0 8 = 0 = m s = 1, g 9.0) a) Quantidade de gel frmada Massa de água HO = 1 kg/l = m V 6 Física E

7 Gabarit.01) E.0) D m =. V m = (1). (1) m = 1 kg m HO = 00 g Balanç energétic Q C + Q R m s. L s + m HO. c HO. T HO m s. ( 80) (1). (0 +,6) 80. m s = 600 m s = 70 g (slidificam-se 70 g de gel.) b) Temperatura final de equilíbri Q C + Q R C metal. T metal + m HO. c HO. T HO (00). (T 91) (0 +,6) 00T T = 0800 T = C temperatura final de equilíbri é de C e nã sbra nenhuma massa de gel. ula.0) T F = T y 6 T F = T y 18 T F = T y 6 a) V 7, = T 7 7, 7, 7 7 V 7, = T 7 0 V 7 = T 7 T = V b) T =. 7,6 T = 76 K c) T =. V 0 =. V V = cm.0) B T F 9 = T C T = h 8 T 0 T = h = h T = (h ).0) 1 9 = T C T C = 7 ºC.06) E.07) B.08) D.09) = K.. T L = = 1 cal/s = Q t Q =. t t = 1 s Q = 1 cal.) B.11) C.1) B.1) 17.1) B Pt = 1600 W T F 1 = T Y TF TY Pt = Q t Q = m. L Q = Q = 8000 cal Q = J Física E 7

8 Gabarit t = Q Pt t = t = 0. t = s t = min.1) Q = m. L + m. c. T + m. L fusã 0 C 0 C vaprizaçã Q = Q = Q = 00 cal Q = 00.,18 Q = 96 J Pt = Q t t = Q Pt t = t 1 s m g.16) Gel 0 T 0 0 C m 00 g Água T 0 70 C Q R + Q C m. L + m. c. T + m. c. T fusã 0 C 70 C (T 0) T + (T 70) 80 + T + T 80 T = 00 T = 0 C m 00 g.17) Água T 0 0 C. 1. (T 70) m 800 g Gel T 0 0 C Observe que é muit gel e puca água. Q necessári para derreter gel. Q = m. L Q = Q = 6000 cal Q que a água pde liberar. Q = m. c. T 0 C 0 C Q = ( 0) Q = 000 cal (O sinal negativ indica que é calr cedid.) a) T C Nã há calr suficiente para fundir td gel. b) Q = m. L 000 = m. 80 m = 0 g (Gel que fundiu.) m água = m água = 0 g.18) D m 0 g Água T 0 80 C m? Gel T 0 0 C C m. 0,0 + m m ( 60) 1 m 000 m = m = 00 g.19) B c 0 cal/ C Recipiente T0 0 C Água m 00 g T 0 0 C m 0 g Gel T 0 0 C Q R + Q C C. ΔT + m. c. ΔT + m. L + m. c. T calrímetr água gel 0 C C ( fusã) 0 θ 0. (T 0) (T 0) T 0 + T T 6T = T = 0 C.0). 1. (T 0) Física E

9 Gabarit ula ) C 11.0) l = α aç O anel de alumíni se dilatará mais que disc de aç na figura 1 e disc de aç se sltará. O anel de aç se dilatará mens que disc de alumíni na figura e disc de alumíni nã se sltará. 11.0) D 11.0) B 11.0) D 11.06) B 11.07) C = m L = 1 cm = 1. m =. 6 C 1 0 = C =? L =.. 1. =. (. 6 ). = = 1. = 0 C 0 = 0 C = 0 = 1 C 11.08) Haste L =.. T ( 0) = 0.. ( 0) = 0 C 1 Haste B L B = B. B. T B (18 1) = 1. B. ( 0) B = C 1 7 Relaçã entre e B B B = 0 7 = ) B L = + L L = +.. T L = +.. (T T 0 0 ) L = +.. T 11.) E = 6 m L = mm =. m T 0 = 18 ºC T = 68 ºC =? L =.. T. = 6.. (68 18) =. 00 =.. = 1. C 1 =. 6 C ) D = 0,0 mm T 0 C =. C 1 B = 00,8 mm T 0 B C B =. C 1 s barras terã mesm cmpriment final. L = L B + L = B + L B +.. (T T 0 0 ) = B + B. B.. (T T 0 0B ) (. ). T = 00,8 + 00,8.. (. ). T T = 00, T 1, = 600. T T = T =. T = 00 C 1 B,7 Física E 9

10 Gabarit 11.1) Calr sensível Q = m. c. T 0 = 0. (. ). T T =. 1 T = C T T 0 = T = T = 0 C (temperatura final de aqueciment) Dilataçã superficial S = S 0.. T S = S 0. (. ). T S S 0 =.. T S S 0 =. (. ). (0 ) S S 0 = 6. S S 0,0006 S,06% S ) E Vlume inicial d paralelepíped = = 6000 cm Dilataçã vlumétrica V =.. T V =. (. ). T V = (6000). (.. ). (0 0) V = (6. ). (6. ). ( ) V = 6. cm 11.1) D T 0 = 0 C = 600 cm V 0, 0 T = C Ceficiente de dilataçã vlumétrica V =.. T 00,. =.. ( 0) 0. =. =. =. 6 C 1 Ceficiente de dilataçã linear =. = = 1. 6 C ) Haste L =.. T L =. T. T 0, 0. T = 1.. T =. Placa S = S 0.. T S = S 0. (. ). T S =. S 0. (. T ) S =. (,0. ). (. ) S = cm Área final da placa S = S 0 + S S =,. + S = 00 + S = cm S =,1. cm 11.16) C O encaixe crre quand diâmetinal d cilindr e diâmetr intern final d anel frem iguais. d C = d d 0C + d C = d 0 + d d 0C + d 0C. C. T C = d 0 + d 0.. T (11. 6 ). (T 0) = 99, ,88. (. 6 ). (T 0) T = 99, ,. 6 T 0,1 = 1197,. 6 T T = T = T = 1. 11, 97. T T 0 C Física E

11 Gabarit 11.17) B d e l b = d T 0e.. l.. T 0b = + 0,0 =,0 cm Cm d 0e = l 0b d e = 1 l b 11.18) B Esfera V =.. T 11.19) B V =. T, =. (0) 0 1 =. =. C 1 Ceficiente de dilataçã linear =. = = 1. C 1 Haste L =.. T L =. T L = 1.. (0) L = 1. L,01 L = 1, 0 L = 1,% Rai d disc r d = d d 0 r d = cm Rai final d fur = r 0d + r d = r 0d + r 0d.. T = +. (1. ). ( ) = +. ( ). (. ) = + 0. = +. = S f S d =.. r d =. ( r d ) =. [(,0) () ] =. (1,00 0) =. (1,00) =,1. (1,00),1 cm 11.0) Dilataçã linear da barra L =.. L = (77. ). (. 6 ). () L =,016. m Cmpriment final da barra L = + L L =,77 + 0,00016 L =,77016 m nalisand a figura, a tems: x L0 L0 = 1,88 m L = 1,88608 plicand pitágras, btems: L x = = x + L L0 x = 1, , 88 x =, 687. x 0,07 m x 7, cm Física E 11

12 Gabarit ula ) 1.0) C 1.0) C 1.0) 1.0) C 1.06) B II. Incrreta. Terá alcançad valr máxim de densidade. 1.07) D 1.08) V aparente = V real V recipiente V real = V recipiente + V aparente 1.09) Crreta. O calr específic da água é elevad. (c = 1 cal/g C) 0. Incrreta. quecida de 0 a C, vlume da água diminui e a sua densidade aumenta. 0. Crreta. presença da água diminui a amplitude térmica. 08. Incrreta. amplitude térmica é grande prque há uma escassez de água. 16. Crreta. evapraçã é um prcess endtérmic e retira energia d crp.. Incrreta. Ferve a uma temperatura menr pis, destampada, a pressã será menr que tampada. 1.) E V =.. T V = (0. ). (1. ). ( 1) V = (. ). ( ). (. ) V =. V = 00 l 1.11) B V =.. T V = (000). (1. ). (1 ) V = (. ). ( ). (. ) V = 80 L O sinal negativ indica que huve uma cntraçã d líquid. 1.1) D De hidrstática (P =. g. h) P = P B m 0. g. h 0 =. g. h m. = m V. 0 V = 6 V = 1 V =.. T 1 00 =.. 80 = =,. =,. C 1 1.1) B = 1 cm = 1. 6 m p =. h = (1 mm ). (1 mm) p = 1 mm = 1. 9 m Ceficiente de dilataçã d líquid 0 desprezível p = V real ΔΔV rec p =. real. T 1. 9 = (1. 6 ). real. (0 0) real = 1.. real =. C 1 1.1) 1 m L 6 cm L L = 7 = 1. cm h 0 B h Ceficiente de dilataçã vlumétrica d metal p = V real V rec p =. real. T. rec. T 80 = (1. ). (0,9. ). (0 0) (1. ) ). rec. (0 0) 80 = ( ). (9. ). () ( ). rec. () 80 = 90 rec 1 Física E

13 Gabarit rec = rec = rec = 1. C 1 Ceficiente de dilataçã linear =. = = = =,. 6 C 1 O númer inteir mais próxim é. 1.1) C I. Crreta. h M = h 0M + h M h M = h 0M + h 0M. M. T h M = h 0M + h 0M.. (T T 0 0 ) II. Incrreta. Mercúri h = mm T 7 C Água h = mm T 17, C III.Crreta Crreta. h M = (h 0M. ). T + h 0M y = a. x + b a = tg = h 0. O ceficiente de dilataçã ds materiais à está relacinad cm a tangente à curva, u inclinaçã da curva, em um determinad pnt. Na temperatura T = 18 C, a inclinaçã da curva d mercúri é a mesma da água, lg ceficiente de dilataçã d mercúri é igual a da água nessa temperatura. 1.16) E =. cm frasc =. C 1 real = 18. C 1 T = 0 C P = R F P = 1. C 1 V =.. T V = V =,8 cm 1.17) = 1 L real =. C 1 real =1. C 1 ap real frasc ap =1 C 1 V.. T V V V. L 0, ml V 0, cm 1.18) V = 1 L T = 0 C frasc = 0. 6 C 1 real = C 1 V rec = V liq(glic) +. R. T = g + g. g. T = g. ( ) 1 +. =. (1 +. ) 1,00 = 1,0. = 1, 00,,98 L 1.19) E Recipiente Líquid V rec = V liq V0 00 cm V0 180 cm 00. T0 0 C R + V R = L + V L C C C T = T T = T = T 18.. T 0 = 16.. T T = T = T = 1,6 C T = T T 0 T = T 0 + T T = 1,6 + 0 T = 1,6 C Física E 1

14 Gabarit 1.0) B Cálcul da variaçã de temperatura na escala Celsius T F = (70 0) T F = 70 F Dilataçã de gaslina V =.. T V = (0). (1. ). (9) V = 96. V,96 l T C = T F 9 T C = 70 9 T C 9 C ntações 1 Física E