Física E Extensivo V. 3

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1 Física E Extensivo 3 Exercícios ) E ) C 3) Perceba que elo desenho, devido ao aquecimento, a barra se curvou ara a direita, logo α > α Como α tama > α vidro, a tama se dilatará abrindo com mais facilidade Quando aquecemos um anel a qualquer coro com um orifício central, o orifício aumenta justamente com a casca 6) E Se L L α e y ax b, o gráfico ossui: * y L * x * Q L α * b Função de º grau (reta inclinada, artindo da origem) L 4) E L 7) D 4L 3L L L L L α L α L 5 3 α α,5 5 o C D igual D 8) L 4 cm e L 8 cm 5) E Perceba que, ara uma mesma variação de temeratura, a dilatação ocorrida na barra é igual à da barra L L L α L α 3L α L α 3α α L,3 m L 5 m o C L L α,3 5 α α α 6 5 o C L L (ermanecer na horizontal) L α L α L (L + 4) L L + 4 L 4 cm Já a barra (L + 4) L 8 cm 9) a, 5 o C L L α,4 4 α α α 4 4 α 5 o C Física E

2 ) D De acordo com a ilustração, temos: vidro L vidro, cm 4) α Pb 3 5 o C β Pb 6 5 o C Considere a área inicial como sendo cm Q m C 3 3 aço L aço L aço L vidro L 6 L 8 6 L 4 L 8 4 L 4 4 L L 4 5 cm 4 ) D O aumento do furo é roorcional ao aumento da laca ) 49 3) R < R erdadeiro α > α erceba que a relação R < R se mantém Falso α > α a relação R < R será alterada ois se dilatará mais que 4 Falso α < α a folga diminuirá 8 Falso α α a folga aumentará ois R < R 6 erdadeiro α α a folga aumentará ois os comrimentos iniciais são diferentes 3 erdadeiro α > α o tamanho da laca irá aumentar 4 cm 3 3 o C β 6 5,6 cm 5) E Logo, a área aumentou,6% Δ α Δ Como o alumínio aresenta o dobro do coeficiente de dilatação em relação ao concreto, sua dilatação suerficial também é o dobro a) Incorreta Possuem coeficientes de dilatação diferentes b) Incorreta condutividade térmica varia com a temeratura, ode ser estudada a artir da Equação de oltzmann, ara fenômenos de transorte de energia c) Incorreta abela d) Incorreta Seria o vidro comum e) Correta α l α Cu 6) a) ΔL L α ço Δ ΔL ΔL,65 m ΔL,65 cm b) Δ γ Gasolina Δ Δ erda 3 9,6 4 ( 5) Δ erda 48 litros c) dimensão mínima deve ser a dilatação suerficial das lacas Δ Δ β Δ, onde m β α concreto Δ β 4 6 C Δ,4 3 m Δ 5 C α 5 o C β 4 5 o C 6 cm² β cm 4 cm Obs: Em uma dimensão seria: ΔL L α Δ ΔL 6 5 ΔL 6 4 m ΔL,6 m,6 cm,6 mm 7) O fósforo acenderá rimeiro no cubo que atingir a temeratura final de ignição mais raidamente, ou seja, aquele que ossuir maior condutividade térmica Neste caso é o cubo feito de ouro, o cubo Quanto ao tamanho da aresta do cubo, ela dilatará conforme seu coeficiente de dilatação, que é maior no chumbo ssim a aresta do cubo será menor que a do cubo ª Lacuna (K > K ) ª Lacuna menor que a (α < α γ < γ ) Física E

3 8) o C 4,5% Esse aumento ercentual ocorre em dimensões volumétricas (3 dimensões) Se ensarmos em termos lineares ( dimensão), teremos um aumento ercentual 3 vezes menor L 4,5% 3 L,5% 9) 4 ) Incorreta Incorreta 4 Incorreta 8 Correta Δ,7 Δ C 8 F K Δ β Δ,7 β β,7 5 C 6 Correta β,7 5 K 3) Água Álcool γ γ 4, (45 5) 3 3, 7,5 + dilatação total é 9,6 3 4) C 5) dilatação real do líquido é dada or líquido reciiente + aarente 4 7,5 (45 5) dilatação do líquido é na verdade a dilatação térmica do frasco mais a dilatação térmica aarente, que é a arte que derrama/transborda Perceba que este material, ao ser aquecido em o C, sofre um aumento or comrimento de,4 mm/m L L α L α L,4 3 α α,4 5 o C O aumento volumétrico de um cubo de aresta a será: o aquecimento Então, na verdade Extravasa ransborda γ θ reci v aarente o Δ líquido Δ reciiente + Δ aarente ) D a a a a a a a 3 γ 3,4 5 o C γ 7, 5 o C γ a 3 7, 5 7, 3 a 3 6) E reciiente cm 3 o C o C γ rec 4 5 o C γ líq,8 4 o C γ líq γ rec + γ a,8 4,4 4 + γ a γ a,4 4 o C ) γ 3, 3 ( 5) 4,9 L γ 4 3 (3 ) 4 L 7) a γ a a,4 4 a,8 L γ aarente reciiente Como o reciiente se dilata mais quando aquecido, menos água transbordará ssim, o coeficiente volumétrico aarente será menor Física E 3

4 8) 9) mesma dilatação ocorrida no reciiente ocorre no líquido Não haverá transbordamento sem dilatação aarente γ γ + γ γ γ desresível líq rec aar liq a líq a líq γ líq, 3 (3 ) líq,88 L 33) E Este fenômeno ocorre devido ao que chamamos de dilatação anômala da água, ois em uma temeratura entre C e 4 C há um fenômeno inverso ao natural e eserado Neste intervalo de temeratura a água, ao ser resfriada, sofre uma exansão no seu volume devido à formação das ontes de hidrogênio, e ao ser aquecida, uma redução devido ao romimento das ontes de hidrogênio É isto que ermite a existência de vida dentro da água em lugares extremamente gelados, como o Polo Norte 3) E final líq final rec + + líq líq rec rec , 4 9,7 ml 3) a) γ a 5,5 5 o C ; b) γ líq 53, 5 o C cm 3 o C o C γ rec 5 6 o C a 5,5 cm 3 a) a γ a a γ a 5,5 5 γ a γ a 5,5 5 o C 34) 35) Já o seu volume diminui ao ser aquecido entre o C e 4 o C o C 3 C o 5 C o 3) C b) γ líq γ rec + γ a γ líq 5,5 5 +,5 5 γ líq 53, 5 o C De acordo com ilustração a seguir, temos: olume gelo gelo+água água densidade máxima ( C) ) dilatação anômala da água exlica orque em invernos rigorosos os lagos congelam na suerfície Quando a temeratura do ar diminui, atingindo valores um ouco menores do que 4 C, a densidade da água suerficial fica menor do que a da água mais quente do fundo e, assim, a água "fria" fica or cima da água 4 Física E

5 37) D "quente", logo, o volume da água suerficial fica maior do que a da água mais quente do fundo, Desse modo quando a temeratura da água suerficial atinge C, a água suerficial se congela enquanto a água do fundo continua líquida, o que interrome a troca de calor or convecção com a suerfície Esse efeito é ajudado elo fato de o gelo ser um éssimo condutor de calor, o que reduz a condução térmica I Falso d máx da água ocorre em 4 o C II erdadeiro III Falso Diminui a temeratura de fusão à medida que se aumenta a ressão I erdadeiro 38) 9 erdadeira o aumentarmos a temeratura, um relógio de êndulo aumenta o tamanho ( ) de seu êndulo, ficando com eríodo maior, ocasionando assim um atraso Falsa Dilatam-se igualmente 4 erdadeira Se α > α 8 erdadeira β α 6 erdadeira 39) 4 Falsa temeratura está relacionada com a agitação térmica dos átomos Falsa Durante as mudanças de fase de uma substância ura, as temeraturas não variam 4 Falsa 8 erdadeira O calor é a energia térmica em movimento 6 erdadeira través da radiação (irradiação) 4) 4) D erdadeira água ossui o maior calor esecífico existente c água cal/g o C Falsa O volume diminui e a densidade aumenta 4 erdadeira água é excelente moderador climático, devido ao seu alto calor esecífico 8 Falsa areia ossui um calor esecífico muito baixo 6 erdadeira 3 Falsa ressão atmosférica é o fator mais relevante nessa situação 4) D entre duas artículas, não há erda de energia na forma de calor Então, ara que o gás ossa ser dito ideal, deve ter ressão baixa (as artículas devem estar mais afastadas uma das outras) e alta temeratura (as artículas devem vibrar com mais energia) Lei dos gases ideais, roosta or Claeyron nos ermite determinar o valor de uma das variáveis de estado de um gás se conhecermos as outras três ssim, quando o número de mols de um gás ermanece constante, a Lei dos Gases Ideais é exressa ela seguinte equação: P n R Onde P é a ressão; é o volume; n é o número de mols, R é a constante dos gases e é a temeratura Um gás é dito ideal quando obedece à Lei dos Gases Ideais Esta lei é a combinação das Leis de oyle, de Charles e da Lei de Gay-Lussac e vogadro 43) n 5 mols; m,6 kg 6 ml M 3 g/mol 8, atm 47 o C 3 K n? n R 8, 6 n,8 3 n 5 mols n m M 5 m 3 m 6 g,6 kg 44) ransformação isovolumétrica ( ) 45) D P P P P K 69 C (equilíbrio) n R n R Há ocorrência de interação aenas durante as colisões, que são erfeitamente elásticas; e aós esta colisão Física E 5

6 46) 7 o C 73, o C K constante constante n n n n n n 3 3 K 7 o C 47) 4% m 3 P atm? P atm,6 m 3 Gastou,4 m 3 ou 4% do volume inicial 48) m g 49) C d,5 kg/m 3 m? L 7 mmhg 4 o C 33 K mol 8 g (N ) atm 76 mmhg x 7 mmhg x,9 atm n R,9 n,8 33 n,35 mol n m mol,4 L o C 73 K atm,35 m 8 m g? 7 o C 3 K 76 mmhg atm, ,6 L 5) atm,6, atm 5) De acordo com a rimeira Lei da ermodinâmica: Q Isolante Q w+ ( ) µ W ( Exande livremente) 5) D Logo Δμ (ransformação isotérmica ) P P P NES P DEPOIS v P P t t 3 t t t + 9 3t + 89 t 73 o C + 73 Logo, 546 K 53) L a) (equilíbrio) n R n R NES DEPOIS 6 Física E

7 Se + L + L 3 L 3 L 57) P 5 N/m P,5 5 N/m 3 cm 3? 7 o C 3 K 7 o C 4 K 3 L b) n R 36 atm 54) 4 K, ) E 5 5 3, , cm 3 55) E 56) atm 4 atm L L K? K P P P 4P 59) E, 3 36 K 87 o C Logo, foi aquecido em 6 o C? K 4 K 4 P 4P 6) 9 cm 3 P P 3 9, P,3P,8 6 m 3 7 o C 8 K 3 5 N/m Física E 7

8 µ g h N/m 5 6 3, m 3 ou 9 cm C 6) E E unidades arbitrárias de e Onde o roduto da ressão elo volume for maior, a temeratura será maior Onde o roduto obtiver o mesmo valor, teremos temeraturas iguais ssim: c > isoterma 64) 7 6) Inicialmente: n 3 7 o C 3 K 4 L n R 4 3,8 3 8,45 atm Final: isoterma 8, P 3,69 atm 4 63) P 8 P 4 P C C 4 8 Física E

9 6F al transformação não existe 68) 65) C Equação Geral dos Gases 5 3 P P, ,7 9 7 m 3 66) transformação isotérmica n R constante constante relação entre as temeraturas é diretamente roorcional ao roduto da ressão x volume ssim: I > II III 69) bombadas bomba de bicicleta bombeada X neu da bicicleta bombeadas 6 6 7) 67) D Se temos uma isoterma, então: X X 6 8 X X 4 L I P nr nr (olume constante) P Se P é roorcional a, o volume é constante evolução isométrica, isovolumétrica ou isocórica II Se P é constante evolução isobárica (Pressão constante) Física E 9

10 7) III Se é constante evolução isotérmica (emeratura constante) 77 o C 55 K? 7) 4 75 K o C libras-força ol o 4 C 87 K? o 55 C 38 K 5 73) 74) 75) C C: isobárica, isométrica D: isovolumétrica, isobárica Perceba que, ela isoterma ( ) que cruza os ontos D e C, D C al isoterma se encontra mais afastada da origem que a isoterma ( ) que contém o onto ssim: D C > temeratura de um onto é roorcional ao roduto ressão x volume ara o onto ssim: D D atm L 5 5 atm L ssim, a > D (isovolumétrica) libras-força ol 76) Física E

11 77) C Um reciiente hermeticamente fechado (volume constante) 8) a) 3 K Perceba que a mesma isoterma que cruza o onto também assa elo onto C ssim, C 3 K b) 77 o C ransformação C P PC C C P P C 3 P C 3 P 78) 6 No gráfico, verifica-se que na rofundidade de 5 m a ressão valerá 6 atm P P ara i i F F constante i 6 F i F i 6 79) D o 7 C 3 K atm? atm F 33 K 3 8) E CNP atm o C 73 K atm? o C 8) C 83) C ransformação C P PC C C 3 P P k 77 o C Perceba que no onto o roduto ressão x volume é 6 6 atm L Já no onto C, o roduto é C C 4 3 atm L Como o roduto x do onto C é vezes maior que no onto, a temeratura em C é vezes maior 3 o C 33 C 66 K 333 o C 7 o C 3 K atm (antes de fechar) 9 o C 54 K P? 84) D,85 atm C C C 3 54 Física E

12 85) o 7 C 3 K? 3 36 K Em seguida (isocórica) P 36 K P 3? P P 36 3 K 97 o C Exercícios interativos ) a) O zinco se dilata mais do que o aço, e o interrutor desliga; b) O zinco se encolhe mais do que o aço, e o interrutor liga novamente ) O vidro é mau condutor de calor Por isso, quando a água quente é colocada no coo, sua arede interna se dilata e sua arede externa continua fria sem se dilatar Essa situação cria tensões térmicas, ou seja, forças oostas que fazem com que o coo rache O coo não racharia se fosse feito com um material bom condutor de calor ou que tivesse um baixo coeficiente de dilatação Física E