Data: / /2013 Bateria de Exercícios de Física

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1 Sem limite para crescer Nome: nº Professor(a): Série: 2ª EM Turma: Data: / /2013 Bateria de Exercícios de Física 1. (Pucrj 2013) Um sistema termodinâmico recebe certa quantidade de calor de uma fonte quente e sofre uma expansão isotérmica indo do estado 1 ao estado 2, indicados na figura. Imediatamente após a expansão inicial, o sistema sofre uma segunda expansão térmica, adiabática, indo de um estado 2 para o estado 3 com coeficiente de Poisson γ =1,5. a) Determine o volume ocupado pelo gás após a primeira expansão, indo do estado 1 ao estado 2. b) Determine a pressão no gás quando o estado 3 é atingido. 2. (Uerj 2013) Sabe-se que a pressão que um gás exerce sobre um recipiente é decorrente dos choques de suas moléculas contra as paredes do recipiente. Diminuindo em 50% o volume do recipiente que contém um gás ideal, sem alterar sua temperatura, estabeleça a razão entre a pressão final e a pressão inicial. 3. (Uerj 2013) Uma pessoa, com temperatura corporal igual a 36,7 C, bebe 1 litro de água a 15 C. 2 Admitindo que a temperatura do corpo não se altere até que o sistema atinja o equilíbrio térmico, determine a quantidade de calor, em calorias, que a água ingerida absorve do corpo dessa pessoa. Utilize: Calor específico da água = 1,0cal g C; Massa específica da água = 1 g/cm (Pucrj 2013) Três cubos de gelo de 10,0 g, todos eles a 0,0 C, são colocados dentro de um copo vazio e expostos ao sol até derreterem completamente, ainda a 0,0 C. Calcule a quantidade total de calor requerida para isto ocorrer, em calorias. a) 3, b) 2, c) 1, d) 8, e) 2, Considere o calor latente de fusão do gelo L F = 80 cal/g 5. (Uerj 2012) Considere X e Y dois corpos homogêneos, constituídos por substâncias distintas, cujas massas correspondem, respectivamente, a 20 g e 10 g. O gráfico abaixo mostra as variações da temperatura desses corpos em função do calor absorvido por eles durante um processo de aquecimento.

2 Determine as capacidades térmicas de X e Y e, também, os calores específicos das substâncias que os constituem. 6. (Uerj 2012) Um copo contendo 200 g de água é colocado no interior de um forno de micro-ondas. Quando o aparelho é ligado, a energia é absorvida pela água a uma taxa de 120 cal/s. Sabendo que o calor específico da água é igual a 1 cal. g -1. C -1, calcule a variação de temperatura da água após 1 minuto de funcionamento do forno. 7. (Uff 2011) Quando se retira uma garrafa de vidro com água de uma geladeira, depois de ela ter ficado lá por algum tempo, veem-se gotas d água se formando na superfície externa da garrafa. Isso acontece graças, principalmente, à a) condensação do vapor de água dissolvido no ar ao encontrar uma superfície à temperatura mais baixa. b) diferença de pressão, que é maior no interior da garrafa e que empurra a água para seu exterior. c) porosidade do vidro, que permite a passagem de água do interior da garrafa para sua superfície externa. d) diferença de densidade entre a água no interior da garrafa e a água dissolvida no ar, que é provocada pela diferença de temperaturas. e) condução de calor através do vidro, facilitada por sua porosidade. 8. (Uerj 2010) O gráfico a seguir assinala a média das temperaturas mínimas e máximas nas capitais de alguns países europeus, medidas em graus Celsius. Considere a necessidade de aquecer 500 g de água de 0 o C até a temperatura média máxima de cada uma das capitais. Determine em quantas dessas capitais são necessárias mais de 12 kcal para esse aquecimento. Considere o calor específico da água igual a 1 cal/g. C. 9. (Pucrj 2010) Um cubo de gelo dentro de um copo com água resfria o seu conteúdo. Se o cubo tem 10 g e o copo com água tem 200 ml e suas respectivas temperaturas iniciais são 0 C e 24 C, quantos cubos de gelo devem ser colocados para baixar a temperatura da água para 20 C? (Considere que o calor específico da água é c a = 1,0 cal/(g C), o calor latente de fusão do gelo L = 80 cal/g, e a densidade da água, d = 1 g/ml) a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5

3 10. (Pucrj 2010) Uma quantidade de água líquida de massa m = 200 g, a uma temperatura de 30 C o, é colocada em uma calorímetro junto a 150 g de gelo a 0 C o. Após atingir o equilíbrio, dado que o calor específico da água é c a = 1,0 cal/(g. C o ) e o calor latente de fusão do gelo é L = 80 cal/g, calcule a temperatura final da mistura gelo + água. a) 10 C o b) 15 C o c) 0 C o d) 30 C o e) 60 C o 11. (Puc-rio 2009) 0,5 moles de um gás ocupam um volume V de 0,1 m 3 quando a uma temperatura de 300 K. Qual é a pressão do gás a 300 K? Considere R = 8,3 J/ mol K. a) 830 Pa b) 1245 Pa c) 1830 Pa d) Pa e) Pa 12. (Unirio 2009) Exploração e Produção do Pré-sal. As reservas de gás do campo de Tupi podem chegar a 1,6 bilhão de barris, de acordo com a Petrobras. Gazeta Mercantil Embora a notícia acima seja alvissareira, ela não é clara do ponto de vista termodinâmico. Isto porque não são fornecidos os valores da pressão e da temperatura, para os quais é calculado o volume do gás. Admita que um volume desse gás é coletado no pré-sal a uma temperatura de 57 C e a uma pressão de 275 atm e que esta quantidade de gás é liberada ao nível do mar a uma temperatura de 27 C. Pode-se afirmar que, para calcular o volume de gás liberado ao nível do mar, deve-se multiplicar o volume inicial de gás coletado, pelo fator a) 625 b) 500 c) 375 d) 250 e) (Puc-rio 2009) Quanta energia deve ser dada a uma panela de ferro de 300 g para que sua temperatura seja elevada em 100 C? Considere o calor específico da panela como c = 450 J/ kg C. a) 300 J b) 450 J c) 750 J d) 1750 J e) J 14. (Uerj 2009) Um adulto, ao respirar durante um minuto, inspira, em média, 8,0 litros de ar a 20 C, expelindo-os a 37 C. Admita que o calor específico e a densidade do ar sejam, respectivamente, iguais a 0,24 cal. g -1. C -1 e 1,2 g. L -1. Nessas condições, a energia mínima, em quilocalorias, gasta pelo organismo apenas no aquecimento do ar, durante 24 horas, é aproximadamente igual a: a) 15,4 b) 35,6 c) 56,4 d) 75,5 15. (Uerj 2008) O calor específico da água é da ordem de 1,0 cal.g -1. C -1 e seu calor latente de fusão é igual a 80 cal. g- 1. Para transformar 200 g de gelo a 0 C em água a 30 C, a quantidade de energia necessária, em quilocalorias, equivale a: a) 8

4 b) 11 c) 22 d) (Puc-rio 2007) Uma chapa quadrada, feita de um material encontrado no planeta Marte, tem área A = 100,0 cm 2 a uma temperatura de 100 C. A uma temperatura de 0,0 C, qual será a área da chapa em cm 2? Considere que o coeficiente de expansão linear do material é á = 2, / C. a) 74,0 b) 64,0 c) 54,0 d) 44,0 e) 34,0 17. (Ufrrj 2007) Em um calorímetro ideal, dotado de um termômetro, colocam-se 0,5 kg de água, inicialmente a 28 C, e uma certa massa de gelo, inicialmente a 0 C. O gráfico a seguir ilustra a temperatura da água em função do tempo. Calcule: a) O calor (medido em calorias) cedido pela água ao gelo. b) A massa de gelo inicialmente presente no calorímetro. Dados: calor específico da água, ca = 1,0 cal/g C, e o calor latente de fusão do gelo, L = 80 cal/g. 18. (Ufrrj 2006) Um estudante de Física Experimental fornece calor a um certo corpo, inicialmente à temperatura de 10 C. Ele constrói o gráfico indicado a seguir, onde, no eixo vertical, registra as quantidades de calor cedidas ao corpo, enquanto, no eixo horizontal, vai registrando a temperatura do corpo. Consideremos agora um outro corpo, com o dobro da massa do primeiro, feito da mesma substância e também inicialmente a 10 C. Com base no gráfico, podemos dizer que, fornecendo uma quantidade de calor igual a 120 calorias a esse outro corpo, sua temperatura final será de a) 18 C. b) 20 C. c) 40 C. d) 30 C. e) 25 C. 19. (Ufrj 2006) Em um calorímetro ideal, há 98g de água à temperatura de 0 C. Dois cubinhos metálicos são introduzidos no calorímetro. Um deles tem massa 8,0g, calor específico 0,25cal/g C e está à temperatura de 400 C. O outro tem 10g de massa, calor específico 0,20cal/g C e está à temperatura de 100 C. Posteriormente, esse último cubinho é retirado do calorímetro e verifica-se, nesse instante, que sua temperatura é 50 C. Calcule a temperatura final de equilíbrio da água e do cubinho que permanece no calorímetro.

5 20. (Uerj 2004) Considere um gás ideal, cujas transformações I, II e III são mostradas no diagrama P V a seguir. Essas transformações, I a III, são denominadas, respectivamente, de: a) adiabática, isobárica, isométrica b) isométrica, isotérmica, isobárica c) isobárica, isométrica, adiabática d) isométrica, adiabática, isotérmica 21. (Uerj 2000) Duas partículas eletricamente carregadas estão separadas por uma distância r. O gráfico que melhor expressa a variação do módulo do força eletrostática F entre elas, em função de r, é: a) b) c) d) 22. (Ufrrj 2000) A figura adiante mostra duas cargas q 1 e q 2, afastadas a uma distância d, e as linhas de campo do campo eletrostático criado. Observando a figura anterior, responda: a) quais os sinais das cargas q 1 e q 2? b) a força eletrostática entre as cargas é de repulsão? Justifique.

6 23. (Cesgranrio 1999) Duas pequenas esferas A e B possuem a mesma carga elétrica q e se repelem com uma força de intensidade F. No ponto médio da distância que as separa introduz-se uma terceira carga elétrica q, conforme indica o desenho anterior. Assim, a resultante das forças elétricas que agem sobre a esfera A passou a valer: a) 5 F b) 4 F c) 3 F d) 2 F e) F 24. (Unirio 1998) Duas esferas metálicas idênticas, de dimensões desprezíveis, eletrizadas com cargas elétricas de módulos Q e 3Q atraem-se com força de intensidade 3, N quando colocadas a uma distância d, em certa região do espaço. Se forem colocadas em contato e, após equilíbrio eletrostático, levadas à mesma região do espaço e separadas pela mesma distância d, a nova força de interação elétrica entre elas será: a) repulsiva de intensidade 1, N b) repulsiva de intensidade 1, N c) repulsiva de intensidade 2, N d) atrativa de intensidade 1, N e) atrativa de intensidade 2, N 25. (Cesgranrio 1997) São quatro as etapas do ciclo de funcionamento de uma máquina térmica. 1 a etapa (A B): expansão isobárica 2 a etapa (B C): expansão isotérmica 3 a etapa (C D): contração isobárica 4ª etapa (D A ): compressão isométrica Assinale o diagrama P V (pressão versus volume) correspondente a este ciclo. a) b) c)

7 d) e) 26. (Unirio 1995) A figura a seguir mostra como estão distanciadas, entre si, duas cargas elétricas puntiformes, Q e 4Q, no vácuo. Pode-se afirmar que o módulo do campo elétrico (E) é NULO no ponto: a) A b) B c) C d) D e) E 27. (Cesgranrio 1994) O comprimento l de uma barra de latão varia, em função da temperatura è, segundo o gráfico a seguir. Assim, o coeficiente de dilatação linear do latão, no intervalo de 0 C a 100 C, vale: a) 2, / C b) 5, / C c) 1, / C d) 2, / C e) 5, / C 28. (Cesgranrio 1992) Uma rampa para saltos de asa-delta é construída de acordo com o esquema que se segue. A pilastra de sustentação II tem, a 0 C, comprimento três vezes maior do que a I. Os coeficientes de dilatação de I e II são, respectivamente, á 1 e á 2. Para que a rampa mantenha a mesma inclinação a qualquer temperatura, é necessário que a relação entre á 1 e á 2 seja:

8 a) á 1 = á 2 b) á 1 = 2á 2 c) á 1 = 3á 2 d) á 2 = 3á 1 e) á 2 = 2á (Cesgranrio 1992) Ao retirarmos uma garrafa de cerveja do "freezer", notamos que ela estava bem "gelada". Fizemos isso segurando-a pela chapinha. Ao servirmos, seguramos a garrafa pelo seu centro e notamos que ela "tinha congelado" ou ficado parcialmente solidificada. Assinale a opção que melhor explica essa passagem do estado líquido ao parcialmente sólido: a) Ela já estava congelada, só que nós não víamos. b) Ao servirmos segurando-a pelo centro, cedemos calor ao líquido, e este o usa para produzir uma mudança de estado (nova orientação molecular). c) A garrafa de cerveja, por ser escura, absorve mais rapidamente o calor. Assim, a pressão interna diminui, modificando o seu estado molecular. d) É o fenômeno chamado de regelo, em que o líquido solidificado volta a ser líquido devido à perda de calor para o meio ambiente. e) Com a diminuição da temperatura, a pressão diminui. Com isso a agitação molecular aumenta, já que não é anulada pela pressão. Sendo assim, tem-se um novo estado físico, o sólido. 30. (Cesgranrio 1990) Dois pequenos corpos eletricamente carregados são lentamente afastados um do outro. A intensidade da força de interação (F) varia com a distância (d) entre eles, segundo o gráfico: