PROVA DE FÍSICA 2º ANO - 2ª MENSAL - 2º TRIMESTRE TIPO A

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1 PROVA DE FÍSICA º ANO - ª MENSAL - º TRIMESTRE TIPO A 01) No gráfico abaixo, temos uma seqüência de transformações gasosas, que seguem a seguinte ordem: ABCDA. De acordo com o apresentado, assinale verdadeiro (V) ou falso (F) para as afirmações baseadas no gráfico. (V) A transformação AB é isotérmica. A energia gana pelo gás na forma de calor é transformada integralmente na forma de trabalo. (F) Na transformação DA, o gás realiza trabalo que é proporcional ao aumento da pressão. (F) Sabendo que a temperatura T vale 00 K, podemos afirmar que a temperatura T 1 vale 100 K. (F) A transformação CB é uma compressão adiabática, em que a temperatura do gás aumenta devido às trocas de calor com a vizinança. (F) Na transformação cíclica ABCDA apresentada, a variação da energia interna é zero ( U = 0), o que significa que a temperatura permaneceu constante durante todo o ciclo. 0) No radiador de um carro, a água fica dentro de tubos de metal (canaletas), como na figura abaixo. Com a ajuda de uma bomba d água, a água fria do radiador vai para dentro do bloco do motor, circulando ao redor dos cilindros. Na circulação, a água recebe calor da combustão do motor, sofre aumento de temperatura e volta para o radiador; é então resfriada, trocando calor com o ar que flui externamente devido ao movimento do carro. uando o carro está parado ou em marca lenta, um termostato aciona um tipo de ventilador (ventoina), evitando o superaquecimento da água. A situação descrita evidencia que, no processo de combustão, parte da energia não foi transformada em trabalo para o carro se mover. Examinando-se as trocas de calor efetuadas, pode-se afirmar: a) Considerando o motor uma máquina térmica ideal, quanto maior for o calor trocado, maior será o rendimento do motor. b) Considerando o motor uma máquina térmica ideal, quanto menor for o calor trocado, menor será o rendimento do motor. c) De acordo com a ª lei da termodinâmica, toda máquina térmica quente tem aproveitamento total da energia fornecida. d) A energia liberada pelo radiador corresponde a energia rejeitada pela máquina térmica para a fonte fria. e) A energia absorvida pelo radiador corresponde a energia rejeitada pela máquina térmica para a fonte quente.

2 0) Carnot demonstrou que o funcionamento de toda máquina térmica supõe uma fonte quente e uma fonte fria; á então o transporte de uma quantidade de calor da primeira para a segunda. A máquina a fogo é, portanto, comparável ao moino de água. Da mesma forma que é preciso uma queda de água para acionar um motor idráulico, também é necessária uma queda de temperatura para se impulsionar um motor térmico. Foi a partir dessas considerações que Carnot postulou um princípio fundamental: em uma máquina térmica, funcionando em condições ideais, a uma certa quantidade de calor fornecido à caldeira corresponde um trabalo recolido, independentemente dos agentes postos em ação para realizá-lo; esse trabalo é fixado unicamente pelas quantidades de calor trocadas entre o motor térmico e o ambiente. Baseado no texto apresentado e no gráfico abaixo, analise as alternativas a seguir: I. De A para D: Nessa transformação, o gás sofre uma compressão isotérmica. Sua temperatura diminui, mas não ocorre troca de calor com o meio. O gás realiza trabalo às custas de redução na sua energia interna. II. De D para C: Nessa transformação, o gás sofre uma compressão isotérmica, recebendo calor da fonte fria e realizando trabalo. A energia interna do gás se mantém constante nessa transformação. III. De C para B: Ocorre uma expansão adiabática. A temperatura do sistema aumenta, mas não ocorre troca de calor com o meio. O trabalo realizado sobre o sistema provoca aumento na sua energia interna. IV. De B para A: Nessa transformação, o gás sofre uma compressão isotérmica, completando-se o ciclo. O meio exterior realiza trabalo sobre o gás, sem que aja variação na sua energia interna. Durante essa transformação, o gás rejeita a quantidade de calor 1 para a fonte fria. V. Se o ciclo fosse A B C D A, estaria representando uma máquina a vapor. Estão corretas: a) I, II e IV. b) IV e V. c) I, II e III. d) Todas estão corretas. e) Nenuma está correta. 04) Uma das etapas de funcionamento do motor de combustão interna consiste em uma expansão isobárica. O que podemos afirmar sobre essa transformação? a) A temperatura do gás se mantém constante, pois o processo é isobárico. b) A energia interna do gás diminui, pois as moléculas do gás aumentam de velocidade. c) O trabalo realizado pelo gás sobre o êmbolo é exatamente igual ao calor recebido pelo gás. d) O trabalo realizado pelo gás sobre o êmbolo é nulo. e) O trabalo realizado pelo gás é menor que o calor recebido pelo gás. 0) Um gás sofreu uma transformação à pressão constante de 4.10 N/m, em que seu volume se expandiu. Sabendo que, nessa transformação, ele recebeu 1 kj de calor e que sua energia interna aumentou em 6.10 J, calcule a variação do volume que o gás sofreu durante essa transformação. = 1000J V =? U = 6.10 J p = 4000 N / m U V = U = p U = p V = U = p U = p. V = 1,m

3 06) O gráfico abaixo representa o ciclo ABCDA de transformações de uma máquina térmica ideal. Essa máquina troca 6,6 kj de calor, em cada ciclo, com a fonte quente que se encontra a 800 K de temperatura. Sabendo que essa máquina efetua 0 ciclos a cada segundos, determine o rendimento e a potência dessa máquina. B) + ( ).10 (.10 ) J η = 1 00 η = 6600 η = 0, P = t 00.0 P = P = 00.4 P= 100W 07) Um gás sofre uma transformação indo de um estado inicial A para um estado final C, de acordo com o diagrama p x V abaixo. Sabendo que, nessa transformação, o gás sofre uma variação na energia interna de U = 1.10 cal, determine o trabalo associado a essa transformação e diga se nesta o gás ganou ou perdeu energia na forma de trabalo. B). + ( ).6 (9.10 ) J GASTA ENERGIA

4 PROVA DE FÍSICA º ANO - ª MENSAL - º TRIMESTRE TIPO B 01) Carnot, depois de realizar uma análise cuidadosa do funcionamento do motor térmico, propôs uma máquina que, trabalando com gás aquecido ou resfriado, serviria para medir a quantidade de energia mecânica produzida; permitiria também calcular a porcentagem de energia térmica transformada em mecânica. O funcionamento dessa máquina englobava quatro fases, o que oje é camado de ciclo de Carnot: a partir de um estado inicial, o sistema expande-se isotermicamente (absorvendo calor do ambiente) até atingir um segundo estado; a partir deste, a expansão é adiabática, e, conseqüentemente, a temperatura diminui; daí em diante, o volume do sistema começa a reduzir-se isotermicamente, até alcançar o estado final; uma compressão adiabática conduz o sistema ao ponto de partida, fecando assim o ciclo. Baseado no texto apresentado e no gráfico abaixo, analise as afirmativas a seguir: I. De A para B: Nessa transformação, o gás sofre uma expansão isotérmica, recebendo calor da fonte quente 1 e trabalo. A energia interna do gás se mantém constante nessa transformação. II. De B para C: Nessa transformação, o gás sofre uma expansão adiabática. Sua temperatura diminui, mas não ocorre troca de calor com o meio. O gás realiza trabalo às custas de redução na sua energia interna. III. De C para D: Nessa transformação, o gás sofre uma compressão isotérmica. O meio exterior realiza trabalo sobre o gás, sem que aja variação na sua energia interna. Durante essa transformação, o gás rejeita a quantidade de calor para a fonte fria. IV. De D para A: Ocorre uma compressão adiabática, completando-se o ciclo. A temperatura do sistema aumenta, mas não acontece troca de calor com o meio. O trabalo realizado sobre o sistema provoca diminuição na sua energia interna. V. Se o ciclo fosse C B A D C, estaria representando um refrigerador. Estão corretas: a) I, II e IV. b) I e IV. c) II, III e V. d) Todas estão corretas. e) Nenuma está correta. 0) No radiador de um carro, a água fica dentro de tubos de metal (canaletas), como na figura abaixo. Com a ajuda de uma bomba d água, a água fria do radiador vai para dentro do bloco do motor, circulando ao redor dos cilindros. Na circulação, a água recebe calor da combustão do motor, sofre aumento de temperatura e volta para o radiador; é então resfriada, trocando calor com o ar que flui externamente devido ao movimento do carro. uando o carro está parado ou em marca lenta, um termostato aciona um tipo de ventilador (ventoina), evitando o superaquecimento da água. A situação descrita evidencia que, no processo de combustão, pa rte da energia não foi transformada em trabalo para o carro se mover. Examinando-se as trocas de calor efetuadas, pode-se afirmar: a) A energia liberada pelo radiador corresponde a energia rejeitada pela máquina térmica para a fonte fria. b) De acordo com a ª lei da termodinâmica, toda máquina térmica quente tem aproveitamento total da energia fornecida. c) Considerando o motor uma máquina térmica ideal, quanto menor for o calor trocado, menor será o rendimento do motor. d) Considerando o motor uma máquina térmica ideal, quanto maior for o calor trocado, maior será o rendimento do motor. e) A energia absorvida pelo radiador corresponde a energia rejeitada pela máquina térmica para a fonte quente.

5 0) No gráfico abaixo, temos uma seqüência de transformações gasosas que seguem a seguinte ordem: ABCDA. De acordo com o apresentado, assinale verdadeiro (V) ou falso (F) para as afirmações baseadas no gráfico. (F) A transformação AB é isotérmica. A energia gana pelo gás na forma de calor é transformada integralmente na forma de trabalo. (F) Na transformação DA, o gás realiza trabalo que é proporcional ao aumento da pressão. (F) Sabendo que a temperatura T vale 00 K, podemos afirmar que a temperatura T 1 vale 600 K. (V) A transformação CB é uma compressão adiabática, em que a temperatura do gás aumenta devido ao trabalo que o sistema recebe da vizinança. (F) Na transformação cíclica ABCDA apresentada, a variação da energia interna é zero ( U = 0), o que significa que a temperatura permaneceu constante durante todo o ciclo. 04) Uma das etapas de funcionamento do motor de combustão interna consiste em uma contração isobárica. O que podemos afirmar sobre essa transformação? a) A temperatura do gás se mantém constante, pois o processo é isobárico. b) A energia interna do gás diminui, pois as moléculas do gás aumentam de velocidade. c) O trabalo recebido pelo gás é menor que o calor liberado pelo gás. d) O trabalo realizado pelo gás sobre o êmbolo é nulo. e) O trabalo recebido pelo gás sobre o êmbolo é exatamente igual ao calor recebido pelo gás. 0) O gráfico abaixo representa o ciclo ADCBA de transformações de uma máquina térmica ideal. Essa máquina troca 9,9 kj de calor, em cada ciclo, com a fonte quente que se encontra a 1000 K de temperatura. Sabendo que essa máquina efetua 0 ciclos a cada segundos, determine o coeficiente de performance e a potência dessa máquina. B) + ( ).10 (.10 ) J 1 1 = = = 6600J ε = 6600 ε = 00 ε = P = t 00.0 P = P = 00.4 P= 100W

6 06) Um gás sofre uma transformação indo de um estado inicial A para um estado final C, de acordo com o diagrama p x V abaixo. Sabendo que, nessa transformação, o gás sofre uma variação na energia interna de U = 1.10 cal, determine o trabalo associado a essa transformação e diga se nesta o gás ganou ou perdeu energia na forma de trabalo. B). ( ).6 (9.10 ) J GANHOU ENERGIA 07) Um gás sofreu uma transformação isobárica, em que seu volume se expandiu de 4 m para, m. Sabendo que, nessa transformação, ele recebeu 1 kj de calor e que sua energia interna aumentou em 6.10 J, calcule a pressão na qual ocorreu essa transformação. = 1000J V = 1, m U = 6.10 J p =? U U = p = U = p p = U = p. 1, U = p. p = 4000 N / m

7 PROVA DE FÍSICA º ANO - ª MENSAL - º TRIMESTRE TIPO C 1) Observe o ciclo de Carnot abaixo. Sobre a transformação ABCDA da massa gasosa, assinale V para a(s) afirmativa(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). (F) A energia interna do gás se mantém constante na transformação BC. (F) O sistema recebe trabalo na transformação DA, mantendo sua temperatura constante. (V) Na transformação CD, o gás recebe trabalo, mantendo sua temperatura invariável. (V) No processo AB, o gás recebe calor da fonte quente. (F) No processo ABCDA, a temperatura do sistema permaneceu constante. 0) Analise as afirmativas abaixo e assinale aquela que for verdadeira. a) O coeficiente de performance de uma máquina térmica independe das temperaturas das fontes fria e quente. b) Durante uma contração gasosa, o sistema recebe trabalo do meio externo e, se a transformação é adiabática, a temperatura do sistema aumenta. c) Sempre teremos a realização de trabalo em qualquer processo termodinâmico. d) Durante uma transformação isobárica, não teremos a realização de trabalo. e) Nas máquinas frias, a temperatura da fonte fria é maior que a temperatura da fonte quente. 0) Uma máquina térmica fria, operando em ciclos, retira 4800 J de calor da fonte fria e envia 6400 J de calor para a fonte quente. Sabendo que a máquina fria realiza 90 ciclos em cinco segundos, determine o coeficiente de performance da máquina e sua potência. ε = P = 1 t ε = P = J ε = P = P= 8800W 04) Durante uma expansão isobárica, em que o valor da pressão é 4.10 N/m, a massa gasosa recebeu 4 kj de calor da fonte quente, fazendo com que sua energia interna sofresse uma variação de 6.10 J. Com essas informações, determine a variação de volume sofrida pelo gás durante essa transformação. = 4000J V =? U = 6.10 J p = 4000 N / m U = U = p. U = p. U V = p V = U = p. V = 4,m

8 0) Um gás sofre a transformação indicada no gráfico p x V abaixo. Durante a transformação, o gás sofre uma variação de energia interna de 0.10 cal, baixando sua temperatura. Calcule a quantidade de calor perdida pelo gás durante a transformação indicada. B). ( ).1 U= (0.10 ) = ( ) = = 0.10 J J 06) Analise as afirmativas abaixo. I. Em uma transformação isométrica não existe a realização de trabalo. II. Num processo adiabático, a massa gasosa não recebe nem cede calor para o meio externo. III. Calor e trabalo possuem os mesmos valores em uma transformação isobárica. IV. É possível que uma máquina térmica, operando em ciclos, utilize todo o calor recebido na realização de trabalo. V. O ciclo de Carnot é um ciclo teórico reversível de rendimento 100%. Estão corretas as alternativas: a) I e II. b) II e III. c) III e IV. d) IV e V. e) III e V. 07) Um sistema termodinâmico formado por um gás ideal sofre uma transformação com as seguintes características: 0 U =. Esses dados permitem concluir que: a) a transformação é adiabática. b) a temperatura do gás diminui. c) a transformação é isotérmica. d) e uma expansão isocórica e) e uma contração isovolumétrica.

9 PROVA DE FÍSICA º ANO - ª MENSAL - º TRIMESTRE TIPO D 01) O gráfico p x V abaixo representa a transformação de uma massa gasosa que recebeu 40 J de calor de uma fonte calorífica de potência constante. Determine a variação da energia interna sofrida pela massa gasosa. B). (10 + 0).10 (0) J U= U = U= 90J 0) Uma massa gasosa recebeu uma quantidade de calor de 9 kj e, devido a esse fato, teve um aumento de sua energia interna de 6.10 J. Sabendo que, durante a transformação isobárica, o volume da massa gasosa sofreu um aumento de 4 m para, m, determine a pressão em que ocorreu essa transformação. U = 9000J V = 1, m p =? U = 6.10 J U = U = p. U = p. p = p = 1, U = p. p = 000 N / m ) Uma máquina térmica quente efetua 10 ciclos em 10 segundos. Em cada ciclo, ela retira 1600 J de calor da fonte quente e envia para a fonte fria uma certa quantidade de calor. Se o rendimento máximo da máquina térmica é de 60%, determine a quantidade de calor rejeitada para a fonte fria e a potência total da máquina. η = 1 η. 0, J = = = 640J P = t P = 10 P = P= 110W 04) Analise as afirmativas abaixo e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). (V) Em uma transformação isométrica não existe a realização de trabalo. (V) Num processo adiabático, a massa gasosa não recebe e nem cede calor para o meio externo. (F) Calor e trabalo possuem os mesmos valores em uma transformação isobárica. (F) É possível que uma máquina térmica, operando em ciclos, utilize todo o calor recebido na realização de trabalo. (F) O ciclo de Carnot é um ciclo teórico reversível de rendimento 100%.

10 0) Observe o ciclo de Carnot abaixo. Sobre a transformação ABCDA da massa gasosa. I. A energia interna do gás se mantém constante na transformação AB. II. O sistema recebe trabalo na transformação DA, mantendo sua temperatura constante. III. Na transformação CD, o gás realiza trabalo, mantendo sua temperatura invariável. IV. No processo AB, o gás cede calor da fonte quente. V. No processo ABCDA, a temperatura do sistema permaneceu constante. Estão corretas as afirmativas: a) I e V. b) II e IV. c) III e V. d) I, II e III. e) III, IV e V. 06) Um sistema termodinâmico formado por um gás ideal sofre uma transformação com as seguintes características: e U = 0. Esses dados permitem concluir que: a) a transformação é adiabática. b) a temperatura do gás diminui. c) a transformação é isotérmica. d) e uma expansão isocórica. e) e uma contração isovolumétrica. 07) Analise as afirmativas abaixo e assinale aquela que for verdadeira. a) O coeficiente de performance de uma máquina térmica independe das temperaturas das fontes fria e quente. b) Durante uma contração gasosa, o sistema recebe trabalo do meio externo e se, a transformação é adiabática, a temperatura do sistema aumenta. c) Sempre teremos a realização de trabalo em qualquer processo termodinâmico. d) Durante uma transformação isobárica, não teremos a realização de trabalo. e) Nas máquinas frias, a temperatura da fonte fria é maior que a temperatura da fonte quente.