12,0 C J 4,0. 20 C, existe um resistor ôhmico, imerso na água, de resistência elétrica R 1, alimentado

Transcrição

1 1. (Espcex (Aman)) Um painel coletor de energia solar é utilizado para aquecer a água de uma residência e todo o sistema tem um rendimento de 60%. Para aumentar a temperatura em de uma massa de água de kg, a energia solar total coletada no painel deve ser de 1,0 C Dado: considere o calor específico da água igual a a) b) c) d) e) 4,8 10 J 4 4,8 10 J 4 8,0 10 J 7 4,8 10 J 7 8,0 10 J J 4,0. gc. (Espcex (Aman)) Durante um experimento, um gás perfeito é comprimido, adiabaticamente, sendo realizado sobre ele um trabalho de 800 J. Em relação ao gás, ao final do processo, podemos afirmar que: a) o volume aumentou, a temperatura aumentou e a pressão aumentou. b) o volume diminuiu, a temperatura diminuiu e a pressão aumentou. c) o volume diminuiu, a temperatura aumentou e a pressão diminuiu. d) o volume diminuiu, a temperatura aumentou e a pressão aumentou. e) o volume aumentou, a temperatura aumentou e a pressão diminuiu. 3. (Espcex (Aman)) Num recipiente contendo 4,0 litros de água, a uma temperatura inicial de 0 C, existe um resistor ôhmico, imerso na água, de resistência elétrica R 1, alimentado por um gerador ideal de força eletromotriz E 50 V, conforme o desenho abaixo. O sistema encontra-se ao nível do mar. A transferência de calor para a água ocorre de forma homogênea. Considerando as perdas de calor desprezíveis para o meio, para o recipiente e para o restante do circuito elétrico, o tempo necessário para vaporizar,0 litros de água é Dados: calor específico da água 4 kj / kg C calor latente de vaporização da água.30 kj / kg densidade da água 1kg / L a) s b).040 s

2 c) 3.00 s d).96 s e) s 4. (Espcex (Aman)) Em uma fábrica, uma máquina térmica realiza, com um gás ideal, o ciclo no sentido horário, conforme o desenho abaixo. As transformações FG e HI são isobáricas, GH é isotérmica e IF é adiabática. Considere que, na transformação FG, FGHIF 00 kj de calor tenham sido fornecidos ao gás e que na transformação HI ele tenha perdido 0 kj de calor para o meio externo. A variação de energia interna sofrida pelo gás na transformação adiabática IF a) 40 kj b) 0 kj c) 15 kj d) 5 kj e) 30 kj é 5. (Espcex (Aman)) Em uma casa moram quatro pessoas que utilizam um sistema de placas coletoras de um aquecedor solar para aquecimento da água. O sistema eleva a temperatura da água de 0 C para 60 C todos os dias. Considere que cada pessoa da casa consome 80 litros de água quente do aquecedor por dia. A situação geográfica em que a casa se encontra faz com que a placa do aquecedor receba 8 por cada metro quadrado a quantidade de, J de calor do sol em um mês. Sabendo que a eficiência do sistema é de 50%, a área da superfície das placas coletoras para atender à demanda diária de água quente da casa é de: Dados: Considere um mês igual a 30 dias Calor específico da água: c=4, J/g C Densidade da água: d=1 kg/l a),0 m b) 4,0 m c) 6,0 m d) 14,0 m e) 16,0 m 6. (Espcex (Aman)) Um termômetro digital, localizado em uma praça da Inglaterra, marca a temperatura de 10,4 F. Essa temperatura, na escala Celsius, corresponde a a) 5 C b) 10 C c) 1 C

3 d) 7 C e) 39 C 7. (Espcex (Aman)) Em um laboratório, um estudante realiza alguns experimentos com um gás perfeito. Inicialmente o gás está a uma temperatura de 7 C; em seguida, ele sofre uma expansão isobárica que torna o seu volume cinco vezes maior. Imediatamente após, o gás sofre uma transformação isocórica e sua pressão cai a um sexto do seu valor inicial. O valor final da temperatura do gás passa a ser de a) 37 C b) 50 C c) 7 C d) 3 C e) 7 C 8. (Espcex (Aman)) Para um gás ideal ou perfeito temos que: a) as suas moléculas não exercem força uma sobre as outras, exceto quando colidem. b) as suas moléculas têm dimensões consideráveis em comparação com os espaços vazios entre elas. c) mantido o seu volume constante, a sua pressão e a sua temperatura absoluta são inversamente proporcionais. d) a sua pressão e o seu volume, quando mantida a temperatura constante, são diretamente proporcionais. e) sob pressão constante, o seu volume e a sua temperatura absoluta são inversamente proporcionais. 9. (Espcex (Aman)) O gráfico da pressão (P) em função do volume (V) no desenho abaixo representa as transformações sofridas por um gás ideal. Do ponto A até o ponto B, o gás sofre uma transformação isotérmica, do ponto B até o ponto C, sofre uma transformação isobárica e do ponto C até o ponto A, sofre uma transformação isovolumétrica. Considerando, e as temperaturas absolutas do gás nos pontos A, B e C, respectivamente, pode-se afirmar que: T A T B T C a) TA T B e TB TC b) TA T B e TB TC c) TA T C e TB TA d) TA T C e TB TA e) TA TB TC 10. (Espcex (Aman)) Para elevar a temperatura de 00 g de uma certa substância, de calor específico igual a 0,6cal / gº C, de 0 C para 50 C, será necessário fornecer-lhe uma quantidade de energia igual a: a) 10 cal b) 600 cal c) 900 cal d) 1800 cal e) 3600 cal

4 11. (Espcex (Aman)) A utilização do termômetro, para a avaliação da temperatura de um determinado corpo, é possível porque, após algum tempo de contato entre eles, ambos adquirem a mesma temperatura. Neste caso, é válido dizer que eles atingem a (o) a) equilíbrio térmico. b) ponto de condensação. c) coeficiente de dilatação máximo. d) mesma capacidade térmica. e) mesmo calor específico.

5 Gabarito: Resposta da questão 1: [E] 6 m 1000 kg 10 g Calor útil: 6 7 QU m c Δθ QU 4,8 10 J Calor total dado rendimento de 60% : 7 QU 4,8 10 η 0, J Resposta da questão : [D] Partindo da 1ª Lei da Termodinâmica, tem-se que: ΔU Q τ (1) sendo Δ U a variação da energia interna do gás, Q realizado pelo gás. o calor inserido no gás e τ o trabalho Como o processo é adiabático, ou seja, sem troca de calor, Q 0 J. Como o trabalho foi realizado sobre o gás, então τ 0, ou seja, τ 800 J. Substituindo-se esses valores na equação 1, tem-se que: ΔU 0 ( 800) 800 J ΔU 800 J Para gases perfeitos, é válida a seguinte relação: 3 ΔU n R ΔT () sendo n o número de moles do gás, R a constante universal dos gases e temperatura do gás. Como ΔU 800 J 0, então, pela equação, ΔT 0. Δ T a variação da Como o trabalho está sendo realizado sobre o gás, ou seja, o mesmo está sendo comprimido, então ΔV 0, quer dizer, o gás reduz de volume. Da equação de Clapeyron para gases perfeitos:

6 n R T pv n R T p (3) V E considerando que T que p aumentou ( Δp 0). aumentou ( ΔT 0) e V diminuiu ( ΔV 0), conclui-se da equação 3 Logo, o volume diminuiu, a temperatura aumentou e a pressão aumentou. Resposta da questão 3: [D] Para que seja possível aquecer o volume total (4 litros) de água de 0 C até a temperatura de é necessária a seguinte quantidade de calor: Q1 m c Δθ Q1 d V c Δθ 100C, Q Q 180 kj Para que seja possível evaporar litros desta mesma água, é necessária a seguinte quantidade de calor: Q m L Q d V L 3 Q Q 4460 kj Desta forma, o calor total necessário a ser fornecido deve ser: Q Q Q T kj Para o aquecimento da água, tem-se uma resistência ligado a uma fonte de tensão conforme enunciado. Pela 1ª lei de Ohm, temos que: U R i 50 i 1 i 50 A A potência fornecida pela resistência para a água é: P R i P 150 P 500 W ou P 500 J s Ou seja, a resistência fornece a água uma energia de 500 Joules a cada segunda. Assim, o tempo necessário para que seja satisfeita a situação descrita é: t P 500 t 96 s 3

7 Resposta da questão 4: [C] Observação: Os dados sobre os calores trocados nas transformações FG e HI são incompatíveis com as equações dos gases ideais, seja ele monoatômico ou diatômico. Para um gás ideal e monoatômico, os valores corretos são: QFG 10 0,50 0, kj. 5 Q p ΔV QHI 110 0, , ,5 kj. Usando a Primeira Lei da Termodinâmica, calculamos a variação da Energia Interna em cada uma das transformações: ΔUFG QFG WFG ,50 0, ΔUFG 130 kj. ΔUGH 0 (isotérmica) ΔUHI QHI WHI , ΔUFG 145 kj. Num ciclo, a variação da Energia Interna é nula e igual ao somatório das variações de energia interna nas transformações parciais. Assim: ΔUFG ΔUGH ΔUHI ΔUIJ ΔU ciclo ΔUIJ 0 ΔUIJ ΔU IJ 15 kj. Resposta da questão 5: [E] Dados: 5 Vág L mág 30 kg 3, 10 g; c 4, J / g C; C; 8 50% 0,5; I r, J / m mês. Calculando a quantidade de calor que deve ser absorvida diariamente: 5 6 Q mág c 3, 10 4, 40 Q 53,76 10 J. A intensidade de radiação absorvida diariamente é: 8 Ir 0,5, J I abs Iabs 3,36 10 t 30 m dia Calculando a área total das placas: 6 6 3,36 10 J / dia 1 m 53,76 10 A ,76 10 J / dia A m 3,36 10 A 16 m. Resposta da questão 6: [C] Usando a equação de conversão entre as escalas Celsius e Fahrenheit:

8 θc θf 3 θf 3 10, ,6 θc 5 θc θc 1 C. Resposta da questão 7: [D] 1ª transformação gasosa: isobárica (pressão constante), indo do estado i para o estado f. P P i i f T 7C 300 K Vf 5.Vi (volume cinco vezes maior) Da equação geral dos gases perfeitos, temos: P.V i i P f.vf Ti Tf Como Pi Pf : P.V i i P f.vf Vi Vf Ti Tf Ti Tf Substituindo os valores: Vi 5.Vi Tf 1500 K. 300 Tf ª transformação gasosa: isocórica (volume constante), indo do estado f para o estado x. V T f f Px V x 1500 K Pf 6 (sua pressão cai a um sexto do seu valor inicial) Da equação geral dos gases perfeitos, temos: P f.vf P x.vx Tf Tx Como Vf Vx: P f.vf P x.vx Pf Px Tf Tx Tf Tx Substituindo os valores: Pf Pf 6 Tx 50 K 1500 Tx Tx 50 K Tx 3 C. Resposta da questão 8: [A]

9 Como as moléculas são neutras não há interação elétrica. Portanto, só poderá haver interação por contato. Resposta da questão 9: [A] T Como a evolução AB é isotérmica,. Como sabemos PV = nrt. Na evolução BC, o volume aumenta e a pressão fica constante. Portanto, a temperatura aumenta:. Resposta da questão 10: [E] T A B T T Aplicação direta da fórmula do calor sensível. Q m.c. Q 00x0,6x cal Resposta da questão 11: [A] B C Quando dois corpos entram em contato há um fluxo de calor do mais quente para o mais frio até que as temperaturas se igualem atingindo o equilíbrio térmico.