Conteúdos trabalhados: COLÉGIO MARIA IMACULADA Orientação de Estudos de Recuperação Disciplina: Física - B - Professor: Fausto 2º ano do Ensino Médio Termodinâmica: trabalho de um gás, primeira e segunda leis da termodinâmica, máquinas térmicas Ondulatória: definição de onda, classificação, fenômenos ondulatórios, equação fundamental, ondas estacionárias. Objetivos para o período: Entender os conceitos trabalho de um gás, transformação gasosa, conservação da energia e onda; Identificar situações em que se aplica a primeira lei da termodinâmica; Diferenciar a primeira da segunda lei da termodinâmica; Coletar dados em textos, gráficos e tabelas; Diferenciar a onda estacionária da onda normal; Orientações: 1. Leia novamente os conteúdos das aulas sobre gases, trabalho de um gás, primeira e segunda lei da termodinâmica, rendimento e ondas, até o capitulo sobre ondas estacionárias. 2. Refaça os exercícios de aula, todas as tarefas mínimas e complementares, mais a lista de exercícios em anexo. 3. Não copie a resolução dessa lista, pois é através desses exercícios que você saberá onde estão suas dúvidas. As dúvidas que permanecerem deverão ser resolvidas durante a semana de preparação para a avaliações suplementares. 4. Nas aulas durante a semana de preparação, tente chegar com dúvidas pontuais.
Lista de exercícios 1. (Upf 2012) Uma amostra de um gás ideal se expande duplicando o seu volume durante uma transformação isobárica e adiabática. Considerando que a pressão experimentada pelo gás é 5 3 seu volume inicial 2 10 m, podemos afirmar: a) O calor absorvido pelo gás durante o processo é de 25 cal. b) O trabalho efetuado pelo gás durante sua expansão é de 100 cal. c) A variação de energia interna do gás é de 100 J. d) A temperatura do gás se mantém constante. e) Nenhuma das anteriores. 6 5 10 Pa e 2. (Ufes 2012) Uma massa de 20,0 g de um gás ideal com massa molar de M=4,00 g/mol é aquecido de sua temperatura inicial T i = 300 K para uma temperatura final de T f =700 K, fazendo com que seu volume inicial aumente de V i = 0,300 m 3 para um volume final de V f = 0,900 m 3, sob uma mesma pressão externa fixa. Sabendo que o processo foi quase-estático, determine a) a pressão sob a qual se realiza o processo; b) a variação da energia interna sofrida pelo gás; c) o trabalho realizado pelo gás nessa expansão; d) a quantidade de calor que o gás recebe durante o processo. 3. (Ufpa 2012) Um técnico de manutenção de máquinas pôs para funcionar um motor térmico que executa 20 ciclos por segundo. Considerando-se que, em cada ciclo, o motor retira uma quantidade de calor de 1200 J de uma fonte quente e cede 800 J a uma fonte fria, é correto afirmar que o rendimento de cada ciclo é a) 13,3% b) 23,3% c) 33,3% d) 43,3% e) 53,3%
4. (Udesc 2011) Um gás em uma câmara fechada passa pelo ciclo termodinâmico representado no diagrama p x V da Figura. Determine o trabalho, em joules, realizado durante um ciclo. 5. (Unemat 2010) O gráfico abaixo mostra a variação da energia interna de um gás ideal que sofreu uma transformação à pressão constante de P = 120 N/m 2. A quantidade de calor recebida pelo gás durante o processo foi de 800 joules. Qual foi a variação de energia interna sofrida pelo gás?
6) A palavra ciclo tem vários significados na linguagem cotidiana. Existem ciclos na economia, na literatura, na história e, em geral, com significados amplos, pois se referem a tendências, épocas, etc. Em termodinâmica, a palavra ciclo tem um significado preciso: é uma série de transformações sucessivas que recolocam o sistema de volta ao seu estado inicial com realização de trabalho positivo ou negativo e a troca de calor com a vizinhança. Assim, por exemplo, os motores automotivos foram bem compreendidos a partir das descrições de seus ciclos termodinâmicos. O rendimento máximo de uma máquina térmica funcionando entre duas fontes a temperaturas T 1 e T 2 é dado por: η = 1 - T 2 /T 1. Considere o quadro a seguir onde são apresentadas três máquinas térmicas operando em ciclos entre fontes de calor nas temperaturas 300K e 500K. Q e W são, respectivamente, o calor trocado e o trabalho realizado em cada ciclo. De acordo com a termodinâmica, é possível construir: a) as máquinas A, B e C. b) a máquina B apenas. c) a máquina C apenas. d) a máquina A apenas. 7. A cada ciclo, uma máquina térmica extrai 45 kj de calor da sua fonte quente e descarrega 40 kj de calor na sua fonte fria. Qual é o rendimento dessa máquina? 8. Um mol de gás ideal sofre a transformação Aë B ë C indicada no diagrama pressão volume da figura a seguir. a) Qual é a temperatura do gás no estado A? b) Qual é o trabalho realizado pelo gás na expansão A ë B? c) Qual é a temperatura do gás no estado C? Dado: R (constante dos gases) = 0,,082 atm.ø/mol K = 8,3 J/mol K 8. Transfere-se calor a um sistema, num total de 200 calorias. Verifica-se que o sistema se expande, realizando um trabalho de 150 joules, e que sua energia interna aumenta. a) Considerando 1 cal = 4J calcule a quantidade de energia transferida ao sistema, em joules. b) Utilizando a primeira lei da termodinâmica, calcule a variação de energia interna desse sistema.
9. O gás sofre a transformação AB indicada no gráfico P x V. Se o calor que o gás recebe na transformação equivale a 50 J, determine a variação da energia interna desse gás. 10. (Uerj 2013) Vulcões submarinos são fontes de ondas acústicas que se propagam no mar com frequências baixas, da ordem de 7,0 Hz, e comprimentos de onda da ordem de 220 m. Utilizando esses valores, calcule a velocidade de propagação dessas ondas. 11. (Unesp 2013) A imagem, obtida em um laboratório didático, representa ondas circulares produzidas na superfície da água em uma cuba de ondas e, em destaque, três cristas dessas ondas. O centro gerador das ondas é o ponto P, perturbado periodicamente por uma haste vibratória. Considerando as informações da figura e sabendo que a velocidade de propagação dessas ondas na superfície da água é 13,5 cm/s, é correto afirmar que o número de vezes que a haste toca a superfície da água, a cada segundo, é igual a a) 4,5. b) 3,0. c) 1,5. d) 9,0. e) 13,5. 12. (G1 - ifpe 2012) A figura a seguir representa um trecho de uma onda que se propaga com uma velocidade de 320 m/s. A amplitude e a frequência dessa onda são, respectivamente: a) 20 cm e 8,0 khz b) 20 cm e 1,6 khz
c) 8 cm e 4,0 khz d) 8 cm e 1,6 khz e) 4 cm e 4,0 khz
13. (Pucrj 2012) Uma corda presa em suas extremidades é posta a vibrar. O movimento gera uma onda estacionária como mostra a figura. Calcule, utilizando os parâmetros da figura, o comprimento de onda em metros da vibração mecânica imposta à corda. a) 1,0 b) 2,0 c) 3,0 d) 4,0 e) 6,0 14. (Ufpe 2012) Uma onda estacionária se forma em um fio fixado por seus extremos entre duas paredes, como mostrado na figura. Calcule o comprimento de onda desta onda estacionária, em metros.