1. Em um laboratório, as amostras X e Y, compostas do mesmo material, foram aquecidas a partir da mesma temperatura inicial até determinada temperatura final. Durante o processo de aquecimento, a amostra X absorveu uma quantidade de calor maior que a amostra Y. Considerando essas amostras, as relações entre os calores específicos cXe cY, as capacidades térmicas CXe CYe as massas mXe mYsão descritas por: a) cX= cY CX>CYmX>mY b) cX>cY CX= CYmX= mY c) cX= cY CX>CYmX= mY d) cX>cY CX= CYmX>mY 2. O conjunto de valores numéricos que uma dada temperatura pode assumir em um termômetro constitui uma escala termométrica. Atualmente, a escala Celsius é a mais utilizada; nela, adotou-se os valores 0 para o ponto de fusão do gelo e 100 para o ponto de ebulição da água. Existem alguns países que usam a escala Fahrenheit, a qual adota 32 e 212 para os respectivos pontos de gelo e de vapor.

Certo dia, um jornal europeu informou que, na cidade de Porto Seguro, o serviço de

meteorologia anunciou, entre a temperatura máxima e a mínima, uma variação

Esta variação de temperatura expressa na escala Celsius é: a) b) c) d) e) 3. 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. Na primeira fase da revolução industrial, o processo de exploração do carvão, na Inglaterra, foi melhorado com a utilização de máquinas a vapor, para retirar a água acumulada nas minas. Considere uma máquina a vapor representada pelo esquema seguinte:

F 36ºF.

C 10ºC

C 12ºC

C 15ºC

C 18ºC

C 20ºC

Q2 é a energia retirada do reservatório de maior temperatura (T2) a cada ciclo. Q1 é a energia cedida ao reservatório de menor temperatura (T1). W é a energia associada ao trabalho da máquina sobre a vizinhança. Então, analise as afirmativas: I. Pela primeira lei da Termodinâmica, em valores absolutos, Q1+Q2 = W. II. Se o esquema representa uma máquina reversível, o ciclo termodinâmico realizado pela

substância de trabalho é formado por duas isotermas e duas adiabáticas. III. Como o reservatório de temperatura mais alta perde energia e o reservatório de

temperatura mais baixa ganha energia, T2 diminui e T1 aumenta; por isso o rendimento diminui com o tempo.

Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I e II. e) apenas II e III. 5. Você já se perguntou como funciona a geladeira? De que maneira ela consegue diminuir a temperatura dos alimentos? Pelo menos sabe, do ponto de vista físico, explicar o que acontece? A geladeira é uma máquina térmica fria, que transforma trabalho em calor. Como máquina térmica, ela respeita um ciclo de transformações (duas isobáricas e duas adiabáticas), como mostra a figura abaixo.

Identifique em qual transformação atemperatura do gás atinge o seu menorvalor.Assinale a alternativa CORRETA. a) Transformação IV – expansão isobárica. b) Transformação I – compressão adiabática. c) Transformação II – compressão isobárica. d) Transformação III – expansão adiabática. e) Transformação III – compressão adiabática.

6. Em um reator nuclear, a energia liberada na fissão de 1 g de urânio é utilizada para

evaporar a quantidade de kg de água a 227ºC e sob 30 atm, necessária para

movimentar uma turbina geradora de energia elétrica. Admita que o vapor d’água apresenta comportamento de gás ideal. O volume de vapor d’água, em litros, gerado a partir da fissão de 1 g de urânio, corresponde a:

a)

b)

c)

d)

7. Uma quantidade de um gás ideal é colocada em um recipiente de vidro hermeticamente fechado e exposto ao sol por um certo tempo. Desprezando-se a dilatação do recipiente, assinale a alternativa que representa corretamente, de forma esquemática, os estados inicial (i) e final (f) do gás em um diagrama PxT (Pressão x Temperatura).

a)

b)

c)

d)

e) 8. Um frasco para medicamento com capacidade de 50 mL, contém 35 mL de remédio, sendo o volume restante ocupado por ar. Uma enfermeira encaixa uma seringa nesse frasco e retira 10 mL do medicamento, sem que tenha entrado ou saído ar do frasco. Considere que durante o processo a temperatura do sistema tenha permanecido constante e que o ar dentro do frasco possa ser considerado um gás ideal.

43,6 10

51,32 10

62,67 10

73,24 10

87,42 10

Na situação final em que a seringa com o medicamento ainda estava encaixada no frasco, a retirada dessa dose fez com que a pressão do ar dentro do frasco passasse a ser, em relação à pressão inicial, a) 60% maior. b) 40% maior. c) 60% menor. d) 40% menor. e) 25% menor. 9. Considere os processos termodinâmicos isobárico, isotérmico, isocórico e adiabático em um gás ideal. É correto afirmar que, nos processos a) isotérmicos, a densidade do gás permanece constante. b) isocóricos, a pressão diminui e a temperatura aumenta. c) adiabáticos, ocorrem trocas de calor com o meio exterior. d) isobáricos, a razão entre volume e temperatura é constante. e) isobáricos, a pressão é proporcional ao volume. 10. Segundo a teoria cinética, um gás é constituído por moléculas que se movimentam desordenadamente no espaço do reservatório onde o gás está armazenado. As colisões das moléculas entre si e com as paredes do reservatório são perfeitamente elásticas. Entre duas colisões sucessivas, as moléculas descrevem um MRU. A energia cinética de translação das moléculas é diretamente proporcional à temperatura do gás. Com base nessas informações, considere as seguintes afirmativas: 1. As moléculas se deslocam todas em trajetórias paralelas entre si. 2. Ao colidir com as paredes do reservatório, a energia cinética das moléculas é conservada. 3. A velocidade de deslocamento das moléculas aumenta se a temperatura do gás for

aumentada. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa 1 é verdadeira. b) Somente a afirmativa 2 é verdadeira. c) Somente a afirmativa 3 é verdadeira. d) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. e) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. 11.

Para ilustrar a dilatação dos corpos, um grupo de estudantes apresenta, em uma feira de ciências, o instrumento esquematizado na figura acima. Nessa montagem, uma barra de alumínio com 30cm de comprimento está apoiada sobre dois suportes, tendo uma extremidade presa ao ponto inferior do ponteiro indicador e a outra encostada num anteparo fixo. O ponteiro pode girar livremente em torno do ponto O, sendo que o comprimento de sua parte superior é 10cm e, o da inferior, 2cm. Se a barra de alumínio, inicialmente à temperatura de 25 ºC, for aquecida a 225 ºC, o deslocamento da extremidade superior do ponteiro será, aproximadamente, de

Note e adote: Coeficiente de dilatação linear do alumínio: a) 1 mm. b) 3 mm. c) 6 mm. d) 12 mm. e) 30 mm. 12. Um homem gasta 10 minutos para tomar seu banho, utilizando-se de um chuveiro elétrico que fornece uma vazão constante de 10 litros por minuto. Sabendo-se que a água tem uma temperatura de 20°C ao chegar no chuveiro e que alcança 40°C ao sair do chuveiro, e admitindo-se que toda a energia elétrica dissipada pelo resistor do chuveiro seja transferida para a água nesse intervalo de tempo, é correto concluir-se que a potência elétrica desse chuveiro é Obs.: Considere que a densidade da água é 1 kg/litro, que o calor específico da água é 1 cal/g ºC e que 1 cal = 4,2 J. a) 10 KW b) 12 KW c) 14 KW d) 16 KW e) 18 KW 13. Clarice colocou em uma xícara 50 mL de café a 80 °C, 100 mL de leite a 50 °C e, para cuidar de sua forma física, adoçou com 2 mL de adoçante líquido a 20 °C. Sabe-se que o calor específico do café vale 1 cal/(g.°C), do leite vale 0,9 cal/(g.°C), do adoçante vale 2 cal/(g.°C) e que a capacidade térmica da xícara é desprezível.

Considerando que as densidades do leite, do café e do adoçante sejam iguais e que a perda de calor para a atmosfera é desprezível, depois de atingido o equilíbrio térmico, a temperatura final da bebida de Clarice, em °C, estava entre a) 75,0 e 85,0. b) 65,0 e 74,9. c) 55,0 e 64,9. d) 45,0 e 54,9. e) 35,0 e 44,9. 14. O frasco de Dewar é um recipiente construído com o propósito de conservar a temperatura das substâncias que ali forem colocadas, sejam elas quentes ou frias. O frasco

5 12 10 ºC

consiste em um recipiente de paredes duplas espelhadas, com vácuo entre elas e de uma tampa feita de material isolante. A garrafa térmica que temos em casa é um frasco de Dewar. O objetivo da garrafa térmica é evitar ao máximo qualquer processo de transmissão de calor entre a substância e o meio externo.

É CORRETO afirmar que os processos de transmissão de calor são: a) indução, condução e emissão. b) indução, convecção e irradiação. c) condução, convecção e irradiação. d) condução, emissão e irradiação. e) emissão, convecção e indução. 15. Um estudante de Física resolveu criar uma nova escala termométrica que se chamou Escala NOVA ou, simplesmente, Escala N. Para isso, o estudante usou os pontos fixos de referência da água: o ponto de fusão do gelo (0° C), correspondendo ao mínimo (25° N) e o ponto de ebulição da água (100° C), correspondendo ao máximo (175° N) de sua escala, que era dividida em cem partes iguais. Dessa forma, uma temperatura de 55°, na escala N, corresponde, na escala Celsius, a uma temperatura de a) 10° C. b) 20° C. c) 25° C. d) 30° C. e) 35° C. 16. No interior de um freezer (congelador doméstico), a temperatura se mantém a – 20ºC. Quanto valeria a soma algébrica das indicações de dois termômetros graduados nas escalas Fahrenheit e Kelvin, após o equilíbrio térmico ser estabelecido, se ambos fossem colocados no interior desse congelador? a) - 361. b) - 225. c) 225. d) 251. 17. Um gás em uma câmara fechada passa pelo ciclo termodinâmico representado no diagrama p x V da Figura.

O trabalho, em joules, realizado durante um ciclo é: a) + 30 J b) - 90 J c) + 90 J d) - 60 J e) - 30 J

18. A figura abaixo apresenta o diagrama da pressão p(Pa) em função do volume de

um sistema termodinâmico que sofre três transformações sucessivas: XY, YZ e ZX.

O trabalho total realizado pelo sistema após as três transformações é igual a a) 0.

b)

c)

d)

e)

19. A respeito dos gases que se encontram em condições nas quais seu comportamento pode ser considerado ideal, afirma-se que I. a grandeza que é chamada de temperatura é proporcional à energia cinética média das

moléculas. II. a grandeza que é chamada de pressão é a energia que as moléculas do gás transferem às

paredes do recipiente que contém esse gás. III. a energia interna do gás é igual à soma das energias cinéticas das moléculas desse gás. Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I e III. e) I, II e III.

3V m

51,6 10 J.

52,0 10 J.

53,2 10 J.

54,8 10 J.

20. Certa quantidade de gás ideal ocupa inicialmente um volume V0, à pressão p0 e temperatura T0. Esse gás se expande à temperatura constante e realiza trabalho sobre o sistema, o qual é representado nos gráficos pela área sob a curva. Assinale a alternativa que melhor representa a quantidade de calor trocada com o meio.

a)

b)

c)

d)

21. A invenção e a crescente utilização de máquinas térmicas, a partir da revolução industrial, produziram, ao longo de dois séculos, impactos ecológicos de proporções globais. Para compreender o funcionamento das máquinas térmicas, é necessário estudar os processos de expansão e compressão dos gases no seu interior. Em certas condições, todos os gases apresentam, aproximadamente, o mesmo comportamento. Nesse caso, são denominados gases ideais. Considere o diagrama pressão (P) x volume (V) para um gás ideal, sendo as curvas isotermas.

Analise, então, as afirmativas: I. A energia interna do estado 1 é maior do que a energia interna do estado 2. II. No processo 1 3, o gás não realiza trabalho contra a vizinhança.

III. No processo 1 2, o gás recebe energia e também fornece energia para a vizinhança.

Está(ão) correta(s) a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas II e III. e) I, II e III. 22. A inversão temporal de qual dos processos abaixo NÃO violaria a segunda lei de termodinâmica? a) A queda de um objeto de uma altura Η e subsequente parada no chão. b) O movimento de um satélite ao redor da Terra. c) A freada brusca de um carro em alta velocidade. d) O esfriamento de um objeto quente num banho de água fria. e) A troca de matéria entre as duas estrelas de um sistema binário. 23. Na madrugada de 12 de julho de 1884, no largo da Sé em Belém, o paraense Julio Cezar Ribeiro de Souza começou a encher seu dirigível “Santa Maria de Belém”, para validar, na prática, o sistema de navegação aérea por ele inventado. Devido a problemas na produção do hidrogênio, o processo foi suspenso às 11h da manhã, antes de se completar o enchimento do dirigível. Nesse horário, a intensa radiação solar provoca o aquecimento do gás contido no balão. Assumindo que o hidrogênio no balão é um gás ideal e que a partir das 11h tanto a sua pressão quanto seu número de moles permanecem constantes, identifique qual dos gráficos abaixo descreve acertadamente a variação do volume V do balão, com relação à variação da temperatura T, após as 11h.

a)

b)

c)

d)

e) 24. O diagrama abaixo representa um ciclo realizado por um sistema termodinâmico constituído por n mols de um gás ideal.

Sabendo-se que em cada segundo o sistema realiza 40 ciclos iguais a este, é correto afirmar que a(o) a) potência desse sistema é de 1600 W. b) trabalho realizado em cada ciclo é - 40 J. c) quantidade de calor trocada pelo gás com o ambiente em cada ciclo é nula. d) temperatura do gás é menor no ponto C. 25. Um motor só poderá realizar trabalho se receber uma quantidade de energia de outro sistema. No caso, a energia armazenada no combustível é, em parte, liberada durante a combustão para que o aparelho possa funcionar. Quando o motor funciona, parte da energia convertida ou transformada na combustão não pode ser utilizada para a realização de trabalho. Isso significa dizer que há vazamento da energia em outra forma.

CARVALHO, A. X. Z. Física Térmica. Belo Horizonte: Pax, 2009 (adaptado). De acordo com o texto, as transformações de energia que ocorrem durante o funcionamento do motor são decorrentes de a a) liberação de calor dentro do motor ser impossível. b) realização de trabalho pelo motor ser incontrolável. c) conversão integral de calor em trabalho ser impossível. d) transformação de energia térmica em cinética ser impossível. e) utilização de energia potencial do combustível ser incontrolável. 26. 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:

AT BT CT

a)

b)

c)

d)

e)

27.

Considere 4,0mols de um gבs ideal, inicialmente a 2,0÷C, que descrevem um ciclo, conforme a figura.

Sabendo-se que a constante dos gases R = 0,082atm L/mol.K e 1,0atm = 1,0.105Pa,

a anבlise da figura permite afirmar: a) O sistema apresenta a energia interna máxima no ponto D. b) A temperatura da isoterma que contém o ponto C é igual a 27,0ºC. c) O sistema recebe, ao realizar a compressão isotérmica, 86,01J de energia. d) O trabalho realizado pelo gás, em cada ciclo, é aproximadamente igual a 180,0W/s. e) O sistema, ao realizar a expansão isobárica, apresenta a variação da temperatura de 67,0K. 28. Considere a compressão isobárica AB sofrida por uma amostra de gás perfeito e representada no diagrama pressão x volume, mostrado abaixo.

Admita que no estado A, a temperatura do gás perfeito seja igual a 127ºC. A temperatura atingida pelo gás ao atingir o estado B vale: a) 473K b) 400ºC c) 200ºF d) - 73ºC 29. No alto de uma montanha a 8 ºC, um cilindro munido de um êmbolo móvel de peso desprezível possui 1 litro de ar no seu interior. Ao levá-lo ao pé da montanha, cuja pressão é de 1 atmosfera, o volume do cilindro se reduz a 900 cm

3 e sua temperatura se eleva em 6 ºC. A

pressão no alto da montanha é aproximadamente, em atm, de a) 0,66. b) 0,77. c) 0,88. d) 0,99.

A B B CT T e T T

A B B CT T e T T

A C B AT T e T T

A C B AT T e T T

A B CT T T

e) 1,08. 30. Para tentar descobrir com qual material sólido estava lidando, um cientista realizou a seguinte experiência: em um calorímetro de madeira de 5 kg e com paredes adiabáticas foram colocados 3 kg de água. Após certo tempo, a temperatura medida foi de 10° C, a qual se manteve estabilizada. Então, o cientista retirou de um forno a 540° C uma amostra desconhecida de 1,25 kg e a colocou dentro do calorímetro. Após um tempo suficientemente longo, o cientista percebeu que a temperatura do calorímetro marcava 30° C e não se alterava (ver figura abaixo).

Material Calor específico (cal/g.ºC)

Água 1,00

Alumínio 0,22

Chumbo 0,12

Ferro 0,11

Madeira 0,42

Vidro 0,16

Sem considerar as imperfeições dos aparatos experimentais e do procedimento utilizado pelo cientista, assinale a alternativa que indica qual elemento da tabela acima o cientista introduziu no calorímetro. a) Chumbo b) Alumínio c) Ferro d) Vidro 31. O equivalente mecânico do calor pode ser avaliado pela experiência realizada por James Prescott Joule (1818-1889), na qual se utiliza de um aparelho em que um peso, ao descer, gira um conjunto de pás em um recipiente com água, como ilustrado na figura abaixo.

Um bloco de massa m cai de uma altura h, girando as pás que aquecem uma amostra de água de massa M. Admitindo-se que toda energia da queda produza o aquecimento da água, a

expressão que representa a variação de temperatura da amostra de água é Dado: considere a aceleração da gravidade g e o calor específico da água c.

a)

b)

c)

d)

e)

32. 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. 33. O gráfico mostra como varia a temperatura em função do tempo de aquecimento de um liquido, inicialmente a 20ºC.

A partir da análise desse gráfico, pode-se concluir que o líquido a) entra em ebulição a uma temperatura de 80ºC. b) inicia a vaporização a uma temperatura de 60ºC. c) transforma-se em gás a uma temperatura de 20ºC. d) permanece como liquido a uma temperatura de 70ºC. 34. A lei de Fourier, ou lei da condução térmica serve para analisar e quantificar o fluxo de calor através de um sólido. Ele relaciona esse fluxo de calor com o material, com a geometria do corpo em questão e à diferença de temperatura na qual está submetido. Para aumentar o fluxo de calor de um corpo, sem alterar o material e a diferença de temperatura, deve-se... a) manter a área da secção transversal e aumentar a espessura (comprimento) do corpo. b) aumentar a área da secção transversal e a espessura (comprimento) do corpo.

TΔ

gh

c

mgh

Mc

M c

m gh

m h

M c

m gh

M c

c) diminuir a área da secção transversal e a espessura (comprimento) do corpo. d) diminuir a área da secção transversal e aumentar a espessura (comprimento) do corpo. e) aumentar a área da secção transversal e diminuir a espessura (comprimento) do corpo. 35. Com base nos processos de transmissão de calor, analise as proposições a seguir. I. A serragem é melhor isolante térmico do que a madeira, da qual foi retirada, porque entre as

partículas de madeira da serragem existe ar, que é um isolante térmico melhor que a madeira.

II. Se a superfície de um lago estiver congelada, a maior temperatura que a camada de água do fundo poderá atingir é 2 °C.

III. O interior de uma estufa de plantas é mais quente que o exterior, porque a energia solar que atravessa o vidro na forma de raios infravermelhos é parcialmente absorvida pelas plantas e demais corpos presentes e depois emitida por eles na forma de raios ultravioletas que não atravessam o vidro, aquecendo assim o interior da estufa.

IV. Durante o dia, sob as túnicas claras que refletem boa parte da energia do sol, os beduínos no deserto usam roupa de lã, para minimizar as trocas de calor com o ambiente.

São verdadeiras apenas as proposições a) I e II. b) I e IV. c) II e III. d) III e IV. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:

Equipe de cientistas descobre o primeiro exoplaneta habitável O primeiro exoplaneta habitável foi encontrado depois de observações que duraram 11 anos, utilizando uma mistura de técnicas avançadas e telescópios convencionais. A equipe descobriu mais dois exoplanetas orbitando em volta da estrela Gliese 581. O mais interessante dos dois exoplanetas descobertos é o Gliese 581g, com uma massa três vezes superior à da Terra e um período orbital (tempo que o planeta leva para dar uma volta completa em torno de sua estrela) inferior a 37 dias. O raio da órbita do Gliese 581g é igual à 20% do raio da órbita da Terra, enquanto sua velocidade orbital é 50% maior que a velocidade orbital da Terra. O Gliese 581g está "preso" à estrela, o que significa que um lado do planeta recebe luz constantemente, enquanto o outro é de perpétua escuridão. A zona mais habitável na superfície do exoplaneta seria a linha entre a sombra e a luz, com temperaturas caindo em direção à sombra e subindo em direção à luz. A temperatura média varia entre -31ºC e -12ºC, mas as temperaturas reais podem ser muito maiores na região de frente para a estrela (até 70 ºC) e muito menores na região contrária (até -40ºC). A gravidade no Gleise 581g é semelhante à da Terra, o que significa que um ser humano conseguiria andar sem dificuldades. Os cientistas acreditam que o número de exoplanetas potencialmente habitáveis na Via Láctea pode chegar a 20%, dada a facilidade com que Gliese 581g foi descoberto. Se fossem raros, dizem os astrônomos, eles não teriam encontrado um tão rápido e tão próximo. No entanto, ainda vai demorar muito até que o homem consiga sair da Terra e comece a colonizar outros planetas fora do sistema solar.

Texto adaptado de artigo da Revista VEJA, Edição 2185, ano 43, n 40 de 06 de outubro de 2010.

36. Suponha que uma máquina de Carnot seja construída utilizando como fonte fria o lado do planeta Gliese 581g que nunca recebe luz e como fonte quente o lado que sempre recebe luz. A temperatura da fonte fria Tf = -40ºC e da fonte quente Tq = 70ºC. A cada ciclo a máquina retira da fonte quente 1000J de calor. Considerando que a máquina trabalha com um gás ideal, leia os itens abaixo: I. A máquina pode ser representada por um ciclo com duas transformações adiabáticas

reversíveis e duas transformações isotérmicas reversíveis.

II. Se o ciclo desta máquina consiste de uma expansão isotérmica, uma expansão adiabática, uma compressão isotérmica e uma compressão adiabática, respectivamente, então ocorre transformação de calor em trabalho útil.

III. O rendimento da máquina é maior do que 40%. IV. A cada ciclo uma quantidade de calor maior que 700J é rejeitada para a fonte fria. Marque a opção correta: a) I e III são verdadeiras. b) I e II são verdadeiras. c) I e IV são verdadeiras. d) III e IV são verdadeiras. e) II e IV são verdadeiras.

Gabarito: Resposta da questão 1: [A] Como as duas amostras são do mesmo material, elas apresentam o mesmo calor específico:

Sendo QX e QY as quantidades de calor absorvidas pelas amostras X e Y, respectivamente:

Resposta da questão 2: [E] A equação de variação de temperaturas para as duas escalas mencionadas é:

Resposta da questão 3: [C]

Dados: f = 20 Hz; = 1.200 J; = 800 J.

A cada ciclo (período), a energia útil é dada pela diferença entre a energia total e a dissipada.

O rendimento () é dado pela razão entre a energia útil e a total, para um mesmo intervalo de tempo. Assim, a cada período:

Resposta da questão 4: Gabarito oficial: [B] Gabarito SuperPro®: Sem resposta correta. I. Incorreta. Pela conservação da energia (1ª Lei da Termodinâmica): Q2 – Q1 = W. II. Incorreta. Não necessariamente um ciclo termodinâmico é composto de duas isotermas e

duas adiabáticas. Esse é o caso do ciclo de Carnot. Há outros ciclos termodinâmicos reversíveis: – Ciclo de Ericsson, composto por duas isotermas de duas isobáricas alternadas; – Ciclo de Stirling, composto por duas isotermas de duas isométricas alternadas.

III. Incorreta. As temperaturas das fontes quente e fria são mantidas constantes. Por exemplo, a temperatura da fonte quente é mantida pelo fogo, queimando-se algum combustível; a fonte fria, na maioria dos casos, é o próprio meio ambiente. Resposta da questão 5: [D] Da equação de Clapeyron:

X Yc c c.

Q CX XQ Q C C .X Y X YQ CY Y

Δθ

Δθ

C m cX XC C m m .X Y X YC m cY Y

C F C 36 C 20 C.

5 9 5 9

Δ Δ ΔΔ

totalE dissipadaE

útil total dissipadaE E E 1.200 800 400 J.Δ Δ Δ

útil

total

E 400 1 33,3%.

E 1200 3

Δη η

Δ

Essa expressão nos mostra que a temperatura é diretamente proporcional ao produto

pressãoVolume. O gráfico nos mostra que o mínimo valor desse produto é no final da transformação III, portanto, esse é ponto em que a temperatura atinge o menor valor. Resposta da questão 6: [B]

Dados: ; ; ; ;

.

Usando a equação de Clapeyron:

Resposta da questão 7: [B] O enunciado trata de uma transformação gasosa com volume constante, devido à dilatação de

o recipiente ser desconsiderada, ou seja, onde:

P: pressão do gás; T: temperatura do gás; V: volume do gás, que é constante;

: constante.

(função da transformação gasosa)

Como é uma constante, a função que representa a transformação gasosa nos mostra que o

aumento da temperatura (T) provocará o aumento da pressão (P). Como o gás é exposto ao sol por certo tempo, ele irá receber calor proveniente do sol, que provocará o aumento de sua temperatura com o respectivo aumento de sua pressão. Diagrama [A]: o valor da pressão de i para f se manteve constante, ou seja, não aumentou como previsto. FALSO! Diagrama [B]: os valores da pressão e da temperatura aumentaram de i para f como previsto. VERDADEIRO! Diagrama [C]: o valor da temperatura de i para f se manteve constante, ou seja, não aumentou como previsto. FALSO! Diagrama [D]: o valor da temperatura diminuiu de i para f, ou seja, não aumentou como previsto. FALSO! Diagrama [E]: além do valor da temperatura ter diminuído de i para f, a pressão se manteve constante, ou seja, não aumentaram como previsto. FALSO! Resposta da questão 8: [D]

p Vp V n R T T .

n R

4m 3,6 10 kg 3M 18 g 18 10 kg 2R 8 10 atm L/mol 2T 227ºC 5 10 K

P 30 atm

4 2 2

3

6

m mRT 3,6 10 8 10 5 10PV RT V

M MP 18 10 30

V 2,67 10 L.

P.V

kT

k

P.V k

k P .TT V

k

V

O volume inicial (V0) de ar no frasco é:

Como foram retirados 10 mL de líquido e as paredes do frasco não murcharam, como indica a figura, o volume (V) ocupado pelo ar passa a ser:

Sendo constante a temperatura, e p e p0 as respectivas pressões final e inicial do ar, aplicando a Lei Geral dos Gases:

Então, a pressão final é 40% menor, em relação à pressão inicial. Resposta da questão 9: [D] Num processo isobárico, a pressão é constante. Da Equação Geral dos Gases:

Resposta da questão 10: [E] 1. Falsa. O movimento das moléculas é absurdamente desordenado. 2. Verdadeira. Colisões elásticas. 3. Verdadeira. A energia cinética aumenta devido ao aumento da velocidade. Resposta da questão 11: [C]

Dados: L0 = 30 cm; = 210–6

°C-1; = 25 °C; = 225 °C; R = 10 cm; r = 2 cm.

Calculando a dilatação (d) da barra:

Pela figura abaixo, vemos que o deslocamento da extremidade superior (D) é diretamente proporcional ao da extremidade inferior (d).

Resposta da questão 12: [C]

0 0V 50 35 V 15 mL.

V 15 10 V 25 mL.

0 0 0 0 0

0

15p V p V p 25 p 15 p p p 0,6 p

25

p 60% p .

1 2 1 2

1 2 1 2

p V p V V V k (constante).

T T T T

0

5

0d L 30 2 10 225 25 d 0,12 cm d 1,2 mm.

D R D 10 12 D

d r 1,2 2 2

D 6 mm.

Dados: = 20 °C; = 40 °C; Z = 10 L/min; = 1 kg/L; 1 cal = 4,2 J; c = 1 cal/g°C c = 4,2

J/g°C. A massa de água que passa pelo chuveiro a cada minuto é:

A quantidade de calor absorvida por essa massa de água é:

Como essa quantidade de calor é trocada a cada minuto (60 s), vem:

Resposta da questão 13: [C]

VCafé = 50 mL; VLeita = 100 mL; VAdoçante = 2 mL; cCafé = 1 cal/gºC; cLeita = 0,9 cal/gºC; cAdoçante = 2

cal/gºC. Considerando o sistema termicamente isolado, vem:

Como as densidades ( ) dos três líquidos são iguais, e a massa é o produto da densidade

pelo volume (m = V), temos:

Portanto, a temperatura de equilíbrio está sempre 55 °C e 64,9 °C. Resposta da questão 14: [C] A propagação do calor pode ocorrer devido a três processos: – Condução: dá-se molécula a molécula. – Convecção: dá-se através das correntes convectivas, que são movimentos de massa fluida

causadas pela diferença de densidades entre as porções do fluido, devido a diferentes temperaturas. Obviamente, não ocorre nos sólidos.

– Irradiação: dá-se através de ondas eletromagnéticas. É o único processo que ocorre no vácuo. Resposta da questão 15: [B]

0θ θ ρ

m

m V 1 10 m 10 kg 10.000 g.V

ρ ρ

0Q m c 10.000 4,2 40 20 840.000 J.

Q 840.000P P 14.000 W P 14 kW.

t 60

Café Leite Adoçante Café Leite AdoçanteQ Q Q 0 mc mc mc 0

Café Leite AdoçanteVc Vc Vc 0

50 1 80 100 0,9 50 2 2 20 0

50 4.000 90 4.500 4 80 0

8.580144 8.580

144

59,6 C.

De acordo com o esquema acima:

A quantidade de divisões que ele fez não altera as temperaturas. O fato de ter feito 100 divisões em sua escala somente indica que cada divisão representa 1,5° N. Se fizesse 150 divisões, cada divisão seria 1° N, ou se fizesse 15 divisões, cada divisão seria 10° N, mas 55° N continuam correspondendo a 20° C. Assim, por exemplo, se a temperatura subiu 0° C para 20° C, subiu 20 divisões na escala Celsius, tendo subido também 20 divisões na escala Nova, pois ambas as escalas têm 100

divisões. Como cada divisão representa 1,5° N, a temperatura subiu 201,5 = 30° N, indo, então, de 25° N para 55° N. Resposta da questão 16: Não há resposta correta. A relação entre as escalas Celsius e Fahrenheit é mostrada abaixo:

A relação entre as escalas Celsius e Kelvin é mostrada abaixo:

Portanto, .

Resposta da questão 17: [E] Em um ciclo fechado o trabalho é numericamente igual à área da figura. Seu valor é negativo devido ao sentido anti-horário.

C C

C C

T 0 T55 25 30

100 0 175 25 100 150

30T T 20 ºC.

1,5

F 32 C

9 5

F 32 20

9 5

0F 32 36 F 4 F

K C 273 K 20 273 253K

K F 249

Resposta da questão 18: [B] Em uma evolução cíclica, o trabalho é numericamente igual à área do ciclo. Se o ciclo é horário, o trabalho é positivo. Se anti-horário, é negativo.

Resposta da questão 19: [D] I. Correta. A temperatura absoluta é diretamente proporcional a energia cinética média das

partículas. II. Incorreta. Pressão não é energia. III. Correta. Resposta da questão 20: [C] A Primeira Lei da Termodinâmica diz que a variação da energia interna de um gás é a

diferença entre o calor que ele troca com o meio e o trabalho que realiza .

Quando a temperatura se mantém constante, a variação da energia interna é nula e o calor trocado é igual ao trabalho realizado. No diagrama P x V, o trabalho é numericamente igual à área compreendida entre a curva

representativa do gráfico e o eixo V. Como , então

3 20W 30J

2

55(1,0 0,2) 6,0 2,0 x10

W 1,6x10 J2

( U Q W)Δ

U 0Δ Q W

Resposta da questão 21: [D] I. Incorreta. A energia interna é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás. Como

é maior que T1, a energia interna em 2 é maior que em 1.

II. Correta. A transformação é isométrica, não havendo realização de trabalho.

III. Correta. De acordo com a 1ª lei da termodinâmica: .

Como houve expansão com variação de temperatura (variação da energia interna ), o

gás recebeu calor (energia ) do meio e realizou trabalho (W).

Resposta da questão 22: [B] A segunda lei da termodinâmica envolve a transformação de calor em trabalho. Dos processos dados, o único que não envolve realização de trabalho é o movimento de um satélite em órbita, pois se trata de um sistema conservativo, mesmo quando a órbita é não circular. Assim, não há transformação de calor em trabalho ou vice-versa, não violando, portanto, a segunda lei da termodinâmica, qualquer que seja o sentido de giro do satélite. Resposta da questão 23: [C] A pressão e o número de mols permanecem constantes: trata-se de uma transformação isobárica. Da equação de Clepeyron:

.

Por essa expressão, vemos que o volume é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás, portanto, a variação do volume também é diretamente proporcional à variação da temperatura absoluta. Por isso o gráfico é uma reta que passa pela origem. Resposta da questão 24: [A] A frequência de operação é 40 ciclos/s, ou seja, 40 Hz. Notemos ainda que, no eixo das abscissas o volume está em litro. (1 L = 10

–3 m

3).

Calculando o trabalho (Wciclo) em cada ciclo. Como se trata de um ciclo no sentido horário, o trabalho realizado é positivo, sendo numericamente igual á “área” interna do ciclo.

O trabalho total (W) em 40 ciclos é:

Calculando a potência do sistema:

2T

U Q W

U

Q

nRpV nRT V T

p

5 3

ciclo cicloW "Área" 0,6 0,2 2 1 10 10 W 40 J.

W 40 40 1.600 J.

Resposta da questão 25: [C] De acordo com a segunda lei da termodinâmica. “È impossível uma máquina térmica, operando em ciclos, converter integralmente calor em trabalho. Resposta da questão 26: [A]

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 27: [B]

Pela equação de Clapeyron, temos: .

Resposta da questão 28: [D]

Como sabemos: .

Resposta da questão 29: [C] Dados: T1 = 8 °C = 281 K; V1 = 1 L; P2 = 1 atm; V2 = 900 cm

3 = 0,9 L; T2 = T1 + 6 = 287 K.

Considerando o ar com gás ideal, pela equação geral dos gases ideais:

P1 = 0,88 atm. Resposta da questão 30: [D]

Resposta da questão 31: [B] A energia potencial transforma-se em calor.

1.600 JWP P 1.600 W.

t 1 s

A BT T

B CT T

C27K300082,0x4

12x2,8

nR

PVTnRTPV 0

0 0

0 0

P .V

n .T

P.V

n.T 0

0

P .2a

n .400 0

0

P .a

n .T 0400

T 200K 200 273 73 C2

1 1 2 2 1

1

1 2

P V P V P 1 1 0,9 252,9 P

T T 281 287 287

Q 0 madeiraágua materialmc (mc ) mc 0Δθ Δθ Δθ

3.1.(30 10) 5.0,42(30 10) 1,25c(30 540) 0

0637,5 c 102 c 0,16 cal / g C

.

Resposta da questão 32: [A] A capacidade do ar em reter vapor d’água diminui com a diminuição da temperatura. A temperatura do ar junto à superfície da garrafa diminui e o vapor d’água se condensa. Por isso no aparelho condicionador de ar há uma mangueira para escoar a água resultante da condensação do vapor devido ao resfriamento do ar ambiente. Resposta da questão 33: [B]

Observe o gráfico e confirme a resposta. Resposta da questão 34: [E] De acordo com a lei de Fourier, o fluxo de calor (ϕ) através de um sólido de comprimento L, de secção transversal A, sendo ΔT a diferença de temperatura entre suas extremidades, é dado pela expressão:

Assim, para aumentar o fluxo podemos: aumentar a área da secção transversal, aumentar a diferença de temperatura ou diminuir o comprimento. Resposta da questão 35: [B] I. Correta. O ar é melhor isolante térmico que madeira, portanto a mistura ar-madeira é melhor

isolante que a madeira. II. Incorreta. Se temperatura ambiente é maior que 4 °C, quando inicia o resfriamento, a

temperatura da superfície da água também cai, gerando o processo da convecção: a água que se resfria se torna mais densa, descendo, enquanto que a água do fundo, mais densa, passa a subir. Porém esse processo só ocorre até a temperatura atingir 4 °C, pois, a partir daí, a densidade da água começa a diminuir (comportamento anômalo da água), cessando o processo de convecção. Como a água e bom isolante térmico, a temperatura da água no fundo do lago deixa de diminuir, estacionando em 4 °C.

III. Incorreta. A luz do Sol atravessa o vidro, transformando-se parte em energia térmica (raios infravermelhos) que ao serem emitidos não atravessam o vidro.

IV. Correta. A alternativa é autoexplicativa.

mghmgh Mc T T

McΔ Δ

k A T.

L

Resposta da questão 36: [B] I. Verdadeira: este é o ciclo de Carnot; II. Verdadeira: o ciclo descrito tem sentido horário. Portanto; o trabalho é positivo;

III. Falso:

IV. Falsa.

Q F

Q

T T 1100,44 44%

T 70 180

Q F F F FF

Q Q

Q Q Q Q Q1 0,44 1 0,56 Q 560J

Q Q 1000 1000