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Questões com resposta de física, termofísica, de vestibulares do ano de 2013.
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físicatermofísica
QUESTÕES DE VESTIBULARES2013.1 (1o semestre)2013.2 (2o semestre)
sumáriotermômetros e escalas termométricas
VESTIBULARES 2013.1 ..........................................................................................................................2VESTIBULARES 2013.2 ..........................................................................................................................3
calor sensível VESTIBULARES 2013.1 ..........................................................................................................................4VESTIBULARES 2013.2 .......................................................................................................................... 7
calor latente VESTIBULARES 2013.1 ..........................................................................................................................8VESTIBULARES 2013.2 ........................................................................................................................ 12
sistema termicamente isolado VESTIBULARES 2013.1 .........................................................................................................................14VESTIBULARES 2013.2 .........................................................................................................................15
transmissão de calor VESTIBULARES 2013.1 ......................................................................................................................... 17VESTIBULARES 2013.2 ......................................................................................................................... 20
dilatação térmica VESTIBULARES 2013.1 .........................................................................................................................24VESTIBULARES 2013.2 .........................................................................................................................26
transformações gasosas VESTIBULARES 2013.1 .........................................................................................................................28VESTIBULARES 2013.2 .........................................................................................................................32
trabalho da força de pressão VESTIBULARES 2013.1 .........................................................................................................................34VESTIBULARES 2013.2 ......................................................................................................................... 35
primeira lei da termodinâmica VESTIBULARES 2013.1 .........................................................................................................................36VESTIBULARES 2013.2 .........................................................................................................................40
segunda lei da termodinâmica VESTIBULARES 2013.1 ......................................................................................................................... 41VESTIBULARES 2013.2 .........................................................................................................................43
VESTIBULARES 2013.1
TERMOFÍSICAtermômetros e escalas termométricas
(UEG/GO-2013.1) - ALTERNATIVA: BDois estudantes de física, em uma aula de termologia, resolvem construir duas escalas para medidas de temperatura. Na escala A, o primeiro estudante escolhe os valores 20º e 180º para os pontos de fusão e ebulição da água, respectivamente. Na escala B, o outro estudante escolhe os valores 15º e 95º para estes mesmos pontos. Os alunos comparam as suas escalas e percebem que a equação que converte as temperaturas da escala A nas temperaturas da es-cala B é:
a) TB = 2TA + 10.
*b) TB = TA2 + 5.
c) TB = TA2 + 10.
d) TB = 2TA + 5.
(CEFET/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: DO gráfico seguinte estabelece a relação entre uma escala de tempe-ratura X e a escala de temperatura Celsius.
T (ºX)
T (ºC)−50 0
40
Nessa nova escala, a temperatura de 30 ºC corresponde, em °X, aa) −50b) −30c) +24*d) +64e) +80
(FEI/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: BUm engenheiro construiu um termômetro de mercúrio. Para a tem-peratura de 0 ºC a altura da coluna de mercúrio é de 10 cm e para a temperatura de 100 ºC a altura da coluna de mercúrio é de 15 cm. Qual é a temperatura quando a altura da coluna de mercúrio é 13 cm?a) 50 ºC*b) 60 ºCc) 70 ºCd) 80 ºCe) 90 ºC
(UNITAU/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: COs termômetros são aparelhos usados para medir a temperatura. Há grande variedade de tipos de termômetros, devido ao uso e tam-bém ao mecanismo do instrumento. Um dos tipos mais comuns é o termômetro digital, vendido em farmácias, para medir a temperatura do corpo das pessoas.Sobre o processo de medir a temperatura de uma pessoa, é COR-RETO afirmar que:
a) é necessário apenas colocar o termômetro em contato com o cor-po por alguns segundos para medir a temperatura.
b) o termômetro não necessita ser colocado em contato com o cor-po, mas apenas ficar a alguns milímetros dele.
*c) o termômetro deve ser colocado em contato com o corpo até que seja estabelecido o equilíbrio térmico entre o corpo e o termômetro. Somente assim será possível medir a temperatura do corpo.
d) os termômetros digitais não são adequados para medir a tempe-ratura corporal das pessoas.
e) o termômetro não precisa ser colocado diretamente em contato com o corpo, para se estabelecer o equilíbrio térmico entre o corpo e o termômetro.
(UNICISAL-2013.1) - ALTERNATIVA: CO Brasil possui tecnologia pioneira na produção de vacinas que abas-tecem o sistema público de saúde e são exportadas para mais de 70 países. Segundo o Manual de Normas de Vacinação da FUNASA – Ministério da Saúde, a vacina contra tuberculose (BCG) deve ser conservada entre 2 °C e 8 °C. No caso de exportação dessa vacina para países de origem inglesa, como os Estados Unidos ou Belize, que adotam a escala Fahrenheit, as temperaturas de acondiciona-mento são, respectivamente, iguais aa) 275 °F e 281 °F.b) 33,1 °F e 36,4 °F.*c) 35,6 °F e 46,4 °F.d) 32 ºF e 212 ºF.e) 3,6 °F e 14,4 °F.
(IF/CE-2013.1) - ALTERNATIVA: ETrês termômetros, A, B e C, calibrados nas escalas Celsius, Fahre-nheit e Kelvin, respectivamente, funcionam corretamente e são usa-dos para medir a temperatura de um sistema termodinâmico. Se a leitura do termômetro B é 77, é correto afirmar-se que os termôme-tros A e C assinalam, respectivamente, a) 248 e 28. b) 298 e 25. c) 27 e 298. d) 27 e 300. *e) 25 e 298.
(IF/CE-2013.1) - ALTERNATIVA: CNuma região bastante fria, o termômetro indica −67 ºF. O valor des-sa temperatura na escala Celsius é dea) −206 ºC.b) −67 ºC.*c) −55 ºC.d) −60 ºC.e) 0 ºC.
(UFPB-2013.1) - ALTERNATIVA: CAo visitar uma feira de tecnologia, um homem adquiriu um termô-metro digital bastante moderno. Ao chegar em casa, guardou o ter-mômetro na caixa de primeiro socorros e jogou fora a embalagem aonde estava o manual de uso do termômetro. Um certo dia, o seu filho apresentou um quadro febril. Ele, então, usou o termômetro para aferir a temperatura da criança. Para sua surpresa, o visor di-gital do termômetro indicou que a criança estava com a temperatura de 312.Nesse contexto, a explicação mais provável para essa medida de temperatura é que o termômetro esteja graduado naa) escala Celsius e, quando convertido para a escala Fahrenheit, a temperatura da criança corresponderá a 79 ºF.b) escala Fahrenheit e, quando convertido para a escala Celsius, a temperatura da criança corresponderá a 39 ºC.*c) escala Kelvin e, quando convertido para a escala Celsius, a tem-peratura da criança corresponderá a 39 ºC.d) escala Celsius e, quando convertido para escala Kelvin, a tempe-ratura da criança corresponderá a 273 K.e) escala Fahrenheit e, quando convertido para a escala Kelvin, a temperatura da criança corresponderá a 0 K.
(VUNESP/FACISB-2013.1) - ALTERNATIVA: BA temperatura de 40 ºC no ser humano é considerada como aquela que anuncia o início da hipertermia ou excesso de calor. Conside-rando uma escala termométrica arbitrária E, cujos pontos fixos são −10 ºE para o ponto do gelo e 80 ºE para o ponto de vapor, sua indicação numérica para o estado inicial de hipertermia éa) 62.*b) 26.c) −13.d) 32.e) 40.
(UEPB-2013.1) - ALTERNATIVA: EA previsão do tempo indicou que, em Campina Grande, no dia 12 de julho do corrente ano, as temperaturas variaram de 18,0 ºC para 31,0 ºC. Na escala Fahrenheit, essa variação corresponde a:a) 55,4 ºFb) 13,0 ºFc) 117,0 ºFd) 33,4 ºF*e) 23,4 ºF
VESTIBULARES 2013.2
(UFPR-2013.2) - ALTERNATIVA: CLuís construiu um termômetro rudimentar para uso em uma zona ru-ral no litoral do Paraná. A escala construída apresenta valores para o ponto do gelo PG = 0 ºL e para o ponto do vapor PV = 200 ºL. Durante um dia comum de uso, em que a temperatura ambiente medida com um termômetro Celsius seja de 20 ºC, a marcação no termômetro de Luís será de:a) 50 ºL.b) 46 ºL.*c) 40 ºL.d) 39 ºL.e) 20 ºL.
(IF/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: AUm aluno desenvolvendo um projeto de pesquisa construiu uma es-cala de temperatura (X) cuja relação com a escala Celsius é expres-sa no gráfico representado abaixo.
50300
100
ºX
ºC
Uma temperatura foi marcada como 40 °X. Na escala Celsius quanto corresponde este valor?*a) 38 °C.b) 28 °C.c) 18 °C.d) 8 °C.
(UCS/RS-2013.2) - ALTERNATIVA: BO livro Fahrenheit 451, do escritor Ray Bradbury, é considerado uma obra clássica da literatura de ficção científica. Fala sobre um regime de governo autoritário que não permite o acesso da população aos livros, que costumam ser queimados quando encontrados pela po-lícia. O título refere-se exatamente à temperatura em que o papel entra em combustão. A relação entre a escala em Fahrenheit e a escala Celsius é dada pela fórmula TF = 9
5 TC + 32ºF. Logo, essa temperatura em graus Kelvin deve ser, aproximadamente,a) 273 K*b) 506 Kc) 601 Kd) 724 Ke) 971 K
(UFSJ/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: AQuando Fahrenheit criou a escala termométrica que depois veio a ter o seu nome, o primeiro ponto fixo definido por ele, o 0 ºF, corres-pondia à temperatura obtida ao se misturar uma porção de cloreto de amônia com três porções de neve, à pressão de 1 atm.Essa temperatura, na escala Celsius, é de*a) −17,7 ºC.b) 32 ºC.c) 212 ºC.d) 273 ºC.
(VUNESP/UEA-2013.1) - ALTERNATIVA: DPara saber se a temperatura do leite estava entre 40 ºC e 45 ºC, um fabricante de queijo utilizou um termômetro velho, cujos números de escala estavam apagados. Com o auxílio de um termômetro em boas condições fez duas marcas indicativas dessa região de tempe-ratura no termômetro velho e, mantendo os dois termômetros sob mesma condição térmica, fez as seguintes medições:
Termômetro sem escala Termômetro em boas condições
0 mm 0 ºC
80 mm 40 ºC
200 mm 100 ºC
De acordo com essas medições, a região de temperatura que o queijeiro desejava tinha uma extensão, em mm, dea) 20.b) 16.c) 12.*d) 10.e) 8.
(UEM/PR-2013.1) - RESPOSTA: SOMA = 14 (02+04+08)Sabe-se que entre as escalas termométricas Celsius (ºC), Fahre-nheit (ºF) e Kelvin (K) há as seguintes igualdades:
0 ºC = 32 ºF = 273 K; 100 ºC = 212 ºF = 373 K.
Com relação ao exposto acima e seus conhecimentos sobre o as-sunto, assinale o que for correto.01) O valor numérico da temperatura na escala Fahrenheit é sempre maior do que o valor numérico da temperatura na escala Celsius.02) Uma temperatura de 27 ºC corresponde a 300 K.04) O gráfico da função que relaciona a temperatura na escala Cel-sius (abscissa) e a temperatura na escala Kelvin (ordenada) é uma reta com coeficiente angular igual a 1.08) Existe um único valor numérico para o qual a temperatura na escala Celsius é a mesma na escala Fahrenheit.16) Uma variação de x graus na escala Celsius corresponde a uma variação de x + 273 na escala Kelvin.
(UNIFENAS/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: AUma parede, de 10 m de comprimento, 3 m de altura e espessu-ra 20 cm, separa duas regiões de temperaturas que variam de 180º Fahrenheits. Obtenha as variações de temperatura em Kelvin, Reamur e Celsius, respectivamente, que correspondam à variação dada no texto.*a) 100, 80 e 100;b) 180, 100 e 100;c) 80, 100 e100;d) 100, 90 e 100;e) 80, 80 e 100.
TERMOFÍSICAcalor sensível
VESTIBULARES 2013.1(UNIOESTE/PR-2013.1) - ALTERNATIVA: DOs fornos de micro-ondas caseiros fornecem, em geral, uma po-tência de 420 W aos alimentos. Considerando 1 cal = 4,2 J, a massa específica da água 1 g.cm−3, o calor específico da água 1 cal.g−1.K−1 e supondo que todo o calor fornecido seja absorvido pela água, o tempo necessário e suficiente para aquecer um copo com 200 mL de água, inicialmente a 25ºC, até a ebulição (100ºC) é:a) 50 s.b) 1 min e 50 s.c) 2 min.*d) 2 min e 30 s.e) 2 min e 50 s.
(UERJ-2013.1) - ALTERNATIVA: BConsidere duas amostras, X e Y, de materiais distintos, sendo a massa de X igual a quatro vezes a massa de Y.As amostras foram colocadas em um calorímetro e, após o sistema atingir o equilíbrio térmico, determinou-se que a capacidade térmica de X corresponde ao dobro da capacidade térmica de Y.Admita que cX e cY sejam os calores específicos, respectivamente, de X e Y.A razão é cX/cY dada por:a) 1/4*b) 1/2c) 1d) 2
(PUC/RJ-2013.1) - ALTERNATIVA: BUm líquido é aquecido através de uma fonte térmica que provê 50,0 cal por minuto. Observa-se que 200 g deste líquido se aquecem de 20,0 oC em 20,0 min.Qual é o calor específico do líquido, medido em cal/(gºC)?a) 0,0125*b) 0,25c) 5,0d) 2,5e) 4,0
(FGV/RJ-2013.1) - ALTERNATIVA: BUm grupo de estudantes, em aula de laboratório de Física, mergu-lhou o resistor de um aquecedor elétrico, ligado a uma fonte de ten-são de 120 V, em um recipiente, termicamente isolado, contendo água. Mediram a temperatura da água em função do tempo e ve-rificaram que, em 2 minutos, a temperatura variou de 20°C a 80°C. A partir dos resultados obtidos, construíram o gráfico apresentado na figura abaixo, da quantidade de calor Q, em calorias, fornecida à água em função do instante t, a partir do mergulho do resistor na água, em minutos.
2,01,51,00,50,0
24
20
16
12
8
4
0
t (minutos)
Q (1
03 cal
)
Os valores da resistência elétrica do aquecedor e da massa de água aquecida são, respectivamente, iguais a:a) 72 Ω e 400 g*b) 18 Ω e 400 gc) 72 Ω e 200 gd) 18 Ω e 200 ge) 750 mΩ e 16,7 g
Dados• 1 cal = 4 J• calor específico da água = 1 cal/g °C
(VUNESP/UFSCar-2013.1) - ALTERNATIVA: AEm um segundo, uma pessoa em repouso é capaz de transferir ao ambiente energia térmica de, aproximadamente, 200 J.Suponha que cinco pessoas em repouso permaneçam presas den-tro de um elevador durante 5 minutos.
(http://bem-interessante.blogspot.com.br)
Sabendo que o calor específico do ar é igual a 1 × 103 J/kg·°C e a densidade do ar igual a 1,2 g/dm3, pode-se afirmar que, se toda a energia transferida por essas pessoas for absorvida pelos 5,0 m3 de ar contidos no interior do elevador, o aumento da temperatura desse ar será, em °C, próximo de*a) 50.b) 40.c) 30.d) 20.e) 10.
(UFJF/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: CDesde a descoberta do laser em 1953, esse dispositivo tem se tor-nado cada vez mais comum no nosso dia a dia. Um estudante de ensino médio, que possui um laser verde com potência 200 mW, escuta de um amigo que, se um laser for focalizado na retina do olho humano, a pessoa atingida pode ficar cega. Estudos recentes mostram que a retina do olho humano apresenta um calor específico c = 3590 J/kg·K e uma densidade ρ = 1000 kg/m3.Considerando que o laser tenha um comprimento de penetração no tecido do olho humano d =1,0 mm e que a área efetiva atingida no fundo do olho seja A = 25,0 mm2 , qual será a variação de temperatu-ra local aproximada ∆T ocorrida no fundo do olho, mostrado na figu-ra abaixo, caso alguém focalize esse laser durante um intervalo de tempo de ∆t = 5 s ? Despreze qualquer tipo de perda de energia.
Córnea Cristalino
Área A
Retina
Nervo Óptico
a) 23,89 Kb) 15,32 K*c) 11,14 Kd) 9,14 Ke) 7,91 K
(VUNESP/UEA-2013.1) - ALTERNATIVA: CO aquecimento solar de água para banho é uma solução energéti-ca ecológica e econômica. Sistemas como esses, em dias de baixa insolação, devem compensar a falta de irradiação solar com o acio-namento de resistores elétricos dentro dos boilers, recipientes nos quais a água é mantida aquecida.Um desses boilers, de capacidade 100 L, reteve a água a 24 ºC e, por isso, um termostato teve que acionar o resistor elétrico para que a temperatura fosse elevada para 32 ºC. Sendo o calor específico da água 1 cal/(g·ºC), 1 cal igual 4,2 J e a densidade da água igual a 103 g/L, a energia elétrica, em J, que teve de ser empregada para promover esse aquecimento foi, aproximadamente,a) 420 000.b) 860 000.*c) 3 400 000.d) 3 800 000.e) 5 300 000.
(UEM/PR-2013.1) - RESPOSTA: SOMA = 03 (01+02)Considerando dois blocos de massas m1 e m2 e capacidades térmi-cas C1 e C2 , assinale o que for correto.01) Se os dois blocos são feitos do mesmo material, então C1 e C2 são diretamente proporcionais aos números m1 e m2 , nessa or-dem.02) O calor específico do ferro é 0,11 cal/gºC. Portanto são necessá-rios 55 cal de calor para elevar em 1 ºC a temperatura de um bloco de ferro de massa m1 = 500 g .04) Suponhamos que os dois blocos, o primeiro de cobre e o segun-do de prata, tenham massas iguais m1 = m2. Sabendo que o calor específico do cobre é 0,037 cal/gºC maior do que o da prata, se fornecermos a mesma quantidade de calor aos dois blocos, o cobre sofrerá maior elevação de temperatura.08) Um bloco de ferro com m1 = 700 g libera calor e diminui sua tem-peratura de 100 ºC para 30 ºC. Sabendo-se que o calor específico do ferro é 0,11 cal/gºC , então a quantidade de calor liberada pelo bloco é 539 cal.16) Se a capacidade térmica do bloco é 10 cal/ºC e sua temperatura aumenta de 50 ºC para 80 ºC, então esse bloco recebeu uma quan-tidade de calor menor do que 100 cal.
(ACAFE/SC-2013.1) - QUESTÃO ANULADAEm clínicas de reabilitação realiza-se tratamento com pacientes em piscinas aquecidas. Uma determinada piscina contém 60 m3 de água, a uma temperatura de 10ºC, cuja densidade é 1,0 g/cm3. Desprezando as perdas de calor para o meio ambiente, deseja-se aquecer a água da piscina até atingir uma temperatura de 25ºC.A alternativa correta que apresenta a quantidade de calor, em cal, para realizar tal intento é:
a) 1,5 ×106
b) 2,0 × 105
c) 1,0 × 107
d) 3,0 × 106
Obs.: A resposta é 9,0 × 108 cal. Não é fornecido o calor específico da água, para se chegar na resposta dada usou-se 1,0 cal/g.ºC.
(VUNESP/UNICID-2013.1) - ALTERNATIVA: BPelo fato de serem práticos, aquecedores elétricos de imersão são muito utilizados nos mais diversos laboratórios. Um desses aquece-dores, cuja potência útil é de 250 W, é imerso num recipiente adia-bático contendo 500 ml (500 g) de água a 25 ºC e ligado durante 7,0 min. O calor específico da água vale 1,0 cal/(g·ºC) e o equivalente mecânico do calor vale 4,2 J/cal. A temperatura final atingida pela água, em ºC, éa) 85.*b) 75.c) 98.d) 50.e) 95.
(FGV/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: EEm um recipiente adiabático, contendo 2,0 L de água há uma bar-ra metálica imersa, de capacidade térmica 1 000 cal/ºC, que mede inicialmente 40,00 cm. O sistema recebe 150 kcal de uma fonte de calor e, ao fim do processo, a barra acusa uma dilatação linear de 0,01 cm.
água
barrametálica
O coeficiente de dilatação linear do material da barra vale, em 10−6·ºC−1,a) 1,0.b) 2,0.c) 3,0.d) 4,0.*e) 5,0.
Dados para a água:densidade = 1,0 g/cm3
calor específico = 1,0 cal/(g.ºC)
(VUNESP/UNIFEV-2013.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOUm bisturi metálico de 100g de massa e calor específico igual a 1,2 J/(g·ºC) foi introduzido na câmara interna de uma autoclave (apa-relho destinado a esterilizar materiais). Inicialmente a autoclave e o bisturi encontravam-se em equilíbrio térmico, com temperatura de 27 ºC e sujeitos a uma pressão de 1 atm. Em seguida, a autoclave foi hermeticamente fechada e aquecida em um processo isocórico, não havendo perda de calor com o meio externo. Ao atingir a tempe-ratura de equilíbrio térmico de 147 ºC, o processo de aquecimento da câmara interna da autoclave e do bisturi foi interrompido.
autoclave
Nas condições descritas, determine:a) a capacidade térmica e o calor absorvido pelo bisturi durante o processo de aquecimento de 27 ºC para 147 ºC.b) a pressão no interior da câmara interna da autoclave quando a temperatura atingiu 147 ºC (420 K).
RESPOSTA VUNESP/UNIFEV-2013.1:a) C = 120 J/ºC e Q = 14,4 kJb) p = 1,4 atm
(UFRN-2013.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOAtualmente, principalmente em pequenas cidades do interior do Bra-sil, dispõe-se de duas opções de fogões residenciais: o fogão a gás (GLP) e o fogão a lenha. Desconsiderando problemas ambientais que envolvem o consumo de cada um desses combustíveis, existe diferença entre esses fogões quanto à eficiência energética, ou seja, o quanto é consumido de GLP ou de lenha para fornecer a mesma quantidade de calor ao alimento que se quer aquecer. Por exemplo, as quantidades de GLP e de lenha necessárias para elevar a tempe-ratura de 10 kg de água, de 25 ºC para 100 ºC, em um fogão a gás e em um a lenha, são, respectivamente, 0,125 kg e 3,0 kg.
Dados:→ Calor de combustão da lenha, CL = 2500 kcal/kg→ Calor específico da água, cA = 1,0 kcal/kg.ºC→ Calor de combustão do GLP, CGLP = 12000 kcal/kg→ Quantidade de calor sensível, Q = m.c.∆T→ Quantidade de calor de combustão QC = m.C
Considerando que a eficiência energética de um fogão é dada pela razão entre a quantidade de calor absorvida pelo alimento a ser aquecido, QA, e a quantidade de calor gerada pela queima de certa
quantidade de combustível, QC, isto é, ε = QA
QC, determine
a) a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 10 kg de água, de 25 ºC para 100 ºC.b) a quantidade de calor gerada pela queima de 0,125 kg de GLP e por 3,0 kg de lenha.c) qual dos dois tipos de fogão possui a maior eficiência energética. Justifique sua resposta.
RESPOSTA UFRN-2013.1:a) Q = 750 kcalb) QGLP = 1500 kcal e QLENHA = 7500 kcal
c) εGLP = 0,5 (50%) e εLENHA = 0,1 (10%). Logo, o fogão a GPL é 5 vezes mais eficiente que o fogão a lenha.
(UNIMONTES/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: AAs paredes de uma casa foram projetadas para absorver o calor do Sol durante o dia e transferir parte desse calor para o interior da casa, durante a noite. As paredes possuem massa de 1,0 × 106 kg e calor específico médio de 2,0 kJ/kg.K. Quanto calor, em módulo, é transferido para o interior da casa à noite, quando as paredes res-friam de 27,0 ºC para 15,0 ºC?
*a) 2,4 × 107 kJ.
b) 12 × 107 kJ.
c) 24 × 107 kJ.
d) 1,2 × 107 kJ.
(UERJ-2013.1) - RESPOSTA: Q = 10850 calUma pessoa, com temperatura corporal igual a 36,7 ºC, bebe 2
1 litro de água a 15 ºC.Admitindo que a temperatura do corpo não se altere até que o siste-ma atinja o equilíbrio térmico, determine a quantidade de calor, em calorias, que a água ingerida absorve do corpo dessa pessoa.
Dados: •Calor específico da água: 1,0 cal/g.ºC •Massa específica da água: 1 g/cm3
(UNIMONTES/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: DUm bloco de chumbo desliza por um plano inclinado com atrito que forma um ângulo θ = 60° com a horizontal (veja a figura).
θ
Adote:g = 10 m/s2
sen60º = 0,87cos60º = 0,50
O deslocamento do bloco ao longo do plano é de 10 metros. Nesse deslocamento, é observado que o bloco se aquece de 0,1 °C. Se o calor específico do chumbo é de 130 J/kg.K, pode-se concluir que o coeficiente de atrito entre o bloco e o plano éa) 0,15.b) 0,23.c) 0,20.*d) 0,26.Obs.: A resposta correta é alternativa D se considerarmos que toda energia mecânica perdida foi integrallmente transformada em ener-gia térmica.
(UFPR-2013.1) - RESPOSTA: V = 12,85 LÉ cada vez mais frequente encontrar residências equipadas com painéis coletores de energia solar. Em uma residência foram ins-talados 10 m2 de painéis com eficiência de 50%. Supondo que em determinado dia a temperatura inicial da água seja de 18 ºC, que se queira aquecê-la até a temperatura de 58 ºC e que nesse local a energia solar média incidente seja de 120 W/m2, calcule o volume de água que pode ser aquecido em uma hora.Dados: ρH2O = 1,0 × 103 kg/m3 e 1 cal = 4,20 J
(UEM/PR-2013.1) - RESPOSTA: SOMA = 07 (01+02+04)Uma barra homogênea de 50 cm de comprimento e 1 kg de massa, a 20 ºC, é constituída por uma substância de coeficiente de dilatação linear de 2 × 10−6 ºC−1 e calor específico de 0,5 cal/(g.ºC). Uma certa quantidade de calor é fornecida à barra, e sua temperatura é eleva-da a 50 ºC. Desprezando as perdas de calor para o meio, analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto.01) A quantidade de calor fornecida à barra é de aproximadamente 1,5 × 104 cal.02) A variação do comprimento da barra é de aproximadamente 3 × 10−3 cm.04) A capacidade térmica da barra é de aproximadamente 500 cal/ºC.08) Se o coeficiente de dilatação linear da barra fosse o dobro, a quantidade de calor necessário para variar a temperatura da barra de 20 ºC até 50 ºC seria de aproximadamente 3,0 × 104 cal.16) A densidade linear de massa da barra permanece perfeitamente inalterada quando a barra é aquecida de 20 ºC até 50 ºC.
(UFSC-2013.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOEm uma aula experimental de física sobre calorimetria, o professor pede para que os alunos aqueçam duas substâncias diferentes, com 400 g cada, fazendo uso de um aquecedor elétrico. Desprezando eventuais perdas de calor para o meio ambiente, o professor consi-dera a potência efetiva do aquecedor em 400 cal/min. O professor pede que os alunos registrem os dados experimentais em uma ta-bela e construam um gráfico. Abaixo é apresentado um dos gráficos construídos pelos alunos.
Sub. ASub. B
0,0
31
Q (kcal)
T (º
C)
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
Considere o gráfico acima e responda às perguntas abaixo.a) O experimento realizado pelos alunos permite encontrar, através da inclinação da reta, uma grandeza física característica de cada substância. Qual é esta grandeza física?b) Com base em princípios físicos, explicitando o raciocínio físico e matemático, qual das substâncias possui o maior valor para a gran-deza física apontada no item anterior?c) Admitindo que a substância A seja uma enzima e que ela possua temperatura inicial de 20º C, o que acontece com a enzima após 30 minutos de aquecimento pelo aquecedor elétrico mencionado? Justifique sua resposta com base nos princípios da física e da biolo-gia. Apresente os cálculos necessários.
RESPOSTA UFSC-2013.1:a) Calor específicob) Substância A (cA = 1,0 cal/g.ºC e cB = 0,5 cal/g.ºC)c) Temperatura final da enzima: T = 50 ºC. É sabido que a partir dos 42 ºC as enzimas começam a desnaturar. Então, depois de 30 minutos de aquecimento a enzima fica inativa, ou seja, não fun-ciona mais.
(VUNESP/UNICASTELO-2013.1) - ALTERNATIVA: AUm aquecedor solar transfere calor para uma massa de 100 kg de água, no interior de um reservatório termicamente isolado, na razão de 840 joules por segundo. Considerando o calor específico da água igual a 4 200 J/kg·ºC, a variação de temperatura da água no reser-vatório, em ºC, em uma hora, será igual a*a) 7,2.b) 9,0.c) 5,0.d) 12.e) 2,4.
VESTIBULARES 2013.2
(VUNESP/UNICID-2013.2) - ALTERNATIVA: AA variação de temperatura de um bloco de cobre é diretamente pro-porcional à quantidade de calor recebida e inversamente proporcio-nal à sua massa.Assim, se um bloco de cobre com massa m recebe uma quantidadede calor Q e sofre uma variação de temperatura ∆T, outro bloco de
cobre com massa 12
m, ao receber uma quantidade de calor igual a
2Q, sofre uma variação de temperatura de
*a) 4∆T. d) ∆T.
b) ∆T2
. e) 2∆T.
c) ∆T4
.
(UNIMONTES/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: CEm um recipiente termicamente isolado e de capacidade térmica desprezível, são colocados 2,0 litros de água. Um resistor R = 1,8 Ω é imerso na água e conectado, durante 21 segundos, diretamente a uma bateria de 6,0 V e de resistência interna nula (veja a figura).
Dados:calor específico da água = 1 cal/g.ºCdensidade da água = 1 kg/litro1 cal = 4,2 J
R = 1,8 Ω
6,0 V
Considerando o sistema água-resistor, a variação de temperatura e da energia interna da água valem,respectivamente:a) 0,10 ºC e 200 cal. *c) 0,05 ºC e 100 cal.b) 0,30 ºC e 250 cal. d) 0,15 ºC e 150 cal.
(UECE-2013.2) - ALTERNATIVA: BCalor intenso e permanência de temperaturas elevadas por vários dias refletem-se necessariamente na expansão do consumo resi-dencial de energia elétrica. Considere um consumo médio residen-cial de 160 kWh por mês.No Rio de Janeiro, onde o consumo cresceu aproximadamente 16%, a temperatura máxima na capital chegou a ficar, em média, no início do verão, 7 ºC acima da esperada. Considere que o calor específico da água é 4,2 J/(g.ºC). Os 16% de energia a mais consumida no período de um mês em um domicílio seriam suficientes para aquecer de 7 ºC aproximadamente quantos quilogramas de água?a) 0,87 × 103. c) 3,7 × 103. *b) 3,1 × 103. d) 23 × 103.
(FATEC/SP-2013.2) - ALTERNATIVA: DUma determinada pesquisa teve como objetivo principal analisar a utilização de chuveiros elétricos e o conforto que ofereciam aos seus usuários. Para isso, anotaram-se os seguintes valores médios aproximados:• Número de banhos observados: 1625;• Temperatura média da água que entra no chuveiro: 18 °C;• Temperatura média da água que sai do chuveiro: 38 °C;• Tempo médio de cada banho: 10 min;• Vazão média do chuveiro: 0,06 L/s.
(sites.unifra.br/Portals/35/Artigos/2004/41/parametros.pdf Acesso em: 01.02.2013. Adaptado)
A relação entre a quantidade de energia transferida para que uma porção de água mude a sua temperatura é dada por Q = m·c·Δθ. Sendo assim, baseando-se nos dados apresentados, podemos con-cluir que a quantidade de energia total dissipada pelo chuveiro du-rante um banho será, em kcal,a) 0,360.b) 7,20.c) 72,0.*d) 720.e) 3 600.
Dados:O calor específico da água: 1,0 cal/(g.°C);Densidade da água: 1,0 kg/L.
(UFU/MG-2013.2) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOJames Prescott Joule realizou um experimento no qual deixava cair, de uma determinada altura, um peso que, conectado a pás imersas em água, fazia com que o líquido fosse agitado, aumentando sua temperatura. Inspirado neste experimento, uma pessoa, localizada ao nível do mar, está disposta a fazer com que 100 cm3 de água pura chegue à temperatura de ebulição. Para isso, ela coloca o referido líquido, inicialmente a 20 ºC, numa garrafa térmica, na qual suposta-mente não haverá perdas de calor. Após isso, ela passa a agitá-la 20 vezes a cada minuto. A cada vez que ela agita a água da garrafa, é como se o referido líquido caísse de uma altura de 30 cm.Considere 1 cal = 4 J e calor específico da água = 1cal/(g.ºC).A partir das afirmações acima, responda:a) Mesmo não tendo sido usado o calor como fonte de energia para aquecer a água, ela se aqueceu. Qual o tipo de energia que permitiu que o líquido atingisse a temperatura de ebulição?b) Por quanto tempo a garrafa teve de ser agitada para que a água chegasse à temperatura desejada?
RESPOSTA OFICIAL UFU/MG-2013.2:a) A energia térmica é oriunda da transformação da energia potencial da queda da água dentro da garrafa, a cada vez que ela for agitada. Poder-se-ia, também, afirmar que tal energia vem dos alimentos que a pessoa ingeriu para poder realizar a referida tarefa.b) ∆t ≅ 3 dias e 16 horas
(VUNESP/UNIVAG-2013.2) - ALTERNATIVA: BUm corpo de massa m é abandonado de uma altura h. Após per-correr essa distância, ele é freado até parar por um dispositivo que transforma toda energia mecânica do corpo em calor, sendo este imediatamente transferido a um material, também de massa m e capaz de armazenar calor sem perdê-lo. Considerando a aceleração da gravidade igual a g e o calor específico do material igual a c, é correto afirmar que a elevação de temperatura desse material éa) mgh.
*b) ghc
.
c) ghcm
.
d) ghc.
e) h.
(VUNESP/UFTM-2013.2) - ALTERNATIVA: EUm cilindro de cobre de massa igual a 3 kg é aquecido ao ponto de ter sua temperatura aumentada em 4 ºC. Sem que haja mudança de fase, o aumento da quantidade de calor necessário para elevar em 4 ºC a temperatura de um cilindro de cobre de massa igual a 9 kg, em comparação ao calor envolvido no aquecimento do cilindro de massa 3 kg é dea) doze vezes.b) nove vezes.c) sete vezes.d) quatro vezes.*e) três vezes.
TERMOFÍSICAcalor latente
VESTIBULARES 2013.1(PUC/RJ-2013.1) - ALTERNATIVA: ETrês cubos de gelo de 10,0 g, todos eles a 0,0 ºC, são colocados dentro de um copo vazio e expostos ao sol até derreterem comple-tamente, ainda a 0,0 ºC.Calcule a quantidade total de calor requerida para isto ocorrer, em calorias.
Considere o calor latente de fusão do gelo LF = 80 cal/g
a) 3,7 × 10−1
b) 2,7 × 101
c) 1,1 × 102
d) 8,0 × 102
*e) 2,4 × 103
(VUNESP/UFSCar-2013.1) - ALTERNATIVA: DO gráfico apresenta a chamada curva de aquecimento de uma subs-tância pura, isto é, mostra como a temperatura T de uma substância de massa m varia em função do tempo de seu aquecimento t.
T
0 tA
BC
DE
F
Analisando as diferentes partes do gráfico, é correto afirmar que, na transformaçãoa) B – C, toda a substância se encontra em estado sólido e sua tem-peratura está aumentando.b) B – C e na D – E, a substância não está sendo aquecida, ocorren-do mudança de estado físico.c) C – D, está ocorrendo mudança de estado físico e sua temperatu-ra permanece constante.*d) E – F, toda a substância se encontra em estado gasoso e sua temperatura está aumentando.e) A – F, toda a substância recebe calor do meio sem que haja mu-dança de estado físico.
FPS/PE-2013.1) - ALTERNATIVA: DUma barra de gelo com massa igual a 5 Kg está a uma temperatura igual a 0 ºC. Considere que o calor latente de fusão do gelo vale LF = 333000 J/Kg. A quantidade de calor necessária para derreter com-pletamente a barra de gelo será de aproximadamente:a) 3,33 × 10+5 Joulesb) 1,50 × 10+4 Joulesc) 2,50 × 10+7 Joules*d) 1,67 × 10+6 Joulese) 5,00 × 10+4 Joules
(FPS/PE-2013.1) - ALTERNATIVA: AQual a quantidade de calor necessária para derreter totalmente uma barra de gelo de massa m = 0,8 Kg, inicialmente na temperatura −10 ºC, e manter o líquido resultante na temperatura final 0 ºC? Con-sidere que o calor específico do gelo vale cgelo = 2220 J/Kg·K e que o calor latente de fusão do gelo é igual a LF = 333000 J/Kg.*a) 284160 Joules d) 71040 Joulesb) 142080 Joules e) 852480 Joulesc) 568320 Joules
(UFPR-2013.1) - ALTERNATIVA: CO gráfico abaixo, obtido experimentalmente, mostra a curva de aquecimento que relaciona a temperatura de uma certa massa de um líquido em função da quantidade de calor a ele fornecido.
T (ºC)
120
100
0
−10 A
B C
D E
F
Q (kJ)
Sabemos que, por meio de gráficos desse tipo, é possível obter os valores do calor específico e do calor latente das substâncias estu-dadas. Assinale a alternativa que fornece corretamente o intervalo em que se pode obter o valor do calor latente de vaporização desse líquido.a) AB.b) BD.*c) DE.d) CD.e) EF.
(UNESP-2013.1) - ALTERNATIVA: CA liofilização é um processo de desidratação de alimentos que, além de evitar que seus nutrientes saiam junto com a água, diminui bas-tante sua massa e seu volume, facilitando o armazenamento e o transporte. Alimentos liofilizados também têm seus prazos de valida-de aumentados, sem perder características como aroma e sabor.
cenoura liofilizada kiwi liofilizado
(www.sublimar.com.br) (www.brasilescola.com)
O processo de liofilização segue as seguintes etapas:I. O alimento é resfriado até temperaturas abaixo de 0 ºC, para que a água contida nele seja solidificada.II. Em câmaras especiais, sob baixíssima pressão (menores do que 0,006 atm), a temperatura do alimento é elevada, fazendo com que a água sólida seja sublimada. Dessa forma, a água sai do alimento sem romper suas estruturas moleculares, evitando perdas de prote-ínas e vitaminas.O gráfico mostra parte do diagrama de fases da água e cinco pro-cessos de mudança de fase, representados pelas setas numeradasde 1 a 5.
A alternativa que melhor representa as etapas do processo de liofili-zação, na ordem descrita, éa) 4 e 1. d) 1 e 3.b) 2 e 1. e) 5 e 3.*c) 2 e 3.
(UEM/PR-2013.1) - RESPOSTA: SOMA = 05 (01+04)A tabela abaixo apresenta os valores de temperatura de fusão (TF) e temperatura de ebulição (TE) para algumas substâncias quími-cas puras. Assinale o que for correto. (Os dados da tabela estão a 1,0 atm.)
Substância TF (ºC) TE (ºC)etanol −117 78
éter etílico −116 34
pentano −130 36
fenol 43 182
01) Na temperatura de 20 ºC e pressão de 1,0 atm, o éter etílico encontra-se no estado líquido.02) Em temperaturas inferiores a 43 ºC, o fenol se encontra no esta-do líquido, à pressão de 1,0 atm.04) Durante a ebulição do etanol, a temperatura permanece cons-tante em 78 ºC, à pressão de 1,0 atm.08) As interações entre as moléculas de pentano são mais intensas acima de 36 ºC, à pressão de 1,0 atm.16) Dentre as substâncias mostradas na tabela, a que apresenta a menor temperatura de fusão, à pressão de 1,0 atm, é o etanol.
(FUVEST/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: AEm um recipiente termicamente isolado e mantido a pressão cons-tante, são colocados 138 g de etanol líquido. A seguir, o etanol é aquecido e sua temperatura T é medida como função da quantidade de calor Q a ele transferida. A partir do gráfico de T×Q, apresentado na figura abaixo, pode-se determinar o calor específico molar para o estado líquido e o calor latente molar de vaporização do etanol como sendo, respectivamente, próximos de*a) 0,12 kJ/(molºC) e 36 kJ/mol.b) 0,12 kJ/(molºC) e 48 kJ/mol.c) 0,21 kJ/(molºC) e 36 kJ/mol.d) 0,21 kJ/(molºC) e 48 kJ/mol.e) 0,35 kJ/(molºC) e 110 kJ/mol.
140
120
100
80
60
40
20
0
−20
T (º
C)
Q (kJ)150100500
Note e adote:Fórmula do etanol: C2H5OHMassas molares: C(12 g/mol), H(1 g/mol), O(16 g/mol)
(UEPG/PR-2013.1) - RESPOSTA OFICIAL: SOMA = 05 (01+04)A temperatura de uma substância evolui de acordo com a quanti-dade de calor que a ela se dá; a evolução é mostrada pelo gráfico abaixo.
70006000500040003000200010000
Quantidade de Calor (cal)
50
40
30
20
10
0
Tem
pera
tura
(ºC
)
Nesse contexto, assinale o que for correto.01) O gráfico apresenta uma evolução na temperatura de uma subs-tância estabilizando a seguir; durante a evolução o calor recebido é conhecido como calor sensível e a parte estabilizada de calor la-tente.02) O gráfico mostra uma estabilização da temperatura quando essa atinge os 50 ºC, podendo-se então afirmar que a substância em es-tudo chegou ao limite de sua temperatura.04) Se a massa da substância em questão for conhecida será possí-vel identificá-la por meio do calor específico da substância.08) O coeficiente angular da reta é numericamente igual à capacida-de térmica da substância.Obs.: Para a afirmação 04 estar correta é necessário se conhecer o estado físico da substância enquanto sua temperatura está au-mentado.
(PUC-CAMPINAS/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: DA radiação solar incidente na superfície da Terra provoca a evapo-ração da água, formando as nuvens. Esse processo ocorre rapida-mente com a água contida em uma panela, aberta à pressão atmos-férica normal, ao receber o calor produzido pela combustão do gás de cozinha.Considere uma porção de 0,50 kg de água, inicialmente a 20 ºC, sendo totalmente vaporizada a 100 ºC.Seja: cágua = 4,2 × 103 J/(kgºC) e Lvaporização = 2,26 × 106 J/kg.A energia recebida por essa porção de água até a sua vaporização total é, em joules, dea) 1,68 × 103.b) 2,81 × 103.c) 1,13 × 106.*d) 1,30 × 106.e) 2,60 × 106.
(PUC/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: BO gás de cozinha é constituído principalmente de butano e é comer-cializado basicamente nos botijões de 13 Kg. Se se agitar um desses botijões, nota-se que em seu interior existe uma grande quantidade de líquido. Por outro lado, quando os queimadores estão abertos, o que chega aos bicos é material em estado gasoso. Sobre essa situação, é CORRETO afirmar:a) Quando o butano vai do botijão até os queimadores, ele se aque-ce e passa do estado líquido para o estado gasoso.*b) Quando o butano está no interior, a pressão sobre ele é suficien-te para que a maioria do material se apresente na forma líquida.c) Na realidade o butano chega aos queimadores no estado líquido e só toma a forma gasosa devido ao calor vindo da queima.d) O butano só se torna gasoso ao chegar aos queimadores, porque ele é um produto inflamável.
(MACKENZIE/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: DUma das características meteorológicas da cidade de São Paulo é a grande diferença de temperatura registrada em um mesmo instan-te entre diversos pontos do município. Segundo dados do Instituto Nacional de Meteorologia, a menor temperatura registrada nessa cidade foi −2 ºC, no dia 2 de agosto de 1955, embora haja algumas indicações, não oficiais, de que, no dia 24 de agosto de 1898, regis-trou-se a temperatura de −4 ºC. Em contrapartida, a maior tempera-tura teria sido 37 ºC, medida em 20 de janeiro de 1999. Consideran-do-se 100 g de água, sob pressão atmosférica normal, incialmente a −4 ºC, para chegar a 37 ºC, a quantidade de Energia Térmica que esta massa deverá receber é
a) 11,3 kcal
b) 11,5 kcal
c) 11,7 kcal
*d) 11,9 kcal
e) 12,1 kcal
DADOS:
ÁGUA
Calor Latente de Fusão (Lf)
Calor especí-fico no estado
sólido (c)
Calor especí-fico no estado
líquido (c)
80 cal/g 0,50 cal/(gºC) 1,0 cal/(gºC)
(SENAI/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: D e E estão corretasAnalise o gráfico a seguir.
T (ºC)
t
Estado II
Estado I
Para uma substância pura, os trechos paralelos ao eixo do tempo (patamares) mostram mudanças de estado físico da substância, já que a temperatura permanece constante.Indique a alternativa que relaciona corretamente, no gráfico, as mu-danças de estados I e II.a) Ebulição e fusão.b) Fusão e condensação.c) Vaporização e liquefação.d) Liquefação e solidificação.e) Condensação e solidificação.
Obs.: O gabarito oficial mostra como correta a alternativa A. Não pode ser esta a correta porque com o passar do tempo a temperatu-ra da amostra da substância pura está diminuindo.
(VUNESP/ANHEMBI MORUMBI-2013.1) - ALTERNATIVA: EUm fragmento de gelo com 100 gramas, na temperatura de fusão, é utilizado para o tratamento de uma contusão em uma pessoa. Sabe-se que o fluxo de calor recebido pelo gelo é de 10 cal/s e o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g. Após 2,0 minutos de tratamento contínuo, a massa de gelo, em gramas, que ainda resta éa) 75. d) 70.b) 65. *e) 85.c) 80.
(UNIOESTE/PR-2013.1) - ALTERNATIVA: BAbaixo temos um gráfico que expressa o aquecimento de uma amostra de 100 g de um determinado material que se encontra ini-cialmente no estado sólido. A fonte térmica que proporciona este aquecimento tem uma potência constante de 500 cal.min−1.
10730
300
200
100
0
Tem
pera
tura
(ºC
)
Tempo (min)
Utilizando as informações fornecidas pelo gráfico, analise as afirma-ções abaixo e assinale a alternativa que contenha apenas afirma-ções corretas.
I. A temperatura de fusão do material é de 200 °C.II. O calor específico da substância no estado sólido é de 0,15 cal.g−1.°C−1.III. O calor latente de fusão da substância vale 30,0 cal.g−1.IV. O calor necessário para aquecer o corpo de 100 °C a 200 °C foi de 1,50 kcal.V. A temperatura de ebulição do material é de 230 °C.
a) II, III e IV. d) II, III e V.*b) I, II e IV. e) I, II, III, IV e V.c) I, II e III.
(SENAI/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: CUma pedra de gelo de 20 g é retirada do freezer, onde estava a uma temperatura de −8 °C e é colocada sobre uma mesa até virar água à temperatura ambiente de 20 °C. A quantidade de calor absorvida pela água durante todo o processo é dea) 1640 cal.b) 1930 cal.*c) 2080 cal.d) 2610 cal.e) 2970 cal.
Dados: Q = m.c.∆T cágua = 1,0 cal/g°CQ = m.L cágua = 0,5 cal/g°C Lágua = 80 cal/g
(SENAI/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: EA figura a seguir representa a variação de temperatura em função do tempo das substâncias A, B e C que sofreram mudanças de estados físicos.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 130
5
10
15
20
25
30
C
A
B
Após análise, conclui-se quea) A, B e C representam misturas.b) A, B e C representam substâncias puras.c) A e B representam misturas e C, uma substância pura.d) A e C representam substâncias puras e B, uma mistura.*e) A representa uma mistura e B e C representam substâncias pu-ras.
(FATEC/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: ALeia o texto para responder à questão de número 36.
No anúncio promocional de um ferro de passar roupas a vapor, é ex-plicado que, em funcionamento, o aparelho borrifa constantemente 20 g de vapor de água a cada minuto, o que torna mais fácil o ato de passar roupas. Além dessa explicação, o anúncio informa que a potência do aparelho é de 1440 W e que sua tensão de funciona-mento é de 110 V.
QUESTÃO 36Da energia utilizada pelo ferro de passar roupas, uma parte é empre-gada na transformação constante de água líquida em vapor de água. A potência dissipada pelo ferro para essa finalidade é, em watts,
*a) 861.
b) 463.
c) 205.
d) 180.
e) 105.
Adote:• temperatura inicial da água: 25 ºC• temperatura de mudança da fase líquida para o vapor: 100 ºC• temperatura do vapor de água obtido: 100 ºC• calor específico da água: 1 cal/(g.ºC)• calor latente de vaporização da água: 540 cal/g• 1 cal = 4,2 J
(UNICISAL-2013.1) - ALTERNATIVA: DAbundante na natureza, a água tem sido objeto de estudo de vá-rios trabalhos científicos devido às suas propriedades interessantes como, por exemplo, contrair-se quando aquecida de 0 ºC a 4 ºC. Re-centemente, a física brasileira, profª. Márcia Barbosa, da UFRGS, foi umas das vencedoras do prêmio L’Oréal – UNESCO, por descobrir uma das peculiaridades da água que podem levar a um melhor en-tendimento de como os terremotos ocorrem e como as proteínas se dobram, o que é importante para o tratamento de doenças. A figura a seguir mostra o diagrama de fases da água.
0,01
217,5
1,00
0,006
p (atm)
374100T (ºC)
Com base nesse diagrama, assinale a opção correta.a) Para a água, se a pressão aumenta, a temperatura de fusão tam-bém aumenta.b) O ponto A representa o ponto crítico da água que corresponde ao equilíbrio entre as três fases da substância.c) Sob pressão de 0,003 atm e temperatura de 80 ºC, a água se encontra no estado líquido.*d) Partindo do ponto D, se a pressão for aumentada isotermicamen-te, ocorrerá mudança da fase vapor para fase líquida. Essa transfor-mação é denominada de liquefação ou condensação.e) A temperatura correspondente ao ponto tríplice da água é 374 °C.
(UEM/PR-2013.1) - RESPOSTA: SOMA = 15 (01+02+04+08)Analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto.01) O ponto de ebulição de uma substância é a temperatura em que ela, no aquecimento, sofre ebulição ou, no resfriamento, sofre condensação.02) O calor latente específico de uma mudança de fase de uma substância pura é a quantidade de calor que essa substância recebe ou cede, por unidade de massa, durante a transformação, que ocor-re à temperatura constante.04) Em uma dada condição de temperatura e pressão, uma substân-cia pura pode subsistir em diferentes fases.08) O calor absorvido por unidade de massa, enquanto uma certa substância pura se funde, é denominado calor latente de fusão e é igual, em módulo, ao calor latente de solidificação dessa substân-cia.16) A fase em que uma substância pura se apresenta depende uni-camente da temperatura dessa substância.
(UNIFESP-2013.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOO gráfico representa o processo de aquecimento e mudança de fase de um corpo inicialmente na fase sólida, de massa igual a 100 g.
60504030201000
200
400
600
800
1000
1200
1400
Q (c
al)
T (ºC)
Sendo Q a quantidade de calor absorvida pelo corpo, em calorias, e T a temperatura do corpo, em graus Celsius, determine:a) o calor específico do corpo, em cal/(g ºC), na fase sólida e na fase líquida.b) a temperatura de fusão, em ºC, e o calor latente de fusão, em calorias, do corpo.
RESPOSTA UNIFESP-2013.1:a) cS = 0,10 cal/(g.ºC) e cL = 0,20 cal/(g.ºC)b) Tfusão = 40 ºC e Lf = 4,0 cal/gObs.: No enunciado (item b) a unidade do calor latente de fusão está errada, no lugar de calorias, o correto é calorias por grama. Se a pergunta for a quantidade de calor absorvida na fusão, então, a resposta é Q = 400 calorias.
(VUNESP/UNICASTELO-2013.1) - ALTERNATIVA: DPara obter água líquida no alto de uma montanha, um grupo de al-pinistas fundiu 6,0 kg de gelo inicialmente na temperatura de fusão. Sabendo que o calor latente de fusão do gelo vale 3,34 × 105 J/kg, a quantidade aproximada de calor, em joules, necessária para fundir todo o gelo foia) 9,34 × 105.b) 1,78 × 105.c) 1,78 × 104.*d) 2,00 × 106.e) 5,57 × 104.
(IF/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: AA mudança de fase denominada sublimação ocorre quando*a) o gelo seco é exposto ao ar ambiente.b) o gelo comum é retirado do congelador.c) um prego se enferruja com a exposição ao ar úmido.d) uma porção de açúcar comum é aquecida até carbonizar-se.e) uma estátua de mármore é corroída pela chuva ácida.
(UEPG/PR-2013.1) - RESPOSTA: SOMA = 13 (01+04+08)A matéria em nosso meio ambiente existe em, basicamente, três estados: sólido, líquido e gasoso (gás ou vapor). O estado em que se encontra a matéria depende da sua temperatura e da pressão que é exercida sobre ela. Sobre os estados físicos da matéria e suas mudanças de fase, assinale o que for correto.01) Fusão e vaporização são transformações endotérmicas.
02) Regelo é o fenômeno no qual o gelo funde com a redução da pressão, congelando novamente quando a pressão é restaurada.
04) A temperatura de mudança de fase de uma dada substância de-pende da pressão externa à qual a substância está submetida.
08) Para temperaturas e pressões acima do ponto crítico, uma subs-tância passa para o estado gasoso não podendo mais ser levada ao estado líquido sem redução da temperatura.
(UFPE-2013.1) - RESPOSTA: Lf /c = 75 KO calor necessário para fundir uma certa massa de uma substância é igual ao calor necessário para aumentar em 30 K a temperatura da mesma massa da substância multiplicado por uma constante A. Se A = 2,5, quanto vale a razão Lf /c, em K, entre o calor de fusão Lf e o calor específico c desta substância?
VESTIBULARES 2013.2
(UFU/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: DO esquema abaixo representa um envoltório transparente, hermeti-camente fechado, dentro do qual há um recipiente com um pouco de água pura, à temperatura ambiente. A este envoltório é conectada uma bomba de vácuo, de modo a retirar o ar do interior do envol-tório.
bombade vácuo
Quando o vácuo for criado, a água do recipientea) irá se congelar, por se tratar de uma transformação isotérmica.b) não sofrerá nenhuma mudança de estado físico.c) sofrerá calefação, devido ao aumento da pressão no envoltório.*d) irá ferver, em temperatura próxima à que se encontra.
(UNIFENAS/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: AUm corpo de gelo fundente, gasta 10 minutos para se derreter completamente, quando sujeito a uma fonte de potência constante. Quanto tempo gastará para que a água, obtida do gelo, atinja 80 °C, ao nível do mar, utilizando a mesma fonte térmica?*a) 10 minutos;b) 9 minutos;c) 7 minutos;d) 6 minutos;e) 4 minutos.
Dados:Calor específico sensível da água: 4000 J/(Kg.ºC);Calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g;1 caloria = 4 Joules.
(PUC/RS-2013.2) - ALTERNATIVA: ENuvens são constituídas por gotículas de água (portanto em fase líquida) que se originam da condensação do vapor de água, o qual é invisível, pois é formado por moléculas de água isoladas e distan-ciadas umas das outras.Com base nessas informações, considere a seguinte situação:Uma massa de ar ascendente quente e úmido, ao encontrar o ar frio e seco numa altitude superior, permite a formação de uma pequena nuvem com 10,0 kg de água em 226 s (aproximadamente 3,8 min). Sendo −2,26 × 106 J/kg o calor de condensação da água, a potência em módulo desenvolvida na formação da nuvem é dea) 2,26 kW d) 10,0 kWb) 22,6 kW *e) 100 kWc) 1,00 kW
(UNESP-2013.2) - RESPOSTA: Q = 900 cal e t = 118 sDeterminada substância pura encontra-se inicialmente, quando t = 0 s, no estado sólido, a 20 ºC, e recebe calor a uma taxa cons-tante. O gráfico representa apenas parte da curva de aquecimento dessa substância, pois, devido a um defeito de impressão, ele foi interrompido no instante 40 s, durante a fusão da substância, e vol-tou a ser desenhado a partir de certo instante posterior ao término da fusão, quando a substância encontrava-se totalmente no estado líquido.
θ (ºC)
t (s)
800
480
320
20
14812840180
fora de escala
Sabendo-se que a massa da substância é de 100 g e que seu calor específico na fase sólida é igual a 0,03 cal/(g·°C), calcule a quanti-dade de calor necessária para aquecê-la desde 20 °C até a tempe-ratura em que se inicia sua fusão, e determine o instante em que seencerra a fusão da substância.
(UTFPR-2013.2) - ALTERNATIVA: AConsidere os seguintes fenômenos físicos:
1) diminuição de um volume de álcool colocado num recipiente aber-to.2) derretimento da neve no alto de uma montanha nos Alpes.3) formação de orvalho.
Estes três fenômenos estão relacionados a três mudanças de esta-do físico das substâncias. Na ordem em que aparecem, estas mu-danças são, respectivamente:*a) vaporização – fusão – condensação.b) vaporização – liquefação – sublimação.c) sublimação – fusão – liquefação.d) fusão – liquefação – vaporização.e) sublimação – liquefação – condensação.
(IF/GO-2013.2) - ALTERNATIVA: CAs substâncias podem ser divididas em dois grandes grupos: o das substâncias que, ao se fundirem, diminuem de volume; e o daquelas que aumentam de volume. Abaixo estão, respectivamente, repre-sentados esses dois grupos.
Figura 01
Figura 02Disponível em: <http://fisikanarede.blogspot.com.br/2012/08/diagramade-fases.
html>. Acesso em: 28 jun. 2013. [Adaptado]
Sobre esse assunto, é correto afirmar:a) A água, o ferro, o bismuto e o antimônio são exemplos de substân-cias representadas pela Figura 02.b) Se em um auto forno de uma siderúrgica, onde preexiste ferro fundido, for colocada uma grande barra de ferro sobre a superfície do ferro fundido, ela imergirá, pois sua densidade é maior no estado sólido do que no estado líquido.*c) As substâncias representadas pela Figura 01, ao se solidifica-rem, diminuem sua densidade e, por isso, boiam em seus respecti-vos líquidos.d) O aumento da pressão ocasiona uma redução na temperatura de ebulição em ambos os grupos.e) Sabendo que o ponto T é o ponto de coexistência da substância nos três estados de agregação, somente conseguiremos que uma substância sublime para valores de pressão superiores ao do ponto triplo.
(UFU/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: DUm experimento frequentemente divulgado é o que mostra um fio que transpassa um bloco de gelo sem, no entanto, dividi-lo em duas partes, o que ocorre quando as duas extremidades do fio estão su-jeitas a forças, como mostra a figura a seguir.
F
F
Isso ocorre, porquea) o calor do fio funde o gelo, que volta a congelar assim que o fio não tiver mais calor para ceder.b) a pressão exercida pelo fio aquece o gelo, que volta a congelar assim que o calor é dissipado para o meio.c) a força exercida nas extremidades do fio faz com que o gelo derre-ta à temperatura ambiente, mas volte a congelar a zero grau, assim que a força deixa de atuar.*d) a pressão exercida pelo fio diminui o ponto de fusão do gelo, que volta a congelar quando a pressão deixa de atuar.
(IF/SC-2013.2) - ALTERNATIVA: CA panela de pressão é um utensílio doméstico muito utilizado para cozinhar. A grande vantagem da panela de pressão é cozinhar os alimentos rapidamente. Assinale a alternativa CORRETA. Qual é a grande contribuição da panela de pressão para este rápido cozimen-to dos alimentos?a) Como a panela dificulta a saída do vapor de água, a água começa a ferver a 80 ºC. Como ela ferve a uma temperatura menor, o alimen-to é cozido mais rapidamente.b) A pressão no interior da panela é maior que a atmosférica. Dessa forma a água atinge a temperatura de 100 ºC mais rapidamente o que resulta em um cozimento em menos tempo.*c) A pressão no interior da panela é maior que a atmosférica. Dessa forma a água ferve a uma temperatura maior que 100 ºC, o que re-sulta em um cozimento mais rápido.d) Como ela é hermeticamente fechada retém mais calor e acaba cozinhando os alimentos mais rapidamente.e) O formato da panela permite que as trocas de calor sejam mais eficientes e, dessa forma, cozinha os alimentos em menos tempo.
(UFSC/EaD-2013.2) - ALTERNATIVA: CUm bloco de material sólido e homogêneo está a uma temperatura inicial de 10 ºC quando passa a receber calor a uma taxa constante com o tempo. Sabendo que sua temperatura se eleva de 10 ºC em cinco minutos e que após isso a temperatura do bloco permanece constante durante 10 minutos mas ainda recebendo calor (ver figu-ra), calcule o calor latente de fusão desse material em cal/g supondo que todo o bloco mudou de estado físico. Suponha que seu calor específico no estado sólido seja de 0,8 cal/g.ºC.
10
155 t (min)
∆T (ºC)
Assinale a alternativa CORRETA.a) 20 cal/g.b) 8 cal/g.*c) 16 cal/g.d) 15 cal/g.e) 10 cal/g.
(PUC/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: DAssinale a afirmativa CORRETA.a) O calor liberado pela queima de massas iguais de diferentes com-bustíveis é o mesmo.b) As quantidades de calor necessárias para fundir massas iguais de ferro e de chumbo são as mesmas, porque o ferro e o chumbo são metais.c) Na panela de pressão, a água entra em ebulição antes de sua temperatura atingir 100 ºC.*d) A fusão e a evaporação de uma substância pura ocorrem em temperaturas bem determinadas para uma certa pressão .
(PUC/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: BLeia com atenção as seguintes afirmativas sobre a água colocando nos parênteses ( V ) para afirmativa Verdadeira e ( F ) para Falsa.( ) É possível fazer a água ferver à temperatura de 80 ºC.( ) O calor específico da água no estado líquido tem o mesmo valor quando a água estiver em seu estado sólido nas mesmas condições de pressão.( ) Em uma mudança de fase, a substância sempre absorve calor da vizinhança.Assinale a ordem CORRETA encontrada.a) V – V – F*b) V – F – Fc) F – F – Fd) V – V – V
(PUC/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: CPara se cozer um determinado alimento, ele deve ser mergulhado em certa quantidade de água e ser submetido, por algum tempo, à temperatura de 120ºC. Assinale o procedimento que vai cozinhá-lo.a) Utilizar uma panela comum e deixá-lo ao fogo até que a água atinja 120ºC e mantê-la a essa temperatura durante o tempo reco-mendado.b) Colocar o alimento dentro de uma panela hermeticamente fecha-da, diminuir a pressão em seu interior o suficiente para que a água atinja a temperatura desejada e, assim, mantê-la pelo tempo espe-cificado.*c) Colocar o alimento dentro de uma panela hermeticamente fe-chada, aumentar a pressão em seu interior o suficiente para que a água atinja a temperatura desejada e, assim, mantê-la pelo tempo especificado.d) Não é possível cozinhar esse alimento, já que em nível do mar a água entra em ebulição à temperatura de 100°C.
(PUC/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: CConsidere três fenômenos descritos a seguir.
I. A água de um lago congelando-se.II. O vapor de água condensando-se no vidro de uma janela.III. Uma bolinha de naftalina sublimando-se na gaveta de um armário com roupas.
Assinale a opção que indica CORRETAMENTE se cada sistema está recebendo ou cedendo calor para o meio ambiente.
ÁGUA VAPOR DE ÁGUA NAFTALINA
a) cede cede cede
b) recebe recebe recebe
*c) cede cede recebe
d) cede recebe cede
TERMOFÍSICAsistema termicamente isolado
VESTIBULARES 2013.1
(IME/RJ-2013.1) - ALTERNATIVA: BEm um experimento existem três recipientes E1, E2 e E3. Um termô-metro graduado numa escala Xassinala 10 ºX quando imerso no re-cipiente E1, contendo uma massa M1 de água a 41 ºF. O termômetro, quando imerso no recipiente E2 contendo uma massa M2 de água a 293 K, assinala 19 ºX.No recipiente E3 existe inicialmente uma massa de água M3 a 10 ºC. As massas de água M1 e M2, dos recipientes E1 e E2, são transferi-das para o recipiente E3 e, no equilíbrio, a temperatura assinalada pelo termômetro é de 13 ºX. Considerando que existe somente troca
de calor entre as massas de água, a razão M1
M2 é:
a) 2 + 0,2 M3
M2
*b) 2
c) 1 + M3
M2
d) 0,5
e) 0,5 − 2 M3
M2
(VUNESP/UEA-2013.1) - ALTERNATIVA: AUm calorímetro de capacidade térmica desprezível contém determi-nada massa de água a 20 °C. Uma esfera metálica homogênea, de massa quatro vezes menor do que a massa de água no calorímetro, foi colocada dentro dele a uma temperatura de 440 °C e, depois de atingido o equilíbrio térmico, a temperatura do sistema se estabilizou em 40 °C.
Substância Calor específico(cal/g·ºC)
platina 0,03
prata 0,05
cobre 0,09
ferro 0,10
alumínio 0,20
água 1,00
Considerando o sistema termicamente isolado e os valores mostra-dos na tabela, pode-se afirmar corretamente que a esfera metálica é constituída de*a) alumínio.b) prata.c) platina.d) cobre.e) ferro.
(UDESC-2013.1) - ALTERNATIVA: CAssinale a alternativa que corresponde à temperatura final de equilí-brio quando 10,0 g de gelo à temperatura de −10,0 ºC são adiciona-dos a 90,0 g de água à temperatura de 50,0 ºC.a) 34,2 ºCb) 40,3 ºC*c) 36,5 ºCd) 42,0 ºCe) 35,1 ºC
Dados:cgelo = 0,5 cal/(g.ºC)cH2O = 1,0 cal/(g.ºC)LH2O = 80 cal/g
(UFLA/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: CQual a quantidade mínima de água líquida inicialmente a 25°C seria necessária para derreter completamente 50 gramas de gelo a 0°C? O calor específico da água líquida é 1 cal/g°C e o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g.a) 25 gb) 15,6 g*c) 160 gd) 6,25 g
(UNIMONTES/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: CEm uma banheira, a temperatura ideal da água para o banho é de 30°C. A banheira está inicialmente com 25 litros de água a 45°C. Uma torneira que abastece a banheira tem vazão de 10 litros por minuto. A água da torneira está a 18°C. As trocas de calor aconte-cem apenas entre a água da torneira e a água da banheira. O tempo mínimo para que a água da banheira esteja boa para o banho, em segundos, e o volume de água na banheira, em litros, decorrido esse tempo, são, respectivamente:a) 178,5 e 56,25.b) 187,5 e 56,52.*c) 187,5 e 56,25.d) 187,52 e 56,25.Obs.: Os valores do calor específico e da densidade da água não são fornecidos.
(UNIOESTE/PR-2013.1) - ALTERNATIVA: CEm um recipiente de capacidade térmica desprezível são colocados dois líquidos de calores específicos c1 e c2 a temperaturas iniciais t1 e t2, respectivamente. Após algum tempo os líquidos, que possuem massas iguais, atingem o equilíbrio térmico. Considerando a situa-ção descrita, pode-se expressar a temperatura final, t f, da mistura por meio da equação
a) t f = c1t1 + c2t2
c1 − c2.
b) t f = (c1 + c2) t1 + t2c1 − c2
.
*c) t f = c1t1 + c2t2
c1 + c2.
d) t f = (c1 − c2) t1 + t2c1 + c2
.
e) t f = t1 + t2
2.
(MACKENZIE/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: BUm estudante no laboratório de física, por descuido, colocou 200 g de água liquida (calor específico 1 cal/(g.ºC)) a 100 ºC no interior de um calorímetro de capacidade térmica 5 cal/ºC, que contém 100 g de água a 20 ºC. A massa de água líquida a 0 ºC, que esse aluno de-verá adicionar no calorímetro, para que a temperatura de equilíbrio térmico volte a ser 20 ºC, éa) 900 g d) 600 g*b) 800 g e) 500 gc) 700 g
(VUNESP/SÃO CAMILO-2013.1) - ALTERNATIVA: EDois fragmentos de mesmo material, A e B, são colocados em um recipiente isolado termicamente, de modo que apenas entre eles ocorre troca de calor. A massa de B é três vezes maior que a de A e as temperaturas iniciais são −10 ºC para A e 20 ºC para B. Sabendo que não haverá mudança de estado físico nesses dois fragmentos, a temperatura de equilíbrio térmico, em ºC, que ambos atingirão será(a) 10,5. d) 0.b) −12,5. *e) 12,5.c) −10,5.
(VUNESP/FMJ-2013.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOEm um calorímetro, de capacidade térmica desprezível e termica-mente isolado, são misturadas três substâncias cujos valores de massa, temperatura inicial e calor específico estão dispostos na ta-bela.
Substância Massa (g) Temp. inicial (ºC) Calor especifico cal/(gºC)
Chumbo 800 50 0,03
Vidro 500 40 0,20
Água 1000 90 1,00
a) Calcule a temperatura final da mistura.b) Explique por que o vidro necessariamente receberá calor nesse processo.
RESPOSTA VUNESP/FMJ-2013.1:
a) θ ≅ 84,7 ºCb) O vidro receberá calor porque sua temperatura aumentou de 40 ºC para 84,7 ºC.
(UFPB-2013.1) - ALTERNATIVA: EConsidere três corpos condutores térmicos X, Y e Z, de mesmas massas e mesmo material, contidos em um recipiente isolado ter-micamente. Inicialmente, os três corpos estão separados entre si. Sabe-se que o corpo X está a uma temperatura inicial de 80 ºC. Para a realização de um experimento, coloca-se, em primeiro lugar, o corpo X em contato com o corpo Y, e verifica-se que ambos atin-gem o equilíbrio termodinâmico a uma temperatura de 60 ºC. Eles são, então, separados. Em segundo lugar, coloca-se o corpo Y em contato com o corpo Z, e verifica-se que ambos atingem o equilíbrio termodinâmico a uma temperatura de 20 ºC. Nesse momento, eles são separados.Com relação a essa sequência de experimentos, podemos afirmar:
I. Antes do primeiro contato com o corpo X, o corpo Y estava a uma temperatura de 40 ºC.II. Antes do contato com o corpo Y, o corpo Z estava a uma tempe-ratura de −20 ºC.III. Se, depois do segundo contato, os três corpos forem colocados novamente em contato, o equilíbrio termodinâmico acontecerá a 40 ºC.IV. Se a massa do corpo X fosse duplicada, o equilíbrio termodinâ-mico com o corpo Y, no primeiro contato, continuaria ocorrendo a 60 ºC.
Estão corretas apenas as afirmativas:a) I, II e IV b) I, III e IV c) II e III d) III e IV *e) I e II
(UEPG/PR-2013.1) - RESPOSTA: SOMA = 03 (01+02)Um vaso adiabático de capacidade térmica C contém no seu interior uma determinada massa m de água quente. A ela é misturada uma massa M de água fria. Conside-rando que as temperaturas quente e fria são θ1 e θ2 respectivamente, assinale o que for correto.01) O somatório das quantidades de calor trocadas entre a água quente e fria e o vaso adiabático é zero (nula).02) Sendo o sistema ideal, a temperatura de equilíbrio térmico é
dada por θ = θ1(mc + C) + Mcθ2
(mc + C + Mc).
04) Se M for igual a m, a temperatura de equilíbrio térmico é dada pela média aritmética de θ1 e θ2.08) A capacidade térmica das massas de água m e M quando essas forem iguais serão diferentes, porque o valor do calor específico nas respectivas temperaturas são diferentes.16) O vaso adiabático e a massa de água quente fornecem, cada uma delas, à massa de água fria, a mesma quantidade de calor, porque sofrem a mesma variação de temperatura.
(UFJF/MG-2013.1) - QUESTÃO ANULADAUm bloco de cobre, tendo 75 g de massa, é retirado de um forno e imediatamente mergulhado em um recipiente que contém 20 g de água. A temperatura da água varia de 12°C para 27°C. Sabendo-se que a capacidade térmica do cobre e da água são respectivamente Cc = 0,093 cal/g°C e Ca = 1 cal/g°C, determine a temperatura do forno, considerando que não há perdas de calor para o ambiente e marque a alternativa CORRETA.a) 27 °Cb) 70 °Cc) 90 °Cd) 115 °Ce) 213 °CObs.: A questão foi anulada porque onde está escrito, no enunciado, capacidade térmica deveria ser calor específico. Se a trocarmos ca-pacidade térmica por calor específico a resposta é alternativa B.
VESTIBULARES 2013.2
(VUNESP/UNICID-2013.2) - ALTERNATIVA: DWillian é uma pessoa metódica e sempre prepara seu chá com água a 85 ºC. Certo dia, ao preparar o chá, percebeu que a água estava a 95 ºC e, para atingir a temperatura desejada, adicionou no bule certa quantidade de água a 25 ºC.Considere que a troca de calor se deu apenas entre a água que estava no bule e a que foi adicionada. Sabendo que inicialmente o bule continha 600 g de água, a quantidade de água, em gramas, colocada no bule para atingir a temperatura de 85 ºC foia) 240.b) 180.c) 300.*d) 100.e) 60.
(VUNESP/UNIFEV-2013.2) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOConsidere um calorímetro feito com um material isolante térmico, contendo 10 g de água, ambos em equilíbrio térmico à tempera-tura de 20 ºC. Um fragmento metálico de massa igual a 200 g e à temperatura de 90 ºC foi jogado no interior desse calorímetro e, em seguida, isolou-se o sistema do meio exterior. Com um termômetro acoplado ao calorímetro, verificou-se que, após certo tempo, a tem-peratura de equilíbrio térmico do sistema calorímetro-água-fragmen-to era 60 ºC. Sabendo que o calor específico da água é 1,0 cal/(g.ºC) e o do metal é 0,1 cal/(g.ºC), calcule:a) a quantidade de calor, em cal, cedida pelo fragmento metálico até o equilíbrio térmico ser atingido.b) o calor específico, em cal/(g ºC), do material isolante térmico que constitui o calorímetro, sabendo que sua massa é igual a 4,0 gra-mas.
RESPOSTA VUNESP/UNIFEV-2013.2:a) Q = −800 cal b) c = 1,25 cal/(g.ºC)
(UERJ-2013.2) - ALTERNATIVA: BUm sistema é constituído por uma pequena esfera metálica e pela água contida em um reservatório. Na tabela, estão apresentados dados das partes do sistema, antes de a esfera ser inteiramente submersa na água.
Partes do sistema
Temperatura inicial (ºC)
Capacidade térmica (cal/ºC)
esfera metálica 50 2
água do reservatório 30 2000
A temperatura final da esfera, em graus Celsius, após o equilíbrio térmico com a água do reservatório, é cerca de:a) 20*b) 30c) 40d) 50
(IF/CE-2013.2) - ALTERNATIVA: AMisturando-se, em um calorímetro ideal, 200 g de água em ebulição com 100 g de gelo em fusão, obtêm-se 300 g de água a (Dados: calor específico da água cágua = 1 cal/g.ºC; e calor latente de fusão do gelo L = 80 cal/g)*a) 40 ºC. b) 48 ºC. c) 52 ºC. d) 59 ºC.e) 60 ºC.
(FEI/SP-2013.2) - ALTERNATIVA: ADois corpos A e B com temperaturas diferentes são colocados em contato e após certo tempo entram em equilíbrio térmico.Sobre esta situação final, é correto afirmar que:*a) Os dois corpos estão à mesma temperatura.b) Os dois corpos estão à mesma pressão.c) O corpo mais frio cedeu calor para o corpo mais quente.d) Os dois corpos possuem o mesmo calor específico.e) Os dois corpos têm a mesma massa.
(VUNESP/UFTM-2013.2) - ALTERNATIVA: EUma barra de alumínio e uma barra de cobre, ambas inicialmente a 0 ºC, são colocadas simultaneamente em um recipiente térmico, iso-lante, que possui no seu interior uma certa quantidade de água pura a 60 ºC. No momento em que o sistema entra em equilíbrio,a) a água apresenta temperatura maior do que a temperatura das barras de cobre e de alumínio.b) a água apresenta temperatura menor do que a temperatura das barras de cobre e de alumínio.c) a barra de cobre apresenta temperatura maior do que a tempera-tura da água e da barra de alumínio.d) a barra de alumínio apresenta temperatura maior do que a tempe-ratura da água e da barra de cobre.*e) a barra de cobre, a barra de alumínio e a água apresentam a mesma temperatura.
(UFPE/EaD-2013.2) - RESPOSTA: T = 53 ºCSabe-se que a densidade e o calor específico da água no estado líquido são respectivamente iguais a 1,0 kg/L e 4200 J/(kg.ºC). Des-peja-se um litro de água à temperatura T em um recipiente de capa-cidade térmica 1680 J/ºC, inicialmente a 73 ºC. Considerando que as trocas de calor só ocorrem entre a água e o recipiente, qual o va-lor de T, em ºC, se a temperatura da água, após o equilíbrio térmico ser atingido, é de 63 ºC?
(SENAC/SP-2013.2) - ALTERNATIVA: DEm um calorímetro, de capacidade térmica 50 cal/°C, inicialmente à temperatura de 20 ºC, são colocados 230 g de água à 40 ºC e 20 g de gelo à −20 ºC. Desprezando as perdas de calor para o ambiente, ao se estabelecer o equilíbrio térmico, a temperatura final do siste-ma, em ºC, éa) 0.b) 32.c) 16.*d) 28.e) 8.
Dados:Calor específico do gelo = 0,50 cal/gºCCalor específico da água = 1,0 cal/gºCCalor latente de fusão do gelo = 80 cal/gTemperatura de fusão do gelo = 0 ºC
TERMOFÍSICAtransmissão de calor
VESTIBULARES 2013.1
(IME/RJ-2013.1) - ALTERNATIVA: DEm certos problemas relacionados ao escoamento de fluidos no in-terior de dutos, encontram-se expressões do tipo:
γ = kal3
v2
A grandeza γ possui a mesma dimensão da razão entre potência e temperatura. O termo k é a condutividade térmica, conforme descrito pela Lei de Fourier. As dimensões dos parâmetros a e l são, respec-tivamente, as mesmas de aceleração e comprimento. A dimensão de v para que a equação acima seja dimensionalmente correta é igual a:a) raiz quadrada da aceleração.b) quadrado da velocidade.c) produto do comprimento pela raiz quadrada da velocidade.*d) produto da velocidade pela raiz quadrada do comprimento.e) produto do comprimento pelo quadrado da velocidade.
(UEL/PR-2013.1) - ALTERNATIVA: CO cooler, encontrado em computadores e em aparelhos eletroele-trônicos, é responsável pelo resfriamento do microprocessador e de outros componentes. Ele contém um ventilador que faz circular ar entre placas difusoras de calor. No caso de computadores, as placas difusoras ficam em contato direto com o processador, conforme a figura a seguir.
ventilador
placas difusoras
processador
Cooler
Vista lateral do cooler e do processador
Sobre o processo de resfriamento desse processador, assinale a alternativa correta.a) O calor é transmitido das placas difusoras para o processador e para o ar através do fenômeno de radiação.b) O calor é transmitido do ar para as placas difusoras e das placas para o processador através do fenômeno de convecção.*c) O calor é transmitido do processador para as placas difusoras através do fenômeno de condução.d) O frio é transmitido do processador para as placas difusoras e das placas para o ar através do fenômeno de radiação.e) O frio é transmitido das placas difusoras para o ar através do fenômeno de radiação.
(VUNESP/UEA-2013.1) - ALTERNATIVA: EImprovisando uma churrasqueira com blocos de construção, uma pessoa posiciona os espetos feitos de bambu com os quais atraves-sou algumas linguiças.
Considerando os processos de transmissão de calor, o churrasco improvisado contará com a troca de calor proveniente do carvão em brasa e do ar aquecido, realizada pora) convecção, somente.b) irradiação, somente.c) condução e irradiação, somente.d) condução e convecção, somente.*e) condução, convecção e irradiação.
(VUNESP/FSM-2013.1) - ALTERNATIVA: BNos ambientes climatizados artificialmente, os aparelhos de ar con-dicionado são colocados na parte superior do ambiente, assim como os aquecedores são colocados na parte inferior.Esses posicionamentos são explicados porque, dessa forma,a) a condução do calor é mais rápida.*b) há formação das correntes de convecção.c) a condução do calor é facilitada para todos os lados.d) as correntes de convecção ficam mais rápidas.e) a radiação do calor se faz uniformemente.
(UNESP-2013.1) - ALTERNATIVA: C
Cor da chama depende do elemento queimadoPor que a cor do fogo varia de um material para outro?
A cor depende basicamente do elemento químico em maior abun-dância no material que está sendo queimado. A mais comum, vista em incêndios e em simples velas, é a chama amarelada, resultado da combustão do sódio, que emite luz amarela quando aquecido a altas temperaturas. Quando, durante a combustão, são liberados átomos de cobre ou bário, como em incêndio de fiação elétrica, a cor da chama fica esverdeada.
(Superinteressante, março de 1996. Adaptado.)
A luz é uma onda eletromagnética. Dependendo da frequência des-sa onda, ela terá uma coloração diferente. O valor do comprimento de onda da luz é relacionado com a sua frequência e com a energia que ela transporta: quanto mais energia, menor é o comprimento de onda e mais quente é a chama que emite a luz. Luz com coloração azulada tem menor comprimento de onda do que luz com coloração alaranjada.
José Lopes
I
II
(http://papofisico.tumblr.com. Adaptado.)
Baseando-se nas informações e analisando a imagem, é correto afirmar que, na região I, em relação à região II,
a) a luz emitida pela chama se propaga pelo ar com maior veloci-dade.
b) a chama emite mais energia.
*c) a chama é mais fria.
d) a luz emitida pela chama tem maior frequência.
e) a luz emitida pela chama tem menor comprimento de onda.
(UFLA/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: DA alça utilizada para abrir um refrigerador é mantida a uma tempe-ratura superior à temperatura ambiente. Uma pessoa segura essa alça por alguns segundos; em seguida, abre o refrigerador e, com a mesma mão, apanha uma lata de refrigerante em seu interior, ela terá a percepção ou a sensação térmica de que
a) a lata pareceria estar a uma temperatura mais elevada do que sua temperatura real, devido ao processo de condução do calor.
b) a lata pareceria estar com a sua temperatura real.
c) a lata pareceria estar a uma temperatura mais baixa do que sua temperatura real, devido às correntes de convecção.
*d) a lata pareceria estar a uma temperatura mais baixa do que sua temperatura real, devido ao processo de condução do calor.
(UFLA/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: AConsidere a seguinte definição para a geração de energia limpa:“A energia limpa possui como principal diferencial o fato de que du-rante seu processo de produção, a emissão de gases poluentes, contribuintes para o efeito estufa, é mínima, ou mesmo, em alguns casos, nula”.De acordo com essa definição, a alternativa que apresenta SOMEN-TE usinas que produzem energia limpa é:*a) nuclear, solar e eólica.b) de biodiesel, solar e hidrelétrica.c) eólica, termelétrica e hidrelétrica.d) nuclear, termelétrica e de biodiesel.
(PUC/GO-2013.1) - ALTERNATIVA: AObserve o seguinte fragmento do texto 07: “No verão da Groenlân-dia, é normal que suas camadas de gelo se derretam. Em julho de 2012, no entanto, em apenas quatro dias (de 9 a 12) a superfície gelada sofreu um derretimento nunca observado: a área desconge-lada passou de 40% para 97%”. Sobre esse tema, analise os itens abaixo:
I - Gases de “efeito estufa” contribuem para o aquecimento global por absorver radiação mais infravermelha que visível.II - A principal fonte de energia da Terra é a radiação.III - A Superfície do Planeta Terra perde energia para o espaço exte-rior devido, principalmente, à convecção.
De acordo com os itens analisados, marque a alternativacorreta:*a) Apenas I e II são verdadeiros.b) Apenas I e III são verdadeiros.c) Apenas II e III são verdadeiros.d) I, II e III são verdadeiros.
(UFRN-2013.1) - ALTERNATIVA: DO Sol irradia energia para o espaço sideral. Essa energia tem ori-gem na sua autocontração gravitacional. Nesse processo, os íons de hidrogênio (prótons) contidos no seu interior adquirem velocida-des muito altas, o que os leva a atingirem temperaturas da ordem de milhões de graus. Com isso, têm início reações exotérmicas de fusão nuclear, nas quais núcleos de hidrogênio são fundidos, geran-do núcleos de He (Hélio) e propiciando a produção da radiação, que é emitida para o espaço. Parte dessa radiação atinge a Terra e é a principal fonte de toda a energia que utilizamos.Nesse contexto, a sequência de formas de energias que culmina com a emissão da radiação solar que atinge a terra éa) Térmica → Potencial Gravitacional → Energia de Massa → Ciné-tica → Eletromagnética.b) Cinética →Térmica → Energia de Massa → Potencial Gravitacio-nal → Eletromagnética.c) Energia de Massa → Potencial Gravitacional → Cinética →Térmi-ca → Eletromagnética.*d) Potencial Gravitacional → Cinética →Térmica → Energia de Massa → Eletromagnética.
(UEPB-2013.1) - ALTERNATIVA: DSabemos que no nosso dia a dia, muito se utiliza de expressões, cujo emprego comum contradiz a ciência, como exemplo: “Estou morrendo de calor”. Atentando-se ao uso correto de expressões científicas no que se refere à transmissão de calor, analise as falas de três senhoras que dialogavam numa noite de inverno.
Maria: “Vou preparar um café para esquentar. Agora preciso ter cui-dado pra ele não derramar no fogão, pois a água que se aquece por radiação logo ferverá”.
Tereza: “Enquanto você prepara o café, eu vou aquecer uns pães no tabuleiro de alumínio, que em contato com o fogo transfere o calor por condução para os pães”.
Socorro: “E para completar, pego lençóis de lã no armário, para nos enrolarmos, já que estes se aquecem mais rápido que os lençóis de algodão”.
Das falas das senhoras acima descritas está(ão) correta(s):a) As de Maria e Terezab) As de Maria e Socorroc) As de Tereza e Socorro*d) Apenas a de Terezae) Apenas a de Maria
(UCS/RS-2013.1) - ALTERNATIVA: BA operação de uma lâmpada incandescente baseia-se no aqueci-mento, por corrente elétrica, de um filamento metálico, até que esse atinja uma determinada temperatura e, por transmissão de energia, seja capaz de sensibilizar sistemas óticos, como um olho ou uma câmera fotográfica. Essa transmissão de energia acontece pora) convecção.*b) radiação.c) condução.d) compressão adiabática.e) fusão.
(IF/SC-2013.1) - RESPOSTA: SOMA = 09 (01+08)O Sol é uma das fontes de energias alternativas mais baratas de que dispomos, e a forma mais comum de se usar a energia solar é para o aquecimento da água usada em nossas residências. O aque-cimento é feito através de coletores solares. A figura abaixo mostra de maneira esquemática um sistema de aquecimento solar de uma casa, onde temos: o reservatório 1, que fornece água fria para o coletor e para a casa; o coletor solar, que recebe a energia do Sol; e o reservatório 2, que armazena a água aquecida, que serve para o consumo da casa.
Reservatório 2
Reservatório 1ColetorSolar
Água 2para consumo
Água 1para consumo
Com base no exposto, assinale no cartão-resposta o número cor-respondente à proposição correta ou à soma das proposições cor-retas.01) O Sol aquece por irradiação o coletor solar, que aquecido, acaba por esquentar a água que passa por ele antes de ser conduzida para o reservatório 2.02) A água quente se desloca para o reservatório 2 devido às corren-tes de condução térmica.04) O coletor solar deve ser pintado com cores claras, para melhorar a eficiência do aquecimento da água.08) O reservatório 2 deve ser composto de um material com baixa condutividade térmica, para manter a temperatura da água contida nele.16) A principal radiação responsável pelo aquecimento do coletor solar é a radiação ultra-violeta.32) O reservatório 2, para manter a água aquecida, deve ser capaz de armazenar uma grande quantidade de calor.
(UNIMONTES/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: AA intensidade da energia solar que chega à Terra diminui significati-vamente, à medida que nos afastamos do equador em direção aos polos.
Polo Norte
Polo Sul
Raios de sol
Equador
Considerando o modelo de propagação da luz em que os raios de sol chegam à Terra retilíneos e paralelos (veja a figura), marque a alternativa que apresenta um argumento CORRETO para explicar esse fato, de acordo com o modelo considerado.*a) A densidade de raios solares que chegam à Terra (raios por uni-dade de área) é maior na região do Equador que nos Polos.b) Os raios solares que chegam à Terra são mais intensos (mais energéticos) na região do Equador que nos Polos.c) Não há diferença entre quantidade ou intensidade dos raios que chegam à região do Equador ou aos Polos; a Terra é mais fria na região dos Polos porque a maior parte da energia do interior do pla-neta flui para a região do Equador.d) Os raios solares que chegam à Terra percorrem uma distância maior para chegar aos Polos.
(VUNESP/FMJ-2013.1) - ALTERNATIVA: BA tabela informa o valor da condutibilidade térmica de alguns ma-teriais.
material condutibilidade térmica (W/m·K)
cobre 398
aluminio 237
ferro 80,3
vidro 0,86
madeira 0,14
ar 0,026
De acordo com a tabela, o material que melhor evita a condução de calor éa) o alumínio.*b) o ar.c) a madeira.d) o ferro.e) o cobre.
(VUNESP/FMJ-2013.1) - ALTERNATIVA: EA água é um fator importante de regulação térmica da Terra porque tema) densidade e viscosidade baixas.b) compressibilidade alta.c) calor específico e calor de vaporização baixos.d) densidade e viscosidade altas.*e) calor específico e calor de vaporização altos.
(VUNESP/FMJ-2013.1) - ALTERNATIVA: AA figura apresenta o esquema de uma garrafa térmica.
tampa
paredesespelhadas
arrarefeito
(http://penta3.ufrgs.br)
Trata-se de um sistema fechado para impedir as trocas de calor com o meio e assim manter a temperatura constante no seu interior. Com base nesse esquema, é correto afirmar que*a) as paredes espelhadas impedem a transmissão de calor por ir-radiação.b) o ar rarefeito impede a transmissão de calor por irradiação.c) as paredes espelhadas impedem a transmissão de calor por con-vecção.d) o ar rarefeito mantém a pressão constante no interior da garrafa.e) as paredes espelhadas impedem a transmissão de calor por con-dução.
(VUNESP/FMJ-2013.1) - RESOLUÇÃO NO FINAL DA QUESTÃOO forno de micro-ondas atua em uma frequência de aproximada-mente 2 GHz e transporta energia que é absorvida pelas moléculasde água, de gordura e de açúcar, que apresentam polaridade. Essas moléculas passam a vibrar, alinhando-se com a frequência das ondas que incidem sobre elas, ocasionando o fenômeno da ressonância, efeito no qual se baseia o aquecimento pelo forno de micro-ondas. Apenas moléculas de água, gordura e açúcar entram em ressonân-cia com as micro-ondas. Essa é a vantagem de um aquecimento sob esse processo, uma vez que as ondas só fazem ressonância com os alimentos e não com os recipientes que os contêm. O ar de dentro do forno e os recipientes se aquecem apenas por condução ou convecção através do alimento aquecido.a) Sabendo que a velocidade das micro-ondas é de 3×108 m/s, cal-cule o seu comprimento de onda.b) Explique o que é aquecimento por condução e por convecção.
RESOLUÇÃO VUNESP/FMJ-2013.1:
a) f = 2 GHz = 2×109 Hz e v = 3×108 m/s v = λ f ⇒ 3×108 = λ.2×109 ⇒ λ = 0,15 mb) CONDUÇÃO: o calor se transmite pelo contato entre as molécu-las. CONVECÇÃO: o calor se transmite pelo movimento de uma mas-sa fluida decorrente da diferença de densidades entre duas regiões provocada pela diferença de temperatura entre essa duas regiões.
(VUNESP/FAMECA-2013.1) - ALTERNATIVA: BUma das formas mais utilizadas para o aproveitamento da energia solar é o aquecimento da água em edificações residenciais, indus-triais, comerciais e, principalmente, em hospitais, por meio de aque-cedores solares. A figura ilustra o esquema de funcionamento de um aquecedor solar de água.
colet
orradiaçãosolar
vidroplaca escura
reservatóriode água quente
reservatóriode água fria
água quentepara o consumo
(Wolfgang Palz. Energia solar e fontes alternativas, 1981.)
É correto afirmar que a energia vinda do Sol, pora) radiação, aquece a água que circula na tubulação também por radiação.*b) radiação, aquece a água que será armazenada num reservatório adiabático.c) condução, aquece a água que circula na tubulação por radiação.d) radiação, aquece a água que será armazenada num reservatório bom condutor térmico.e) condução, aquece a água que circula na tubulação por convec-ção.
(IF/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: BDurante o dia, parte da energia solar é captada pela superfície da Terra e absorvida, enquanto a outra parte é irradiada para a atmosfe-ra, de volta para o espaço. Os gases naturais que existem na atmos-fera funcionam como uma espécie de capa protetora que impede a dispersão total do calor, o que ajuda a manter o planeta quente.Se esse processo, denominado efeito estufa, não existisse, a tem-peratura da superfície terrestre seria, em média, cerca de 34ºC mais fria do que é hoje. Portanto, pode-se afirmar que o efeito estufa é imprescindível para a manutenção da vida sobre a Terra.
(www.rudzerhost.com/ambiente/estufa.htm#topo Acesso em: 22.10.2012. Adaptado.)
Nos últimos séculos, a ação do homem vem promovendo, na atmos-fera, um aumento considerável na taxade dióxido de carbono (CO2), gás importante na produção do efeito estufa. A ação antropogênica, ou seja, ainterferência humana sobre o meio ambiente é apontada como uma das responsáveis pelo aumento, acima donormal, da temperatura no planeta.Sobre esse assunto assinale a alternativa correta.a) A destruição da camada de ozônio pelo aumento de dióxido de carbono na atmosfera é um dos fatores responsáveis pelo efeito es-tufa.*b) O aumento da concentração de gases, como o gás carbônico, por ação antropogênica se deve principalmente pela queima de combustíveis fósseis e destruição de florestas naturais.c) Uma das consequências do efeito estufa é a diminuição de ab-sorção de raios solares, o que interfere na fotossíntese, provocando alterações na cadeia alimentar dos diferentes ecossistemas.d) A ação antropogênica não pode ser considerada um fator de alte-ração ambiental, uma vez que o efeito estufa existe independente-mente da supressão de gases como o CO2 pelo homem.e) As chuvas ácidas são consequência do efeito estufa e provocam a acidificação de oceanos, interferindo na sobrevivência do fitoplanc-ton marinho.
(UFSM/RS-2013.1) - ALTERNATIVA: BA elevação de temperatura da água através da energia transportada pelas ondas eletromagnéticas que vêm do Sol é uma forma de eco-nomizar energia elétrica ou queima de combustíveis. Esse aumento de temperatura pode ser realizado da(s) seguinte(s) maneira(s):
I - Usa-se espelho parabólico em que as ondas eletromagnéticas são refletidas e passam pelo foco desse espelho onde existe um cano metálico em que circula água.
II - Usam-se chapas metálicas pretas expostas às ondas eletromag-néticas em que a energia é absorvida e transferida para a água que circula em canos metálicos soldados a essas placas.
III - Usam-se dispositivos mecânicos que agitam as moléculas de água com pás para ganharem velocidade.
Está(ão) correta(s)a) apenas I.*b) apenas I e II.c) apenas III.d) apenas II e III.e) I, II e III.
(UFSC-2013.1) - RESPOSTA OFICIAL: SOMA = 28 (04+08+16)Calor é energia em trânsito, devido a uma diferença de temperatura. No momento em que não existe mais esta diferença de temperatura, o calor deixa de existir. O calor não pode ser armazenado ou contido por um corpo. Em uma situação na qual existe uma diferença de temperatura, o calor surge e, dependendo do meio em que isto ocor-re, o calor vai apresentar formas distintas de se propagar.Em relação às formas de propagação do calor, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).01. Na ausência de matéria, o calor se propaga por radiação, ondas eletromagnéticas em que a frequência do calor está na faixa do ul-travioleta.02. O calor também pode se propagar na faixa da radiação de micro-ondas, a mesma usada nos fornos de micro-ondas para aquecer e cozinhar alimentos.04. O fluxo de calor através de um sólido depende da sua geometria e do material do qual é composto.08. O calor se propaga por três processos: na condução a energia é transferida pela interação dos átomos ou moléculas; na convecção a energia é transferida pelo transporte direto de matéria e na radiação a energia é transferida por meio de ondas eletromagnéticas.16. A garrafa térmica, ou frasco de Dewar, pode ser considerada uma recipiente de paredes adiabáticas, pois seu objetivo é evitar qualquer tipo de propagação de calor.32. O processo de aquecimento de um fluido se dá por convecção, por isso a fonte de calor deve estar preferencialmente localizada na região superior desse fluido.
(FAAP/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: EOs fenômenos atmosféricos não costumam ser divulgados com muita freqüência pelos meios de comunicação (as exceções seriam furacões e chuvas torrenciais), entretanto podemos verificar fenô-menos de menor impacto como, por exemplo, as brisas marítimas e as brisas terrestres.• Brisas terrestres: percebe-se esse fenômeno com mais facilidade em regiões litorâneas, principalmente no período da tarde e sopra da terra para o mar.• Brisas marítimas: também se percebe esse fenômeno com mais facilidade em regiões litorâneas, no período da noite e sopra do mar para a terra.Podemos dizer que o processo de transferência de calor que predo-mina nas brisas é:a) conduçãob) circulaçãoc) radiação;d) sublimação*e) convecção
VESTIBULARES 2013.2
(UFG/GO-2013.2) - ALTERNATIVA: AA temperatura média da Terra pode ser estimada por meio do equi-líbrio entre a radiação absorvida pela área da sua seção transver-sal (At) e a radiação emitida por toda sua superfície. Conforme a lei de Stefan-Boltzmann, a Terra emite radiação numa intensidade ITerra = σ ·T4 (W /m2), em que T é sua temperatura média e σ é uma constante. O deserto do Saara possui uma área de 4% de At e ajuda a diminuir a temperatura média da Terra ao refletir a radiação solar, de intensidade média ISol , que nela incide.A adversidade à vida observada no deserto tem contribuído his-toricamente para a ocorrência de conflitos regionais. As recentes descobertas de riquezas naturais intensificaram esses conflitos, le-vando-os à barbárie e ao genocídio. Diante do exposto, alguns dos motivos dos atuais conflitos regionais naquela região e a expressão para temperatura média da Terra, considerando-se que o Saara re-flete toda a radiação que nele incide, são, respectivamente:
*a) as disputas territoriais entre etnias rivais, interesses nas grandes
reservas de ouro e petróleo e T = 0,96·IS
4·σ( (¼.
b) intolerância religiosa, interesses nas grandes reservas de dia-
mante e petróleo e T = 0,96·IS
σ( (¼.
c) disputas territoriais entre etnias rivais, interesses nas grandes re-
servas de diamante e ouro e T = ISσ( (¼.
d) intolerância religiosa, interesses nas grandes reservas de dia-
mante e petróleo e T = 0,96·IS
4·σ( (¼.
e) disputas territoriais entre etnias rivais, interesses nas grandes re-
servas de diamante e ouro e T = 0,96·IS
σ( (¼.
Dado:At = π R 2
Terra , sendo RTerra o raio da Terra.
(UNESP-2013.2) - ALTERNATIVA: C
Por que o deserto do Atacama é tão seco?
A região situada no norte do Chile, onde se localiza o deserto do Atacama, é seca por natureza. Ela sofre a influência do Anticiclo-ne Subtropical do Pacífico Sul (ASPS) e da cordilheira dos Andes. O ASPS, região de alta pressão na atmosfera, atua como uma “tam-pa”, que inibe os mecanismos de levantamento do ar necessários para a formação de nuvens e/ou chuva. Nessa área, há umidade perto da costa, mas não há mecanismo de levantamento. Por isso não chove. A falta de nuvens na região torna mais intensa a incidên-cia de ondas eletromagnéticas vindas do Sol, aquecendo a superfí-cie e elevando a temperatura máxima. De noite, a Terra perde calor mais rapidamente, devido à falta de nuvens e à pouca umidade da atmosfera, o que torna mais baixas as temperaturas mínimas. Essa grande amplitude térmica é uma característica dos desertos.
(Ciência Hoje, novembro de 2012. Adaptado.)
Baseando-se na leitura do texto e dos seus conhecimentos de pro-cessos de condução de calor, é correto afirmar que o ASPS ______ e a escassez de nuvens na região do Atacama ____________.
As lacunas são, correta e respectivamente, preenchidas por
a) favorece a convecção – favorece a irradiação de calorb) favorece a convecção – dificulta a irradiação de calor*c) dificulta a convecção – favorece a irradiação de calord) permite a propagação de calor por condução – intensifica o efeito estufae) dificulta a convecção – dificulta a irradiação de calor
(UNIFENAS/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: CUma parede, de 10 m de comprimento, 3 m de altura e espessu-ra 20 cm, separa duas regiões de temperaturas que variam de 180º Fahrenheits. Sabe-se que tal parede é constituída por material que possui condutibilidade térmica igual a 0,2 × 104 no sistema inter-nacional de unidades. Qual é o fluxo de calor através da parede?
a) 5,4 × 107 W;
b) 4,4 × 107 W;
*c) 3,0 × 107 W;
d) 2,9 × 107 W;
e) 1,4 × 107 W.
(UFG/GO-2013.2) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOUma caixa de isopor em forma de paralelepípedo de dimensões 0,4 × 0,6 × 0,4 m contém 9 kg de gelo em equilíbrio térmico com água. Esse sistema é fechado e mantido em uma sala cuja tempera-tura ambiente é de 30 ºC. Tendo em vista que o gelo é completamen-te derretido após um intervalo de 10 horas, calcule:
Dados:1 cal ≅ 4,0 Jcalor latente de fusão do gelo = 80 cal/g
a) o fluxo de calor, em watt, que o conteúdo da caixa de isopor rece-be até derreter o gelo;b) a espessura da caixa de isopor. Utilize o coeficiente de transmis-são de calor do isopor 4,0 × 10−2 W/(m.ºC).
RESPOSTA UFG/GO-2013.2:a) φ = 80 W b) e = 1,92 cm ≅ 2,0 cm
(ACAFE/SC-2013.2) - ALTERNATIVA: BUma dona de casa preparou uma sopa para seu neto que estava doente. Pegou um prato e encheu com sopa, esperando que o neto viesse para a mesa. Após alguns minutos o rapaz sentou-se e co-meçou a comer. No entanto, quando pegou a colher de alumínio que estava dentro da sopa sentiu que ela estava mais quente que o fundo do prato de vidro. Lembrando-se das suas aulas de física fez algumas reflexões.Analise as reflexões feitas pelo rapaz a luz dos conhecimentos da física.
l − A colher de alumínio tem maior condutividade térmica que o prato de vidro.ll − Para esfriar a sopa mais rapidamente posso soprar o vapor que sai dela por evaporação para longe, assim, facilito esse processo de vaporização.lll − Se eu levantar o prato e colocar a mão abaixo da sua base sem tocá-lo, vou sentir o calor por irradiação.lV − Quanto mais próxima a temperatura do cabo da colher com a temperatura da sopa maior será o fluxo de calor através da colher.V − A transmissão do calor que se dá da sopa para o prato é por convecção.
Todas as afirmações corretas estão nos itens:a) I - IV - V*b) I - II - IIIc) II - III - IVd) III - IV - V
(VUNESP/UFTM-2013.2) - ALTERNATIVA: BLeia a tirinha.
(Bill Watterson. O melhor de Calvin.)
Considere que o menino tenha passado alguns minutos do lado de fora da casa e que, ao retornar, ela lhe tenha parecido quente e agradável. A explicação física para esse fato é a de que o corpo do menino, ao entrar em casa,a) passa a perder frio numa taxa menor para o meio externo do que quando estava do lado de fora da casa.*b) passa a perder calor numa taxa menor para o meio externo do que quando estava do lado de fora da casa.c) deixa de perder calor e passa a perder frio para o meio externo.d) deixa de receber frio, como acontecia do lado de fora da casa, e passa a receber calor do meio externo.e) deixa de receber calor
(UECE-2013.2) - ALTERNATIVA: DConsidere duas lâmpadas: uma lâmpada incandescente com consu-mo de 20 W, vida útil de 1000 horas e rendimento (fração energéti-ca efetivamente transformada em luz) de 25%; e uma segunda, do tipo fluorescente, com vida útil de 7500 horas e rendimento de 60%. Considere um experimento em que as duas lâmpadas são ligadas em paralelo a uma tomada de energia elétrica residencial, permane-cendo ligadas durante suas vidas úteis. Qual deve ser a potência, em Watts, consumida pela fluorescente para que perca energia em forma de calor tanto quanto a incandescente durante o período do experimento?a) 20.b) 25.c) 60.*d) 5.
(IF/SC-2013.2) - RESPOSTA: SOMA = 36 (04+32)O frasco de Dewar é um recipiente cons-truído com o propósito de conservar a temperatura das substâncias que ali fo-rem colocadas, sejam elas quentes ou frias. O frasco consiste em um recipiente de paredes duplas espelhadas, com vá-cuo 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 transmis-são de calor entre a substância e o meio externo.
Disponível: http://donasdecasaatual.blogspot.com.br/2011/01/como-limpar-garrafa-termica.html.Acesso em: 11 nov. 2012.
Assinale no cartão-resposta a soma da(s) proposição(ões) CORRETA(S).01. A garrafa térmica deve ser utilizada apenas para substâncias com temperaturas superiores a 75 ºC, já que, abaixo dessa tempe-ratura, perde-se grande quantidade de calor por condução.02. Devido à existência de vácuo entre as paredes, a substância não perde calor por condução e radiação.04. Como a parede interna é duplamente espelhada, ela reflete o calor por radiação, e a região de vácuo evita a propagação do calor por condução e convecção.08. Como a parede interna é duplamente espelhada, ela reflete o calor por condução, e a região de vácuo evita a propagação do calor por condução e radiação.16. Como a parede interna é duplamente espelhada, ela reflete o calor por condução e convecção, e a região de vácuo evita a propa-gação do calor por radiação.32. A tampa do frasco de Dewar é feita com material isolante para evitar as trocas de calor por condução e convecção.
(UNIFOR/CE-2013.2) - ALTERNATIVA: DUm condicionador de ar deve manter a temperatura de 20 ºC no interior de um recinto de dimensões 15 m de comprimento, 5 m de largura e 3 m de altura. As paredes do ambiente climatizado têm 25 cm de espessura e condutividade térmica de 0,20 W/(m.ºC) (ver figura).
Parede AParede B
Parede C
Sabendo que a temperatura exterior é de 40 ºC e que as paredes A, B e C não têm portas e janelas, qual a quantidade de calor, em calorias por segundo, a ser extraído do ambiente pelo condicionador considerando que ele entra por condução através das paredes A, B e C? (considere 1 cal = 4,20 J)a) 385b) 390c) 395*d) 400e) 405
(UECE-2013.2) - ALTERNATIVA: BSatélites artificiais, como os usados em transmissão de TV, têm sistemas eletrônicos instalados e que se aquecem por efeito Joule. Além disso, as partes do satélite que estejam voltadas para o sol es-tão expostas a temperaturas em torno de 300 K, enquanto as partes sombreadas ficam em um ambiente de 2,7 K. A geração de calor por efeito Joule e essas diferenças de temperatura exigem um projeto muito sofisticado no tocante à dissipação de calor. Considerando que o satélite esteja fora da atmosfera terrestre, onde não haja um meio condutor de calor para o ambiente, pode-se afirmar correta-mente que a principal forma de dissipação de calor do satélite éa) difusão.*b) irradiação.c) condução.d) convecção.
(FATEC/SP-2013.2) - ALTERNATIVA: BDe acordo com o texto, para se deixar a água pura, “os líderes reco-mendavam que o líquido fosse fervido sobre o fogo (I), esquentado sob o Sol (II) ou aquecido com um pedaço de ferro em brasa mergu-lhado dentro de um recipiente com água (III)”.Na sequência que aparece no texto, podemos afirmar que, em cada uma das maneiras destacadas no trecho como (I), (II) e (III), a água recebe energia térmica, inicialmente por
(I) (II) (III)
a) condução condução convecção
*b) condução radiação condução
c) radiação radiação convecção
d) radiação condução condução
e) radiação convecção condução
(UDESC-2013.2) - ALTERNATIVA: DAssinale a alternativa incorreta a respeito dos conceitos de termolo-gia ou de processos termodinâmicos, envolvendo transferências de energia entre dois corpos.a) Quanto maior a altitude, menor é a pressão atmosférica e menor é a temperatura de ebulição da água.b) Quando as moléculas de um meio material vibram, o calor é trans-mitido por condução.c) A convecção é um processo de transferência de calor que ocorre somente em meios fluidos.*d) A temperatura de um corpo é a medida da quantidade de calor contida nele.e) A radiação é um processo de transferência de calor que, também, ocorre se os corposestiverem no vácuo.
(UEM/PR-2013.2) - RESPOSTA: SOMA = 21 (01+04+16)Uma empresa da área de telecomunicações possui uma sala clima-tizada para alojar sua central de computadores, ao lado de uma sala de controle também climatizada. A parede que separa essas salas possui uma janela retangular de vidro, com 6,0 mm de espessura, 1,0 m de altura e 1,5 m de largura. Supondo que o restante dessa parede e todas as outras são isoladas termicamente, que uma das salas é mantida em 24 ºC e a outra em 19 ºC e sabendo que a condutividade térmica do vidro é 2,0 × 10−4 kcal/(s.m.ºC), assinale o que for correto.01) O fluxo de calor que atravessa a janela é de aproximadamente 250 cal/s.02) A potência térmica que está sendo transferida de uma sala para a outra através da janela é de aproximadamente 2100 W.04) A quantidade de calor transferida de uma sala para a outra atra-vés da janela, no intervalo de tempo de uma hora, é de aproximada-mente 9 × 105 cal.08) Se a espessura da janela de vidro for diminuída, o fluxo de calor que a atravessa também diminuirá.16) O fluxo de calor que atravessa a janela de vidro é diretamente proporcional à área da mesma.
(UFPE-2013.2) - ALTERNATIVA: BA figura a seguir está representando um importante assunto estuda-do pela Geografia Física. Assinale-o.
Atmosfera
Calor
Terra
a) A chuva ácida.*b) O efeito estufa.c) A camada de ozônio.d) A formação das chuvas orográficas.e) A formação das frentes quentes.
(IF/SP-2013.2) - ALTERNATIVA: EAs estações do ano são responsáveis por apresentarem caracte-rísticas bem particulares, influenciando na temperatura das regiões geográficas, nas vegetações que cobrem os países, assim como na reprodução dos animais.
A respeito das estações do ano são feitas as seguintes afirmações:
I. No verão e no inverno, a superfície terrestre recebe, respectiva-mente, mais e menos radiação solar.
II. No inverno, a Terra, no seu movimento de translação, está mais afastada do Sol do que no verão, por isso os dias mais frios.
III. O movimento de translação, juntamente com a inclinação do eixo de rotação com seu plano de órbita, é o responsável pelas quatro estações.
É correto o que se a rma ema) I, II e III.b) II, apenas.c) III, apenas.d) I e II, apenas*e) I e III, apenas.
(PUC/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: CObserva-se que uma panela se resfria mais rapidamente quando colocada sobre uma mesa de pedra do que sobre uma mesa de madeira. Isso ocorre porque:a) a pedra é sempre mais fria que a madeira.b) o contato entre a panela e a madeira é melhor e impede a passa-gem de ar entre o fundo da panela e a mesa.*c) a pedra é melhor condutor de calor que a madeira.d) a madeira é melhor condutor de calor que a pedra, prova disso é que ela entra em combustão quando levada ao fogo.
(IF/CE-2013.2) - ALTERNATIVA: AUma parede com 10 cm de espessura de uma residência é consti-tuída de tijolo refratário, cuja condutividade térmica é de 1,7 W/m·K. Sabendo-se que a parede mede 50 cm por 100 cm e que as tempe-raturas nas partes interna e externa desta parede medem, respecti-vamente, 27 ºC e 37 ºC, a taxa com a qual o calor é conduzido por meio desta parede para dentro da residência será *a) 85W. b) 17W. c) 58W. d) 1,7W. e) 10W.
TERMOFÍSICAdilatação térmicaVESTIBULARES 2013.1
(UFT/TO-2013.1) - ALTERNATIVA: EUma determinada esfera metálica maciça possui densidade volu-métrica de massa igual a 100g/cm3 e é aquecida mediante uma fonte de energia que lhe fornece 103 calorias. O calor específico desse material é de 0,2 cal/g°C e o coeficiente de dilatação linear de 2 × 10−6 °C−1. A variação de volume após o material ser aquecido é de exatamente:a) 3 × 10−2 cm3.b) 3 × 102 cm3.c) 3 × 10−3 cm3.d) 3 × 10−1 cm3.*e) 3 × 10−4 cm3.
(UFLA/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: BUma barra com 1,0 m de comprimento e uma placa com 1,0 m2 de área, de mesmo material, são submetidas à mesma variação de temperatura. Se a barra dilatar 0,50 cm com o aquecimento, a dila-tação da placa será:
a) 1,0 × 100 cm2
*b) 1,0 × 102 cm2
c) 5,0 × 10−1 cm2
d) 2,5 × 10−1 cm2
(IF/SC-2013.1) - ALTERNATIVA: EDe forma geral, o piso das quadras de esporte não é inteiriço, mas formado por blocos de concreto separados por um pequeno espaço.Procede-se assim pelo fato de que os corpos não têm tamanho defi-nido, mudam constantemente as suas medidas. Isto é causado pela contínua mudança de temperatura.
Imagem disponível em: www.jvesportes.com.br.Acesso em 12 set. 2012.
É CORRETO afirmar que esse fenômeno é chamado de:a) volume. d) irradiação.b) conversão. *e) dilatação.c) calor.
(FEI/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: DUm sensor térmico funciona com uma haste metálica que se dila-ta com o aumento da temperatura e fecha o circuito, disparando o sistema de incêndio. A distância entre a extremidade da haste e o fio que fecha o circuito é 0,06% do comprimento da haste quando a temperatura é 20 ºC. O alarme deve disparar quando a temperatura atinge 70 ºC. Para que isto aconteça, qual é o coeficiente de dilata-ção térmica do material da haste?
Obs.: A dilatação do fio é desprezível.
a) 8,33 × 10−3 ºC−1
b) 1,20 × 10−3 ºC−1
c) 8,33 × 10−5 ºC−1
*d) 1,20 × 10−5 ºC−1
e) 8,33 × 10−6 ºC−1
(FGV/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: EEm um recipiente adiabático, contendo 2,0 L de água há uma bar-ra metálica imersa, de capacidade térmica 1 000 cal/ºC, que mede inicialmente 40,00 cm. O sistema recebe 150 kcal de uma fonte de calor e, ao fim do processo, a barra acusa uma dilatação linear de 0,01 cm.
água
barrametálica
O coeficiente de dilatação linear do material da barra vale, em 10−6·ºC−1,a) 1,0.b) 2,0.c) 3,0.d) 4,0.*e) 5,0.
Dados para a água:densidade = 1,0 g/cm3
calor específico = 1,0 cal/(g.ºC)
(UNIOESTE/PR-2013.1) - ALTERNATIVA: BDuas barras metálicas, A e B, possuem coeficientes de dilatação linear αA e αB, sendo que αA = 5αB. Ao sofrerem o mesmo aque-cimento de 10 °C, a partir de uma mesma temperatura inicial, as barras exibem a mesma variação ∆L no seu comprimento. Qual é a relação entre os respectivos comprimentos iniciais, LA e LB, de cada uma das barrasa) LA = 5LB.*b) LA = LB/5.c) LA = 10LB.d) LA = 7LB.e) LA = LB/10.
(UNITAU/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: AUma esfera maciça apresenta volume igual a VE, quando a esfera está à temperatura θ0. A temperatura da esfera é elevada até θ, e ela é completamente mergulhada em um líquido que também se encontra à temperatura θ. Sabendo que a densidade do líquido é ρL e que a densidade da esfera é ρE, e sabendo, ainda, que α é o coe-ficiente de dilatação linear da esfera, o módulo da força de empuxo que o líquido exercerá sobre a esfera é igual a:*a) [1 + 3α(θ – θ0)]ρLVE gb) [1 + 3α(θ – θ0)]ρEVE gc) [1 + α(θ – θ0)]ρLVE gd) 3α(θ – θ0)ρLVE ge) 3α(θ – θ0)ρEVE g
(UNICISAL-2013.1) - ALTERNATIVA: BEm nosso cotidiano existem várias situações que envolvem a dilata-ção térmica dos materiais. Na engenharia é muito importante levar em consideração os efeitos da dilatação para evitar fissuras e ra-chaduras nas estruturas das edificações. A figura a seguir mostra uma plataforma P que é mantida na horizontal por estar apoiada nas colunas A e B de comprimentos iniciais iguais a LA e LB, respectiva-mente.
Plataforma
A
B
Sabendo que LA = (2/3)LB, a razão entre os coeficientes de dilatação das colunas, αA/αB, a fim de que a plataforma P permaneça hori-zontal em qualquer temperatura, é igual aa) 2/3.*b) 3/2.c) 1/3.d) 4/3.e) 3/4.
DILATAÇÃO DOS SÓLIDOS
(IF/CE-2013.1) - ALTERNATIVA: BUm bloco maciço de alumínio em forma de paralelepípedo, que apresenta dimensões lineares de 5 cm, 10 cm e 20 cm, é submetido a uma variação de temperatura de 200 ºC. Neste caso, a maior área desse bloco sofre um aumento de a) 576 mm2. *b) 192 mm2.c) 1,92 mm2.d) 0,96 cm2.e) 5,76 cm2.
Dado: coeficiente de dilatação linear do alumínio α = 24 × 10−6 ºC−1.
(UFRGS/RS-2013.1) - ALTERNATIVA: DDuas esferas maciças e homogêneas, X e Y, de mesmo volume e materiais diferentes, estão ambas na mesma temperatura T. Quando ambas são sujeitas a uma mesma variação de temperatura ∆T, os volumes de X e Y aumenta de 1% e 5%, respecitivamente.A razão entre os coeficientes de dilatação linear dos materiais de X
e Y, αX /αY, é
a) 1.
b) 1/2.
c) 1/4.
*d) 1/5.
e) 1/10.
(SENAC/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: EO volume de um bloco metálico sofre aumento de 0,90% quando sua temperatura varia de 150 °C.O coeficiente de dilatação linear médio desse metal, em °C−1, éa) 2,0 × 10−6.b) 3,0 × 10−6.c) 6,0 × 10−5.d) 3,0 × 10−5.*e) 2,0 × 10−5.
DILATAÇÃO DOS LÍQUIDOS
(UNICENTRO/PR-2013.1) - ALTERNATIVA: BUm líquido tem densidade de 0,658 g/cm3 a 20 ºC. A 45 ºC a den-sidade é de 0,626 g/cm3. O valor do seu coeficiente de dilatação volumétrica vale aproximadamente
a) 2,40 × 10−3 ºC−1.
*b) 2,04 × 10−3 ºC−1.
c) 2,40 × 10−2 ºC−1.
d) 2,04 × 10−2 ºC−1.
(VUNESP/UFTM-2013.1) - ALTERNATIVA: CUma garrafa aberta está quase cheia de um determinado líquido. Sabe-se que se esse líquido sofrer uma dilatação térmica correspon-dente a 3% de seu volume inicial, a garrafa ficará completamente cheia, sem que tenha havido transbordamento do líquido.
fora de escala
Desconsiderando a dilatação térmica da garrafa e a vaporização do líquido, e sabendo que o coeficiente de dilatação volumétrica do líquido é igual a 6 × 10−4 °C−1, a maior variação de temperatura, em °C, que o líquido pode sofrer, sem que haja transbordamento, é igual aa) 35.b) 45.*c) 50.d) 30.e) 40.
(UFSM/RS-2013.1) - ALTERNATIVA: CA figura a seguir ilustra um termômetro clínico de mercúrio. A leitura da temperatura é dada pela posição da extremidade da coluna de mercúrio sobre uma escala.
Considerando os fenômenos envolvidos no processo de determina-ção da temperatura corporal de um paciente, analise as afirmativas:I - A variação de volume da coluna de mercúrio é diretamente propor-cional ao volume inicial dessa coluna.II - O volume da coluna de mercúrio varia até que seja atingido o equilíbrio térmico entre o termômetro e o corpo do paciente.III - Se o mercúrio for substituído por álcool, a escala termométrica não precisa ser alterada.Está(ão) correta(s)a) apenas I.b) apenas II.*c) apenas I e II.d) apenas III.e) I, II e II.
(VUNESP/UFTM-2013.1) - ALTERNATIVA: DO aquecimento de um líquido é sempre acompanhado de dois fenô-menos de dilatação: a dilatação do líquido e a dilatação do recipiente que o contém. Sendo assim, ao aquecermos um recipiente, aberto, completamente cheio de água, observa-se que há transbordamento da água. Esse volume transbordado representa a dilataçãoa) absoluta do recipiente.b) aparente do recipiente.c) absoluta da água.*d) aparente da água.e) relativa da água.
DILATAÇÃO DO CORPO OCO E DA ÁGUA
(UNIMONTES/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: DUma esfera de alumínio (αAl = 23 × 10−6 ºC−1) possui um raio de 2 cm a 30 ºC. Para que essa esfera passe através de um furo de 1,9977 cm de raio, o valor máximo da temperatura deve ser igual aa) 10 °C.b) −10 °C.c) 20 °C.*d) −20 °C.
(UFRN-2013.1) - ALTERNATIVA: BEm uma oficina mecânica, o mecânico recebeu um mancal “engripa-do”, isto é, o eixo de aço está colado à bucha de bronze, conforme mostra a figura abaixo.
BRONZE
AÇO
Nessa situação, como o eixo de aço está colado à bucha de bronze devido à falta de uso e à oxidação entre as peças, faz-se necessário separar essas peças com o mínimo de impacto de modo que elas possam voltar a funcionar normalmente.Existem dois procedimentos que podem ser usados para separar as peças: o aquecimento ou o resfriamento do mancal (conjunto eixo e bucha).Sabendo-se que o coeficiente de dilatação térmica linear do aço é menor que o do bronze, para separar o eixo da bucha, o conjunto deve sera) aquecido, uma vez que, nesse caso, o diâmetro do eixo aumenta mais que o da bucha.*b) aquecido, uma vez que, nesse caso, o diâmetro da bucha au-menta mais que o do eixo.c) esfriado, uma vez que, nesse caso, o diâmetro da bucha diminui mais que o do eixo.d) esfriado, uma vez que, nesse caso, o diâmetro do eixo diminui mais que o da bucha .
(UEPG/PR-2013.1) - RESPOSTA: SOMA = 24 (08+16)Aquecendo uma determinada substância, suas dimensões sofrem alterações conhecidas por dilatação térmica. Sobre esse fenômeno, assinale o que for correto.01) Quando se aquece uma placa que contém um orifício, as dimen-sões do orifício se contraem.02) Um recipiente tem sua capacidade volumétrica diminuída quan-do a sua temperatura aumenta.04) Uma lâmina bimetálica, constituída por dois materiais de coe-ficientes de dilatação diferentes e sendo um o dobro do outro, se curva para o lado daquela que tem maior coeficiente de dilatação; e se esfriada, se curva para o lado daquela de menor coeficiente de dilatação.08) A variação de volume de uma substância é proporcional ao pro-duto do seu volume inicial e à variação de temperatura que é sub-metida.16) É impossível determinar o coeficiente de dilatação real de um líquido sem levar em conta o coeficiente de dilatação do recipiente que o contém.
VESTIBULARES 2013.2(UFV/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: AUma esfera feita de um material que possui coeficiente de dilatação volumétrica igual a zero flutua parcialmente imersa em um recipien-te com água. A temperatura do sistema água/esfera é diminuída de 10 ºC a 0 ºC. Dos gráficos abaixo, aquele que representa CORRE-TAMENTE a razão X entre a parte da esfera abaixo do nível da água e a parte da esfera acima do nível da água é:
*a) X
T (ºC)100
c) X
T (ºC)100
b) X
T (ºC)100
d) X
T (ºC)100
(FEI/SP-2013.2) - ALTERNATIVA: AUma placa metálica de área 1 m2 está inicialmente a 50 ºC e é aque-cida até a temperatura de 100 ºC. Se o coeficiente de dilatação li-near do metal é α = 2,5 × 10−5 ºC−1, qual é a área da placa após o aquecimento?*a) 1,0025 m2b) 1,0050 m2c) 1,0005 m2d) 1,0012 m2e) 1,0075 m2
(PUC/SP-2013.2) - ALTERNATIVA: AConsidere um recipiente ideal, no interior do qual são colocados 2,4 litros de água e uma fina haste metálica de espessura e massa desprezíveis, comprimento inicial igual a 10cm e coeficiente de dila-tação volumétrico igual a 3,6 × 10−5 ºC−1, que estão em equilíbrio tér-mico a uma temperatura de 20 ºC. O conjunto é colocado no interior de um forno de potência constante e igual a 4000 W, que é ligado durante 3 minutos. Considerando que toda energia térmica liberada pelo forno foi integralmente absorvida pelo conjunto (água+haste), determine a dilatação linear sofrida pela haste metálica após o tem-po de aquecimento.
Adote:calor específico da água = 1,0 cal/(g.ºC)densidade da água = 1 g/cm3
1cal = 4J*a) 9,0 × 10−3 cmb) 1,14 × 10−2 cmc) 3,42 × 10−2 cmd) 2,6 × 10−3 cme) 7,8 × 10−3 cm
(IF/CE-2013.2) - ALTERNATIVA: BUma barra de certo material, cujo coeficiente de dilatação linear vale 20 × 10−6 ºC−1, está à temperatura de 40 ºC e possui 5 m de com-primento. O comprimento dessa barra, quando a temperatura for de 240 ºC, é a) 5,50 m. *b) 5,02 m. c) 6,50 m. d) 5,01 m. e) 6 m.
(VUNESP/UFTM-2013.2) - ALTERNATIVA: AUma viga de aço usada na construção de uma ponte tem, a 15 ºC, comprimento igual a 30 m. Sendo o coeficiente de dilatação linear médio do aço α = 1,2×10−5 ºC−1, em um dia de verão, em que a temperatura local atinge 35 ºC, o aumento do comprimento da viga será, em mm, igual a*a) 7,2.b) 6,0.c) 4,6.d) 3,4.e) 2,0.
DILATAÇÃO DOS SÓLIDOS
(UNIFENAS/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: BUm recipiente encontrava-se totalmente cheio, quando a temperatu-ra era de 20 ºC. Exposto ao calor, o líquido atinge 100 ºC e extravasa. Sabe-se que o coeficiente de dilatação linear do recipiente é igual a 3 × 10−5 ºC−1 e que o coeficiente de dilatação volumétrico do líquido 1 × 10−4 ºC−1. Assim, qual é o coeficiente de dilatação aparente?
a) 10 × 10−3 ºC−1;
*b) 1,0 × 10−5 ºC−1;
c) 1,1 × 10−6 ºC−1;
d) 1,2 × 10−5 ºC−1;
e) 1 × 10−4 ºC−1.
DILATAÇÃO DOS LÍQUIDOS
(MACKENZIE/SP-2013.2) - ALTERNATIVA: AUma pequena placa de certa liga metálica de coeficiente de dilatação linear médio igual a 20 × 10−6 ºC−1 possui um orifício de diâmetro 5,0 mm. Essa placa deve ser presa sobre uma superfície por meio de um pino de diâmetro 5,1 mm, inserido nesse orifício. Para que seja possível prender essa placa com esse pino, nós a aquecemos sem que ocorra a mudança do estado de agregação de seu material. A variação de temperatura mínima, que deve sofrer essa placa, para conseguirmos fixá-la é de*a) 1000 ºCb) 700 ºCc) 500 ºCd) 300 ºCe) 200 ºC
(UCS/RS-2013.2) - ALTERNATIVA: DContratado para criar a escultura do prefeito de uma pequena cidade, o escultor, na hora de terminar a última parte, o rosto, cometeu um erro que deixou uma pequena rachadura acima da testa da estátua. Como a rachadura não era visível de longe, e o escultor estava com o prazo estourado, deixou assim mesmo. Um dia antes de a estátua ser oficialmente inaugurada, houve uma chuva forte seguida de uma queda brusca na temperatura ambiente, atingindo zero graus Cel-sius. Quando a comitiva do prefeito chegou à praça, encontraram o rosto da estátua rachado e irreconhecível. Assumindo que a causa está relacionada com o evento atmosférico mencionado, o que pode ter acontecido?a) O resfriamento da estátua não foi uniforme, e a rachadura permi-tiu que ocorressem correntes de convecção na pedra, que vieram a rachar a parte mais quente, que era a cabeça.b) A umidade do ar igualou a pressão interna no local da rachadura à pressão atmosférica externa, fazendo com que o rosto fosse esma-gado de fora para dentro.c) A água, ao entrar pela rachadura da estátua rapidamente, sofreu processo de sublimação endotérmica, passando do estado líquido para o gasoso, que aqueceu o rosto da estátua.*d) A água da chuva infiltrou na estátua e expandiu quando a tempe-ratura baixou dos 4 graus Celsius, rachando a pedra.e) Ao se transformar adiabaticamente em gelo dentro da testa da estátua, a água absorveu calor latente de vaporização e o usou para aquecer o rosto.
DILATAÇÃO DO CORPO OCO E DA ÁGUA
TERMOFÍSICAtransformações gasosas
VESTIBULARES 2013.1(UNIOESTE/PR-2013.1) - ALTERNATIVA: CUma garrafa, que contem apenas ar, está aberta a atmosfera (76 cmHg e 27ºC). O ar contido na garrafa é aquecido rapidamente até 927ºC – isto pode ser facilmente realizado espalhando um pouco de álcool pela superfície interna, retirando o excesso e aproximando uma chama da boca da garrafa; o álcool queima e um jato é lançado para fora; a queima é tão rápida que a garrafa não chega a aquecer – quando, então, a garrafa é fechada com uma rolha.Após tempo suficiente o ar restante contido na garrafa retorna à tem-peratura ambiente. Considerando os gases envolvidos como ideais, a pressão no interior da garrafa após atingida a temperatura am-biente é:a) Impossível de ser calculada apenas com estes dados.b) Maior que 76 cmHg.*c) 19 cmHg.d) 38 cmHg.e) 57 cmHg.
(UERJ-2013.1) - ALTERNATIVA: CDois balões idênticos são confeccionados com o mesmo material e apresentam volumes iguais. As massas de seus respectivos conteú-dos, gás hélio e gás metano, também são iguais. Quando os balõessão soltos, eles alcançam, com temperaturas internas idênticas, a mesma altura na atmosfera.Admitindo-se comportamento ideal para os dois gases, a razão entre a pressão no interior do balão contendo hélio e a do balão contendo metano é igual a:a) 1 b) 2 *c) 4 d) 8Obs.: É fornecida a tabela periódica dos elementos, portanto, deter-mina-se para o mol de cada um dos gases a partir dela.
(VUNESP/UNISA-2013.1) - ALTERNATIVA: CUm sistema é constituído por três balões de vidro, tubos de conexão que permitem a passagem de gases entre os balões e duas válvulas representadas na ilustração por X. Os volumes dos balões estão indicados, sendo os volumes dos tubos de conexão desprezíveis. Inicialmente, o balão central está evacuado, as válvulas fechadas. A temperatura é mantida constante em todo o processo. O balão A contém n moles de um gás ideal, enquanto o balão B contém gás de mesma substância que o de A, mas com o dobro de moles.
X
A
2V
4V
V
X
B
Após a abertura das válvulas, a pressão final do gás no sistema, em função da pressão inicial p no balão A, será igual a
a) 2p
b) 3p7
.
*c) 6p7
.
d) p2
.
e) p.
(UEG/GO-2013.1) - ALTERNATIVA: DOs extintores de incêndio adequados para serem empregados em incêndios associados a curto-circuito elétrico apresentam em seu interior gás carbônico. Geralmente, esses cilindros apresentam 4,4 kg de CO2, em média. Se for considerado um gás ideal essa massa de gás carbônico, tendo temperatura de 27 ºC e pressão de 1 atm, ele ocupará um volume, em litros, igual a:a) 615b) 1230c) 1845*d) 2460
Dado: R = 0,082 atm.L.mol−1.K−1
Obs.: É fornecido a tabela periódica dos elementos
(FPS/PE-2013.1) - ALTERNATIVA: EUm balão contendo gás hélio está na temperatura ambiente (20ºC ≈ 293 K) e na pressão atmosférica (P = 1,0 atm ≈ 10+5 Pascal). O balão contém 2 mols deste gás nobre. Assuma que o gás hélio comporta-se como um gás ideal e que a constante universal dos gases perfeitos vale: R = 8,31 (J/mol·K). Determine o volume aproxi-mado ocupado pelo gás no interior do balão.a) 0,50 m3
b) 5,00 m3
c) 2,50 m3
d) 10,00 m3
*e) 0,05 m3
(UFPR-2013.1) - ALTERNATIVA: DSegundo o documento atual da FIFA “Regras do Jogo”, no qual es-tão estabelecidos os parâmetros oficiais aos quais devem atender o campo, os equipamentos e os acessórios para a prática do futebol, a bola oficial deve ter pressão entre 0,6 e 1,1 atm ao nível do mar, peso entre 410 e 450 g e circunferência entre 68 e 70 cm. Um dia antes de uma partida oficial de futebol, quando a temperatura era de 32 ºC, cinco bolas, identificadas pelas letras A, B, C, D e E, de mesma marca e novas foram calibradas conforme mostrado na ta-bela abaixo:
Bola Pressão (atm)
A 0,60
B 0,70
C 0,80
D 0,90
E 1,00
No dia seguinte e na hora do jogo, as cinco bolas foram levadas para o campo. Considerando que a temperatura ambiente na hora do jogo era de 13 ºC e supondo que o volume e a circunferência das bolas tenham se mantido constantes, assinale a alternativa que apresenta corretamente as bolas que atendem ao documento da FIFA para a realização do jogo.a) A e E apenas.b) B e D apenas.c) A, D e E apenas.*d) B, C, D e E apenas.e) A, B, C, D e E.
(UNICAMP/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: DPressão parcial é a pressão que um gás pertencente a uma mistura teria se o mesmo gás ocupasse sozinho todo o volume disponível. Na temperatura ambiente, quando a umidade relativa do ar é de 100%, a pressão parcial de vapor de água vale 3,0 ×103 Pa . Nestasituação, qual seria a porcentagem de moléculas de água no ar?a) 100%.b) 97%.c) 33%.*d) 3%.
Dados: a pressão atmosférica vale 1,0 × 105 Pa.Considere que o ar se comporta como um gás ideal.
(VUNESP/UEA-2013.1) - ALTERNATIVA OFICIAL: BO pneu de um carro foi calibrado durante a noite à pressão de 27,0 psi (libra por polegada quadrada) e, atingido o equilíbrio tér-mico, o ar nele contido estava a 27 ºC. Sabe-se que o ar no interior do pneu é bastante seco e que não há perda para o exterior. Nes-sas condições, após rodar por quilômetros durante o dia, sob uma temperatura de 37 ºC, a nova pressão, em psi, no interior do pneu passou a sera) 27,6.*b) 27,9.c) 28,2.d) 28,5.e) 28,8.
(VUNESP/UEA-2013.1) - ALTERNATIVA: CUma bolha de volume igual a 2 mL foi formada no fundo do oceano, em um local onde a pressão é de 4 atm. Considerando que a tem-peratura permaneceu constante, o volume final da bolha ao atingir a superfície do oceano, local em que a pressão é igual a 1 atm, foi dea) 20 mL. d) 4 mL.b) 10 mL. e) 2 mL.*c) 8 mL.
(UFLA/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: DQuatro cilindros metálicos de capacidades volumétricas diferentes contêm armazenado em seus interiores um gás considerado ideal. Cada cilindro possui um manômetro que indica a pressão do gás em seu interior.
CILINDRO VOLUME PRESSÃO
X 10 Litros 2,0 atmosferas
Y 20 Litros 1,8 atmosferas
Z 30 Litros 1,5 atmosferas
W 40 Litros 1,0 atmosferas
A tabela abaixo indica os valores do volume de cada cilindro e a pressão do gás.Estando os quatro cilindros em equilíbrio térmico com o meio am-biente, conclui-se que o cilindro que contém o maior número de mo-léculas do gás ideal é o cilindroa) Xb) Yc) W*d) Z
(UNIFAP-2013.1) - RESPOSTA: F = 200nR (R em unidades do SI)Uma caixa cúbica fechada de lado L = 20 cm de divide em duas par-tes iguais por meio de uma lâmina.Cada metade contém n moles de um gás ideal e inicialmente a temperatura To = 2 ºC. Em seguida, es-quenta-se o gás de um lado até a temperatura T1 = 22 ºC, mantendo-se o outro lado a temperatura To. Não há passagem de gás através da lâmina. Calcule a força total em função da constante universal dos gases R, sobre a lâmina que divide a caixa ao meio.
(ACAFE/SC-2013.1) - ALTERNATIVA: DNo estudo da termodinâmica é apresentado um gráfico do compor-tamento de certa massa de gás (considerado ideal) que é levada isotermicamente do estado A para o estado B.
A
B
p(at
m)
6
?
4,01,00 V (litros)
A pressão do gás, em atm, no estado B é:
a) 1,0 b) 4,0 c) 2,5 *d) 1,5
(VUNESP/UNICID-2013.1) - ALTERNATIVA: BOs gases perfeitos têm suas variáveis de estado relacionadas pela chamada equação geral dos gases (de Clapeyron), p·V = n·R·T, em que p é a pressão que n mols do gás, à temperatura T, exercem so-bre as paredes do recipiente de volume V; R é a constante universal dos gases. Quando um gás é submetido a uma transformação, suas variáveis de estado têm os seus valores alterados. Considerando uma transformação isobárica, o gráfico que representa a correta re-lação entre volume e temperatura é:
a) V
T
d) V
T
*b)V
T
e) V
T
c) V
T
(FEI/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: BCada um dos gráficos abaixo apresenta uma entre as seguintes transformações de estado de um gás ideal: isométrica, isotérmica e isobárica, não necessariamente nesta ordem.
P
V(III)
P
V(I)
P
V(II)
Sobre as transformações, qual é alternativa correta?
Isométrica Isotérmica Isobárica
a) I II III
*b) II III I
c) III I II
d) III II I
e) I III II
(UERJ-2013.1) - RESPOSTA: Pf = 2PiSabe-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 ide-al, sem alterar sua temperatura, estabeleça a razão entre a pressão final e a pressão inicial.
(FGV/SP-2013.1) - ALTERNATIVA OFICIAL: CCerta massa gasosa ideal, confinada em um recipiente inicialmentea 300 K, sofre a compressão I → F indicada no diagrama da pressão versus volume da figura.
5,0
1,0
1,00,50
I
F
P (atm)
V (L)
É correto afirmar que se trata de uma transformaçãoa) isotérmica, sem alteração de temperatura.b) adiabática, com temperatura final do gás igual a 600 K.*c) adiabática, com temperatura final do gás igual a 750 K.d) geral, com temperatura final do gás igual a 300 K.e) geral, com temperatura final do gás igual a 600 K.Obs.: Aplicando a equação geral dos gases perfeitos chega-se ao valor da temperatura final de 750 K, mas faltam dados para se con-cluir que é uma transformação adiabática.
(IF/SC-2013.1) - ALTERNATIVA: AUm praticante de mergulho autonômo (mergulho com cilindro de ar comprimido) abastece seu cilindro com ar conectando-o a um com-pressor específico para essa finalidade. Admitindo que o cilindro te-nha volume interno de 10 litros e que a pressão após o enchimento seja de 2000 atm, determine o volume ocupado pelo ar antes de ser comprimido no interior do cilindro. Suponha que o ar seja comprimi-do isotermicamente a 27ºC.Assinale a alternatica CORRETA.*a) 2,0 × 104 L.b) 2,0 × 103 L.c) 2,0 × 109 m3.d) 5,0 × 109 L.e) 2,0 × 102 m3.
(UNICENTRO/PR-2013.1) - ALTERNATIVA: CAssinale a alternativa correta.a) A dilatação térmica dos corpos é devida à dilatação de suas mo-léculas.b) O rendimento de um processo composto é sempre o produto dos rendimentos dos processos componentes.*c) Para equacionar estados de fluidos que não cumprem satisfa-toriamente a Lei de Clapeyron, pode-se recorrer à equação de Van der Waals.d) Os graus das escalas Réaumur, Celsius e Fahrenheit correspon-dem a intervalos de temperaturas sucessivamente maiores.
(VUNESP/UNIFEV-2013.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOUm bisturi metálico de 100g de massa e calor específico igual a 1,2 J/(g·ºC) foi introduzido na câmara interna de uma autoclave (apa-relho destinado a esterilizar materiais). Inicialmente a autoclave e o bisturi encontravam-se em equilíbrio térmico, com temperatura de 27 ºC e sujeitos a uma pressão de 1 atm. Em seguida, a autoclave foi hermeticamente fechada e aquecida em um processo isocórico, não havendo perda de calor com o meio externo. Ao atingir a tempe-ratura de equilíbrio térmico de 147 ºC, o processo de aquecimento da câmara interna da autoclave e do bisturi foi interrompido.
autoclave
Nas condições descritas, determine:a) a capacidade térmica e o calor absorvido pelo bisturi durante o processo de aquecimento de 27 ºC para 147 ºC.b) a pressão no interior da câmara interna da autoclave quando a temperatura atingiu 147 ºC (420 K).
RESPOSTA VUNESP/UNIFEV-2013.1:a) C = 120 J/ºC e Q = 14,4 kJb) p = 1,4 atm
(PUC/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: 28 B; 29 D; 30 B: 31 CAs questões de 28 a 31 referem-se à montagem a seguir, que mos-tra um gás ideal em equilíbrio em um recipiente cilíndrico. Uma mola de constante elástica k tem uma de suas extremidades presa a um suporte rígido, e a outra extremidade está presa ao êmbolo do reci-piente. A massa do êmbolo é desprezível e, na situação descrita, a mola não está comprimida nem alongada.
Dados:R = 8,31 J/mol.KNo = 6,02 × 1023 moléculas/molOxigênio: M = 16 g/molNitrogênio: M = 14 g/mol1 atm = 1,0 × 105 N/m2
QUESTÃO 28Considere que o recipiente contém 128 g de oxigênio (O2). Se essa massa gasosas for substituída por 128 g de nitrogênio (N2) gasoso à mesma temperatura, é CORRETO afirmar:a) A mola sofrerá um alongamento devido à redução de pressão no interior do recipiente.*b) A mola será comprimida porque 128 g de nitrogênio irão exercer maior pressão que aquela exercida pelos 128 g de oxigênio.c) A mola não será comprimida nem alongada, já que os gases têm a mesma massa e exercerão a mesma pressão.d) A mola poderá ser comprimida ou alongada, dependendo de sua constante elástica.
QUESTÃO 29Considerando-se o recipiente com 128 g de oxigênio à pressão de 1 atm e temperatura de 27 ºC, o volume ocupado pelo gás será de aproximadamente:a) 1,0 m3
b) 400 litrosc) 8,3 m3
*d) 100 litros
QUESTÃO 30O recipiente é aquecido até que o gás em seu interior exerça uma pressão de 2 atm, fazendo com que a mola sofra uma compressão, deformando-se 0,1 m. Considerando-se que o êmbolo tenha uma área A = 1 × 10−4 m2, a força exercida sobre a mola é de aproxima-damente:a) 5 N*b) 20 Nc) 100 Nd) 200 NObs.: O gabarito oficial para a questão 30 é alternativa B. Se con-siderarmos que a pressão externa ao recipiente é de 1 atm, então a pressão resultante sobre o êmbolo é de 1 atm exercendo sobre a mola uma força de 10 N.
QUESTÃO 31Considerando-se a mola da questão anterior, é CORRETO afirmar que sua constante elástica vale aproximadamente:a) 20 N/mb) 100 N/m*c) 200 N/md) 15 N/mObs.: A alternativa correta é C se considerarmos que a força sobre a mola é de 20 N.
(PUC/RS-2013.1) - ALTERNATIVA: EPode-se escrever a equação geral dos gases na forma
p1
T1µ1
p2
T2µ2= ,
onde p, T e µ são respectivamente a pressão, a temperatura e a massa específica do gás.A 10 km de altitude acima do nível do mar, encontram-se impor-tantes rotas aéreas. Nessa altitude, a pressão é p2 = 0,26 atm e a temperatura é T2 = −50 ºC (223K). Tomando como referência o nível do mar, onde a pressão é p1 = 1,00 atm e a temperatura é T1 = 15 ºC (288K), e o nível a 10 km de altitude, verifica-se que p2p1
≅ 0,26 e T2T1
≅ 1,3 .
Assim sendo, a razão entre as massas específicas do ar µ2µ1
nas respectivas altitudes é, aproximadamente,a) 2,94b) 2,20c) 1,00d) 0,52*e) 0,34
(UNITAU/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: AConsidere um gás perfeito (ideal) do tipo monomolecular e contido em um recipiente fechado. Quando a pressão interna desse gás for aumentada em 10%, per-manecendo o volume constante, a temperatura do sistema passará de 20 °C para aproximadamente:*a) 49,5 °C d) 18,0 °Cb) 22,0 °C e) 35,4 °Cc) -5,5 °C
(FATEC/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: EUma das atrações de um parque de diversões é a barraca de tiro ao alvo, onde espingardas de ar comprimido lançam rolhas contra alvos, que podem ser derrubados.Ao carregar uma dessas espingardas, um êmbolo comprime 120 mL de ar atmosférico sob pressão de 1 atm, reduzindo seu volume para 15 mL. A pressão do ar após a compressão será, em atm,a) 0,2.b) 0,4.c) 4,0.d) 6,0.*e) 8,0.
Admita que o ar se comporte como um gásideal e que o processo seja isotérmico.
(UEL/PR-2013.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOSejam A, B e C estados termodinâmicos. Dois moles de um gás ideal, inicialmente em A, sofrem uma compressão isotérmica até B e vão para um estado final C através de um processo termodinâmi-co a volume constante. Dados: TA = 30 ºC; pA = 1 atm; pB = 3 atm; pC = 5 atm; R = 8, 31 J/mol.Ka) Faça o diagrama p × V para o processo termodinâmico de A até C e determine a razão de compressão, VA/VB, que o gás sofreu.b) Determine a temperatura do gás no estado termodinâmico C. Apresente os cálculos realizados na resolução deste item.
RESPOSTA UEL/PR-2013.1:
a)
5,0
1,0
P (atm)
V
3,0
C
A
B
VB= VC VA
b) TC = 505 K
(VUNESP/FMJ-2013.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOO gráfico representa a pressão de um gás ideal em função da tem-peratura.
1,0
150
A
P (atm)
T (K)
2,0
4,0
300 600
BC
D
a) Identifique as transformações representadas pelos segmentos AB, BC e CD.b) Qual a relação entre os volumes desse gás nos pontos A e B e nos pontos C e D?
RESPOSTA VUNESP/FMJ-2013.1:a) AB → isobárica BC → isométrica CD → isotérmicab) VB = 2VA e VC = 2VD
(UECE-2013.1) - ALTERNATIVA: CUm recipiente com ar comprimido é fechado por uma tampa de 12 cm2 de área e peso desprezível. Para manter esse recipiente fecha-do é necessária a aplicação de uma força normal à tampa no valor de 240 N. Considere que a pressão atmosférica é de 105 Pa. Assim, a pressão do ar no recipiente, em Pa, éa) 240 × 105. *c) 3 × 105.b) 105. d) 12 × 105.
(UFPB-2013.1) - ALTERNATIVA: AUm balão-propaganda tem, inicialmente, um volume de ar de 48 ×10−3 m3, uma pressão de 105N/m2 e uma temperatura de 300 K. Ao enchê-lo com um compressor, esse balão-propaganda passa a ter um volume de 192 × 10−3 m3 de ar, uma pressão de 2 × 105 N/m2, mas mantém a mesma temperatura.Considerando que o ar é um gás ideal, que a sua massa molar é de 30 g/mol e que R = 8 J/(mol.K), conclui-se que a massa de ar inseri-da nesse balão-propaganda pelo compressor é de:*a) 420 g d) 660g b) 540g e) 720gc) 600g
(UNIMONTES/PR-2013.1) - ALTERNATIVA OFICIAL: EAssinale a alternativa INCORRETA.a) Quando em uma transformação o estado final difere do estado inicial, dizemos que a transformação é acíclica.b) Não basta que a transformação seja isotérmica para aplicar a lei de Boyle-Mariotte.c) Volumes iguais de gases, nas mesmas condições de temperatura e pressão, encerram o mesmo número de moléculas.d) Se no eixo Y, de um gráfico, tivermos o produto “p.V” e no eixo X tivermos “V”, podemos dizer que esse gráfico expressa a lei de Boyle-Mariotte.*e) Em uma compressão isotérmica, o processo deve ser realizado muito rapidamente para não dar tempo de haver troca de calor entre o sistema e o ambiente.Obs.: Na alternativa D faltou dizer qual é o formato do gráfico.
(UNICAMP/SP-2013.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOA boa ventilação em ambientes fechados é um fator importante para o conforto térmico em regiões de clima quente. Uma chaminé solar pode ser usada para aumentar a ventilação de um edifício. Ela faz uso da energia solar para aquecer o ar de sua parte superior, tornan-do-o menos denso e fazendo com que ele suba, aspirando assim o ar dos ambientes e substituindo-o por ar vindo do exterior.a) A intensidade da radiação solar absorvida por uma placa usada para aquecer o ar é igual a 400 W/m2. A energia absorvida durante 1,0 min por uma placa de 2 m2 é usada para aquecer 6,0 kg de ar. O calor específico do ar é c = 1000 J/(kg.ºC). Qual é a variação de temperatura do ar nesse período?b) A densidade do ar a 290 K é ρ = 1,2 kg/m3. Adotando-se um número fixo de moles de ar mantido a pressão constante, calcule a sua densidade para a temperatura de 300 K. Considere o ar como um gás ideal.
RESPOSTA UNICAMP/SP-2013.1:a) ∆θ = 8 ºC b) ρ‘ = 1,16 kg/m3
(UFMG-2013.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃONa figura está representado um pistão constituído de um cilindro e um êmbolo. O êmbolo, que pode se mover livremente, tem massa de 0,30 kg e uma área de seção transversal de 8,0 cm2.
Cilindro
h
Êmbolo
Gás
Dados:aceleração da gravidade:
g = 10 m/s2
pressão atmosférica ao nível do mar:patm = 1,01 × 105 N/m2
constante universal dos gases:R = 8,3 J/(mol K)
Esse pistão contém 4,0 × 10−3 mol de um gás ideal à temperatura de 27ºC . A pressão no ambiente é de 1,0 atm.1. DETERMINE o valor da força que o gás exerce sobre o êmbolo na situação de equilíbrio.2. DETERMINE o valor da altura h em que o êmbolo se encontra nessa situação.
Em seguida, o gás é aquecido até que sua temperatura atinja 57ºC.3. DETERMINE o valor do deslocamento ∆h do pistão devido a esse aquecimento.
RESPOSTA UFMG-2013.1:1. F = 83,8 N 2. h ≅ 12 cm 3. ∆h = 1,2 cm
(UFPE-2013.1) - RESPOSTA: Tf /Ti = 8Um gás ideal passa por uma transformação termodinâmica em que sua pressão dobra, seu número de moléculas triplica, e seu volume é multiplicado por um fator de 12. Nessa transformação, qual a razão entre as temperaturas absolutas final e inicial do gás?
(IF/GO-2013.1) - ALTERNATIVA: DOXIGÊNIO MEDICINAL
O oxigênio é indispensável à presença de vida aeróbica. Trata-se de um gás incolor, inodoro e altamente oxidante, que representa cerca de 20,8% do ar atmosférico. O Oxigênio Medicinal é utilizado em hospitais, clínicas e residências, sendo classificado como medica-mento pela ANVISA. Nos hospitais e clínicas, o Oxigênio Medicinal é muito utilizado em anestesias, reanimações cardiorrespiratórias e como terapia profilática ou curativa para diversos tipos de doenças. É usado também para administração de medicamentos através de inalações/nebulizações. O uso do Oxigênio Medicinal Domiciliar vem sendo cada vez mais difundido, por sua eficácia no tratamen-to de pacientes com insuficiência respiratória. Estudos científicos comprovam que a Oxigenoterapia Domiciliar melhora a saúde e, por consequência, a qualidade de vida, reduzindo significativamente a necessidade de internações. O Oxigênio Medicinal é, normalmen-te, fornecido no estado gasoso, acondicionado em cilindros de alta pressão, com a pureza de 99,5%. Para uso do Oxigênio Medicinal Domiciliar, o Concentrador de Oxigênio, equipamento que “produz” oxigênio (separa o oxigênio do ar atmosférico, atingindo a pureza de 93% +/- 3% ), também é muito indicado. A definição da fonte de suprimento do oxigênio varia de acordo com cada utilização.
Disponível em: <http://www.gasmedoxigenio.com.br/index.php/produtos/ga-sesmedicinais>.
Acesso em: 11 dez. 2012. [Adaptado]
Suponha que em um cilindro de gás oxigênio exista uma amostra de 3,2 kg desse gás sob pressão de 150,0 bar (1,0 bar ≈ 1,0 atm). Con-sidere, por aproximação, que o gás oxigênio desse cilindro seja puro e se comporte como um gás ideal e que a temperatura da vizinhança e do cilindro não sofra alteração durante o processo.Caso esse cilindro seja mal fechado e o gás oxigênio vaze de forma lenta e quase estática, a quantidade aproximada de átomos de oxi-gênio que vazará desse recipiente até entrar em equilíbrio termodi-nâmico com a vizinhança sob pressão normal será de:
Dado: 1,0 mol ≈ 6,0×1023 unidades.
a) 6,0×1025.b) 6,0×1023.c) 1,2×1023.*d) 1,2×1026.e) 8,0×1023.
Obs.: É dada a tabela periódica.
VESTIBULARES 2013.2
(VUNESP/UNICID-2013.2) - ALTERNATIVA: EO pneu de um automóvel tem volume de 2,0 × 10−2 m3 e foi calibrado com a pressão de 2,1 × 105 Pa com uma quantidade n1 de nitrogê-nio, à temperatura de 300 K. Considerando o nitrogênio como um gás ideal, para calibrar o mesmo pneu, com a mesma pressão, deve ser nele colocada uma quantidade n2 de nitrogênio, à temperatura de 250 K, igual aa) 0,83 n1.b) 1,10 n1.c) 0,68 n1.d) 1,05 n1.*e) 1,20 n1.
(VUNESP/UNIFEV-2013.2) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOAlguns gases possuem aplicações em tratamento estéticos e de saúde, a seguir são reportados três deles e algumas de suas apli-cações.
• Heliox (mistura de gases contendo 79% de hélio, He, e 21% de oxigênio, O2 , em volume): utilizado para aliviar os sintomas de obs-trução das vias aéreas superiores.• Oxigênio medicinal (O2): utilizado em anestesias, reanimações cardiorrespiratórias e terapias profilática e curativa para diversos ti-pos de doenças.• Dióxido de carbono (CO2): utilizado na carboxiterapia para o com-bate de celulites e estrias.
A figura representa dois balões de borracha que foram fixados ao solo, por meio de barbantes, em um ambiente com temperatura de 25 ºC e 1 atm de pressão. O balão 1 foi preenchido com heliox e o balão 2 com gás carbônico.
a) Considerando desprezíveis a massa da borracha dos balões e a dos barbantes, o que acontecerá com os balões 1 e 2 quando, ao mesmo tempo, os barbantes forem cortados? Justifique.b) Considerando R = 0,08 atm·L·K−1·mol−1, calcule a pressão que 6,4 kg de gás oxigênio medicinal exercem em um cilindro de 50 L a 300 K.
RESPOSTA VUNESP/UNIFEV-2013.2:a) O balão 1 subirá na atmosfera (menos denso que o ar) e o balão 2 ficará sobre o solo (mais denso que o ar).b) p = 96 atmObs.: É dada a tabela periódica na prova.
(UNIMONTES/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: BUm mol de um gás ideal sofre dois processos termodinâmicos de-monstrados no diagrama PV abaixo.
P (atm)
V (L)122
4
P
2
1
Dado:
R = 0,08 atm.Lmol.K
Se o processo 2 é uma isoterma com temperatura T = 300 K, a pres-são P, em atm, é:a) 1.*b) 2.c) 3.d) 0,5.
(FEI/SP-2013.2) - ALTERNATIVA: EO diagrama abaixo apresenta um ciclo termodinâmico composto por uma transformação isobárica, uma isométrica e uma isotérmica.
V
P
I II
III
A sequência I, II e III de transformações corresponde a:a) isométrica, isobárica e isotérmicab) isobárica, isométrica e isotérmicac) isotérmica, isobárica e isométricad) isobárica, isotérmica e isométrica*e) isométrica, isotérmica e isobárica
(UECE-2013.2) - ALTERNATIVA: BTrês amostras de um gás ideal, com massas iguais e volumes V1, V2 e V3, têm suas temperaturas aumentadas conforme o gráfico a seguir.
V1
V3
V2
pres
são
temperatura
Assim, a relação entre os volumes éa) V1 = V2 > V3.*b) V1 > V2 > V3.c) V1 = V2 < V3.d) V1 = V2 = V3.
(VUNESP/UFTM-2013.2) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOUm recipiente de volume constante, hermeticamente fechado e de capacidade térmica desprezível contém ar a uma temperatura inicial θ0, lida na escala kelvin. Esse ar recebe calor de uma fonte externa a uma taxa constante durante um intervalo de tempo ∆t.Nesse intervalo, a temperatura desse ar varia 8 K e a pressão por ele exercida dentro do recipiente fica 10% maior do que antes do aquecimento. Considere o ar um gás ideal e que sua massa, dentro do recipiente, permaneça constante durante o processo.a) Admita que o gelo derreta a 32 ºF e que a água vaporize a 212 ºF. Converta a variação de temperatura de 8 K para a escala Fahre-nheit.b) Calcule a temperatura θ0, em kelvin, do ar dentro do recipiente antes do aquecimento.
RESPOSTA VUNESP/UFTM-2013.2:a) ∆θF = 14,4 ºF b) θ0 = 80 K
(PUC/RJ-2013.2) - ALTERNATIVA: DUm gás ideal se encontra a uma pressão inicial de 4 × 105 Pa e vo-lume inicial de 3 m3. Na tabela abaixo, apresentamos a pressão e o volume finais do nosso gás ideal para cinco diferentes processos.
PROCESSO (I) (II) (III) (IV) (V)
PRESSÃO (×105 Pa) 1 2 3 3 4
VOLUME (m3) 12 5 2 4 2
É CORRETO afirmar que os processos isotérmicos são:a) I e II apenas.b) II e IV apenas.c) II e V apenas.*d) I e IV apenas.e) II e III apenas
(PUC/RJ-2013.2) - RESPOSTA: a) n = 15 mols b) Tb = 400 KUma amostra de um gás ideal é submetido a um processo termodi-nâmico e vai de um estado (a) de pressão Pa = 24,9 kPa e volume Va = 1,0 m3 para um estado (b) de pressão Pb = 3,0 kPa e volume Vb = 16,6 m3 de acordo com o diagrama apresentado na figura.
Volume (m3)
Pre
ssão
(kP
a)
Pa
Pb
Va Vb
(a)
(b)
Considerando a constante dos gases ideais igual a 8,3 J/(mol.K) e a temperatura em (a) igual a 200 K, determine:a) o número de mols do gás;b) a temperatura do gás no ponto (b).
(UEM/PR-2013.2) - RESPOSTA: SOMA = 17 (01+16)A respeito das transformações dos gases ideais e com base nos seus conhecimentos sobre proporcionalidade, assinale o que for correto.01) A pressão e o volume de um gás ideal são grandezas inversa-mente proporcionais.02) Em uma transformação isotérmica de um gás ideal, o volume do gás não se altera devido à não alteração da temperatura.04) Em uma transformação isobárica, se um gás ideal dobrar de volume, então sua temperatura se reduzirá à metade.08) A lei dos gases ideais sugere que a mesma quantidade de mols de gases diferentes, nas mesmas condições de temperatura e de pressão, ocupa volumes diferentes.16) O resultado do produto de duas grandezas inversamente propor-cionais é constante.
(UFPE-2013.2) - ALTERNATIVA: EUm gás ideal sofre uma transformação termodinâmica em que seu volume duplica, sua temperatura absoluta triplica, e sua pressão quadruplica. Pode-se afirmar que, nesta transformação termodiná-mica, o número de moléculas do gás:a) diminui por um fator 4.b) diminui por um fator 4/3.c) diminui por um fator 5/3.d) aumenta por um fator 4.*e) aumenta por um fator 8/3.
(UFPE/EaD-2013.2) - RESPOSTA: TB/TD = 1Um gás ideal com n moles é submetido ao ciclo termodinâmico re-presentado por um quadrado no diagrama pressão (p) versus volu-me (V) a seguir.
DA
CB
p
V
Sabendo que pC = 2pA e que VC = 2VA, determine a razão TB/TD entre as temperaturas absolutas do gás nos pontos B e D do dia-grama.
TERMOFÍSICAtrabalho da força de pressão
VESTIBULARES 2013.1(UEG/GO-2013.1) - ALTERNATIVA: ADentro de um cilindro com pistão móvel está confinado um gás mo-noatômico. Entre a parte superior, fixa, do cilindro e o pistão existe uma barra extremamente fina de metal, de comprimento 0, com co-eficiente de dilatação linear α, ligada por um fio condutor de calor a uma fonte térmica. A barra é aquecida por uma temperatura τ que provoca uma dilatação linear ∆, empurrando o pistão que compri-me o gás. Como a área da base do cilindro é A e o sistema sofre uma transformação isobárica a uma pressão π, o trabalho realizado é igual a:
*a) πταA0
b) πAτ2α202
c) π2ταA0
d) (πταA0)/2
(IMT-MAUÁ/SP-2013.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOUm gás ideal está armazenado num reservatório de capacidade 1,00 m3, sob pressão de 8,31 × 105 N/m2 e temperatura de 200 K. A constante universal dos gases perfeitos é R = 8,31 J/mol·K.a) Determine o número de mols desse gás.b) Qual o trabalho para efetuar a compressão isobárica desse gás até que seu volume seja reduzido à metade do inicial?c) Qual a variação de temperatura ocorrida nessa compressão?
RESPOSTA IMT-MAUÁ/SP-2013.1:a) n = 500 molsb) τ = 41,55 × 104 J
c) ∆T = 100 K
(CEFET/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: AConsidere dois mols de gás ideal em uma expansão isobárica a 760 mmHg em que seu volume varia de 10 a 40 litros. O trabalho realizado por esse gás e sua temperatura final valem, respectiva-mente, em joules e kelvin,
*a) 3 030 e 243.
b) 3 030 e 486.
c) 3 030 e 729.
d) 6 060 e 243.
e) 6 060 e 486.
Dados:1,0 atm = 760 mmHg = 1,01 × 105 N/m2
1 Pa = 1 N/m2
1 dm3 = 1 LR = 0,082 atm.L/(mol.K) = 8,31 J/(mol.K)
(CEFET/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: CUma máquina possui um ciclo termodinâmico fechado e composto por duas transformações isobáricas a 300,0 e 600,0 Pa e duas iso-volumétricas a 2,000 e 5,000 m3. O trabalho realizado em um ciclo térmico completo dessa máquina vale, em joules,a) 300,0.b) 600,0.*c) 900,0.d) 1 200.e) 1 500.
(VUNESP/UFTM-2013.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOA figura representa, esquematicamente, uma máquina térmica que trabalha em ciclos, concebida para transformar a energia térmica, recebida de uma fonte onde se queima determinado combustível, em trabalho mecânico útil.
QUEIMADO
COMBUSTÍVELCALOR
MÁQUINATÉRMICA
SISTEMA
DE
REFRIGERAÇÃO
TRABA-LHOÚTIL
CALOR
Nessa máquina, um gás ideal sofre, a cada ciclo, a transformação ABCA, representada no diagrama P x V, e o calor não aproveitado é absorvido por um sistema de refrigeração e retirado da máquina.
V (10−2 m3)0 2 3
4
6
P (104 N/m2)
A
B
C
fora de escala
a) Calcule o trabalho mecânico útil realizado pela máquina a cada ciclo.b) Sabendo que o número de mols de gás na máquina é constante e que sua temperatura no estado A é de 400 K, quais serão as tempe-raturas nos estados B e C?
RESPOSTA VUNESP/UFTM-2013.1:a) τ = 100 J b) TB = TC = 600 K
(UFG/GO-2013.1) - RESPOSTA OFICIAL NO FINAL DA QUESTÃOO nitrogênio líquido é frequentemente utilizado em sistemas criogê-nicos, para trabalhar a baixas temperaturas. A figura a seguir ilustra um reservatório de 100 litros, com paredes adiabáticas, contendo 60 litros da substância em sua fase líquida a uma temperatura de 77 K. O restante do volume é ocupado por nitrogênio gasoso que se encontra em equilíbrio térmico com o líquido. Na parte superior do reservatório existe uma válvula de alívio para manter a pressão manométrica do gás em 1,4 atm.
Válvulade alívio
Registro
Dados:R = 8,4 J/mol.K1 atm = 105 Pa
Quando o registro do tubo central é aberto, o gás sofre uma lenta expansão isotérmica empurrando o líquido. Considerando-se que foram retirados 10% do volume do líquido durante esse processo e que o gás não escapa para o ambiente, calcule:a) O número de mols do gás evaporado durante o processo.b) O trabalho realizado pelo gás sobre o líquido.
RESPOSTA OFICIAL UFG/GO-2013.1:a) n ≅ 1,3 mols b) τ = 840 J
VESTIBULARES 2013.2(VUNESP/UNINOVE-2013.2) - ALTERNATIVA: AUm gás ideal sofre transformação cíclica ao longo de quatro etapassucessivas, I, II, III e IV, como mostra o gráfico da pressão em função do volume.
V
P
III I
II
IV
É correto afirmar que ocorreu realização de trabalho nas etapas*a) II e IV.b) I e II.c) I, II, III e IV.d) I e III.e) III e IV.
(FEI/SP-2013.2) - ALTERNATIVA: BQual é o trabalho de A para B na transformação politrópica abaixo?
V (m3)2 5
4
12
P (105 Pa)
A
B
a) 30 × 105 J*b) 24 × 105 Jc) 36 × 105 Jd) 48 × 105 Je) 60 × 105 J
TERMOFÍSICAprimeira lei da termodinâmica
VESTIBULARES 2013.1
(UFT/TO-2013.1) - ALTERNATIVA: AAlguns frascos metálicos com válvulas de saída do tipo “spray”, quando em seu interior contém substâncias de caráter gasoso, nor-malmente, pode-se verificar, de forma bastante expressiva, o resfria-mento do frasco quando a substância é retirada de forma abrupta. Esse fenômeno é bastante comum em recipientes metálicos de al-guns tipos de desodorante e em botijões de gás. Podemos afirmar que a temperatura do frasco nesses casos,*a) é inerente à variação de energia interna do sistema.b) depende exclusivamente da quantidade de calor que deverá ser retirada do sistema “gás + recipiente”.c) não poderá diminuir sem a retirada de calor do sistema.d) também poderá aumentar, dependendo do tipo de material do frasco.e) irá diminuir, assim como a quantidade de calor do sistema.
(PUC/RJ-2013.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOUm 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.
5,0 × 105
3,0 × 105
P (Pa)
V (m3)3,0 × 10−5 6,0 × 10−5
3
2
1
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.
RESPOSTA PUC/RJ-2013.1:a) V2 = 5 × 10−5 m3 b) P3 ≅ 2,3 × 105 Pa
(PUC/PR-2013.1) - ALTERNATIVA: EQuando inalamos, o ar que estava à temperatura ambiente recebe um pouco de calor dos nossos pulmões. Entretanto, ao colocarmos a mão na frente da boca, podemos ter duas sensações diferentes: sentimos um ar mais frio quando aproximamos bem os lábios e ex-pelimos forçando muito a saída, ou sentimos um ar mais quente quando afastamos mais os lábios e soltamos o ar vagarosamente.O que foi descrito pode ser melhor explicado por qual das alternati-vas a seguir?a) Em uma das situações o ar estava preso apenas nas bochechas e na outra o ar vinha diretamente dos pulmões.b) É impossível descobrir quais são as causas de tais sensações.c) O ar expelido mais rapidamente sai em menor quantidade e, des-se modo, demora mais a receber calor.d) Essa sensação é irreal.*e) Essas diferentes sensações ocorrem em decorrência das dife-renças de pressão sofridas pelo gás nos dois processos descritos.
(FPS/PE-2013.1) - ALTERNATIVA: CUma amostra de um gás ideal absorve uma quantidade de calor Q = 6000 Joules de uma fonte térmica e realiza um trabalho, ex-pandindo-se a pressão constante (P = 1000 Pascal) de um volume inicial Vi = 1,0 m3 até um volume final Vf = 3,0 m3. A variação da energia interna ∆Eint do gás no processo de expansão isobárica será dada por:a) 400 Joules d) 10 Joulesb) 100 Joules e) 1000 Joules*c) 4000 Joules
(UDESC-2013.1) - ALTERNATIVA: DA figura apresenta um ciclo termodinâmico descrito por um gás.
P (atm)
V (m3)0,25 1,25
0,25
2,25
Assinale a alternativa que apresenta, para este ciclo, a variação de energia interna do gás e o trabalho por ele realizado, respectiva-mente.a) 0,0 J e 1,5 × 105 Jb) 1,0 J e 2,0 × 105 Jc) 0,0 J e 0,0 × 105 J*d) 0,0 J e 1,0 × 105 Je) 0,5 J e 0,5 × 105 J
Dado: 1,0 atm = 1,0 × 105 N/m2
(UEM/PR-2013.1) - RESPOSTA: SOMA = 12 (04+08)Considere dois reservatórios de mesmo volume V e pressão p , com temperaturas T1 e T2 , sendo T2 > T1. O reservatório 1 contém gás hélio, e o reservatório 2 contém gás oxigênio. Considere também que os gases possam ser tratados como gases ideais. Assinale o que for correto.01) Independentemente das temperaturas T1 e T2 , os gases apre-sentam a mesma energia cinética média.02) É possível concluir que a velocidade média das moléculas de hé-lio é menor do que a velocidade média das moléculas de oxigênio.04) O número de mols de oxigênio é menor do que o número de mols de hélio.08) Se o gás hélio sofrer uma transformação isotérmica, a pressão e o volume finais são inversamente proporcionais.16) Se o gás oxigênio sofrer uma transformação isocórica, a pressão e a temperatura finais são inversamente proporcionais
(UEG/GO-2013.1) - RESOLUÇÃO NO FINAL DA QUESTÃOFaça o seguinte diagrama: pressão x volume, considerando um pro-cesso adiabático, em que 1,0 mol de um gás ideal é aquecido a uma temperatura de 288 K até 368 K, e obtenha o trabalho realizado pelo gás. Dado: constante geral dos gases ideais R = 8,31 J/Mol.K
RESOLUÇÃO UEG/GO-2013.1:
p
V
p1
p2
V1V2
T1 = 288 K
T2 = 368 K
transformação adiabáticaQ = 0
∆U = Q − τ ⇒ τ = −∆U∆U = (3/2)nR∆T
∆U = (3/2).1.8,31(368 − 288)
τ = −∆U = −997,2 J
(UFV/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: CO gráfico abaixo representa uma transformação cíclica de um gás ideal.
102
10
2
V (m3)
P (Pa)
É CORRETO afirmar que a quantidade de calor trocado entre o gás e a sua vizinhança nesse ciclo é:a) 64 Jb) 16 J*c) 32 Jd) 48 J
(UNICENTRO/PR-2013.1) - ALTERNATIVA: DAssinale a alternativa INCORRETA.a) Se um gás perfeito for comprimido isotermicamente, a velocidade molecular média não varia.b) O calor específico de um gás sob pressão constante é maior do que seu calor específico em volume constante.c) A temperatura dos oceanos não se eleva muito rapidamente sob a influência do calor solar, porque os vapores que se formam absor-vem grande quantidade desse calor.*d) A formação de neve e gelo, e a fusão deles são processos sem-pre endotérmicos.
(UFRN-2013.1) - ALTERNATIVA: CA biomassa é uma das principais fontes de energia renovável e, por-tanto, máquinas que a utilizam como combustível para geração de energia são importantes do ponto de vista ambiental. Um exemplo bastante comum é o uso da biomassa com o objetivo de acionar uma turbina a vapor para gerar trabalho. A figura abaixo mostra, es-quematicamente, uma usina termoelétrica simplificada.
Vapor d’água Turbina
Gerador
Água
Caldeira
FornalhaCondensador
Nessa termoelétrica, a queima da biomassa na fornalha produz ca-lor, que aquece a água da caldeira e gera vapor a alta pressão. O vapor, por sua vez, é conduzido por tubulações até a turbina que, sob a ação deste, passa a girar suas pás.Considere desprezíveis as perdas de calor devido às diferenças de temperatura entre as partes dessa máquina térmica e o ambiente. Nesse contexto, a variação da energia interna da água da caldeiraa) é maior que a soma do calor a ela fornecido pela queima da bio-massa com o trabalho realizado sobre a turbina.b) é igual à soma do calor a ela fornecido pela queima da biomassa com o trabalho realizado sobre a turbina.*c) é igual à diferença entre o calor a ela fornecido pela queima da biomassa e o trabalho realizado sobre a turbina.d) é maior que a diferença entre calor a ela fornecido pela queima da biomassa e o trabalho realizado sobre a turbina.
(UNIOESTE/PR-2013.1) - ALTERNATIVA: BUm gás ideal em uma câmara fechada realiza o ciclo mostrado no diagrama pV da figura abaixo.
8
9
V (10−1 m3)
P (1
02 N.m
−2)
6
3
06420
A
C
B
A partir das informações apresentadas no gráfico, analise as afirma-ções abaixo e assinale a alternativa correta.
I. No percurso AB o trabalho realizado é de 540 J.II. No percurso BC o trabalho realizado é de 900 J.III. O trabalho realizado é nulo no percurso CA.IV. Utilizando-se esse ciclo em uma máquina térmica, de modo que o gás realize quatro ciclos por segundo, a potência dessa máquina será igual a 360 W.V. A quantidade de calor absorvida pelo gás durante o ciclo é de 90 J.
a) As afirmativas II e IV são falsas.*b) As afirmativas I, III, IV e V são verdadeiras.c) Todas as afirmativas são verdadeiras.d) As afirmativas I, II, III e IV são falsas.e) As afirmativas IV e V são falsas.
(UNIMONTES/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: BO gráfico abaixo ilustra um processo termodinâmico no qual 50 mo-les de um gás ideal monoatômico recebem 41 × 104 Joules de calor de uma fonte térmica.
1
6 × 104
3 × 104
V (m3)
P (N/m2)
2 3 4 5
B
A
Dado: R = 8,32 J/mol.K
A variação da energia interna do gás, ocorrida no processo, é apro-ximadamente:a) 8 × 104 J.*b) 32 × 104 J.c) 16 × 104 J.d) 24 × 104 J.
(UEM/PR-2013.1) - RESPOSTA: SOMA = 29 (01+04+08+16)Com relação ao comportamento térmico dos gases ideais, assinale o que for correto.01) Mantendo-se a temperatura de uma amostra de gás ideal cons-tante, a variação da pressão dessa amostra é inversamente propor-cional à variação de seu volume.02) Mantendo-se a pressão de uma amostra de gás ideal constante, a temperatura da amostra é inversamente proporcional ao volume dessa amostra.04) Em condições idênticas de temperatura e pressão, gases que ocupam volumes idênticos possuem o mesmo número de partícu-las.08) A energia cinética média das partículas de uma amostra de gás ideal é diretamente proporcional à temperatura da amostra.16) Mantendo-se o volume constante, a pressão de uma amostra de gás ideal é diretamente proporcional à velocidade média das partí-culas desse gás elevada ao quadrado.
(UEM/PR-2013.1) - RESPOSTA: SOMA = 03 (01+02)Antes de viajar, um motorista “calibra” os pneus de seu automóvel com 30 psi (libra-força/polegada2), utilizando gás nitrogênio. Con-siderando que a temperatura dos pneus, no momento em que fo-ram “calibrados”, era de 23 ºC, que o volume interno de cada pneu é de 50 L e adotando 1 libra-força = 5,0 N; 1 polegada = 2,5 cm; K = 1,4 × 10−23 J/K e R = 8,0 J/(mol.K), analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto.01) No Sistema Internacional de Unidades, o valor dessa pressão é de aproximadamente 2,4 × 105 N/m2.02) O número de mols de nitrogênio contido em cada pneu é de aproximadamente 5 mols.04) Ao trafegar com o automóvel em uma rodovia, a temperatura dos pneus atinge 53 ºC. A essa temperatura, assumindo que o volume interno desses pneus não se altera, a pressão no interior deles é deaproximadamente 4,8 × 105 N/m2.08) Se o motorista tivesse utilizado gás hélio, o número de mols de hélio, contido em cada pneu, seria de aproximadamente 2 mols.16) Se o motorista tivesse utilizado gás hélio, a energia cinética mé-dia dos átomos de hélio, quando o motorista “calibrou” os pneus, seria de aproximadamente 8 × 10−20 J.
(UECE-2013.1) - ALTERNATIVA OFICIAL: DEm um dado experimento um gás ideal armazenado em um recipien-te metálico tem seu volume reduzido muito rapidamente, de modo que se possa aproximar como nula qualquer transferência de calor com o meio externo. Em um segundo experimento com o mesmo sistema a velocidade de compressão é muito menor, de modo que não se possa usar essa aproximação. Suponha que antes do início dos dois processos de compressão o gás esteja em equilíbrio térmi-co com o meio. Assim, pode-se afirmar corretamente quea) nos dois experimentos houve perda de energia interna do gás para o meio.b) no segundo experimento houve ganho de energia interna do gás.c) somente no primeiro experimento houve perda de energia interna do gás para o meio.*d) somente no segundo experimento houve perda de energia inter-na do gás para o meio.
(UNESP-2013.1) - RESPOSTA: τAB = 2,8.105 J e ∆UDA = 2,0.104 JDeterminada massa de gás ideal sofre a transformação cíclica ABCDA mostrada no gráfico. As transformações AB e CD são isobá-ricas, BC é isotérmica e DA é adiabática. Considere que, na trans-formação AB, 400 kJ de calor tenham sidos fornecidos ao gás e que, na transformação CD, ele tenha perdido 440 kJ de calor para o meio externo.
V (m3)
P (105 N/m2)
BA
0,0 0,3 0,5 1,0 2,0
2,0
4,0
CD
Calcule o trabalho realizado pelas forças de pressão do gás na ex-pansão AB e a variação de energia interna sofrida pelo gás na trans-formação adiabática DA.
(UNICISAL-2013.1) - ALTERNATIVA: DUm dos principais ramos da física e da engenharia é a termodinâ-mica, que estuda as leis que regem a relação entre calor, trabalho e outras formas de energia. Sobre essas leis e conceitos relacionados à termodinâmica, julgue as afirmações a seguir como verdadeiras (V) ou falsas (F).
I. A primeira Lei da Termodinâmica estabelece que se dois corpos estão separadamente em equilíbrio térmico com um terceiro corpo, então esses corpos estão em equilíbrio térmico entre si.
II. O calor específico de um corpo é a quantidade de calor que o corpo pode absorver a uma determinada temperatura.
III. A energia interna de uma dada quantidade de gás perfeito é fun-ção exclusiva de sua temperatura absoluta.
IV. Numa expansão adiabática, o volume aumenta, a temperatura diminui e não há troca de calor com o meio exterior.
Assinale a opção que contém a sequência correta.a) V – F – F – Fb) V – V – V – Fc) V – F – F – V*d) F – F – V – Ve) F – V – V – V
(UECE-2013.1) - ALTERNATIVA: BUm sistema constituído por um gás ideal pode evoluir do estado inicial i para os estados finais fI, fII e fIII por três diferentes processos, conforme a figura a seguir.
V
P
fIII
fII
fI
III
II
Ii
T +∆TT
A relação entre as variações de energia interna em cada processo, EI, EII e EIII, é
a) EI = EII < EIII.
*b) EI = EII = EIII.
c) EI < EII < EIII.
d) EI > EII > EIII.
(UFPB-2013.1) - ALTERNATIVA: DAo se lavar um container metálico, uma massa residual de 0 ,5 kg de produto de limpeza em forma líquida é deixada no seu interior. De-vido à ação do sol sobre o container, todo esse produto de limpeza é evaporado.
Considere:• O volume inicial do produto de limpeza pode ser desprezado.• O volume final ocupado pelo vapor desse produto é de 8 m3.• Não há mistura do vapor desse produto com o ar ao redor.• O vapor simplesmente empurra o ar ao redor para fora durante a expansão.• A pressão, durante os processos de ebulição e de expansão, é mantida constante igual a 105 N/m2.• O calor latente de vaporização do produto de limpeza é 2 × 106 J/kg.
Nesse contexto, pode-se afirmar:I. O calor trocado durante a ebulição de toda massa do produto de limpeza é de 106 J.II. A temperatura do produto de limpeza aumenta durante a ebuli-ção.III. O trabalho realizado durante a expansão do vapor do produto de limpeza sobre o ar é 8 × 105 J.IV. A variação da energia interna do vapor durante todo processo de expansão é nula.
Estão corretas apenas as afirmativas:a) I, II e III b) II, III e IV c) I e IV *d) I e III e) II e IV
(VUNESP/FAMECA-2013.1) - ALTERNATIVA: EUm gás perfeito, confinado em um recipiente de volume V, exerce sobre as paredes do mesmo uma pressão p, quando seus n mols se apresentam a uma temperatura T.A lei que rege a dependência entre essas variáveis de estado é co-nhecida como equação de Clapeyron: p·V = n·R·T, em que R é uma constante que depende do sistema de unidades. Se uma massa de gás passar por uma transformação adiabática, uma brusca compres-são, por exemplo, o gráfico que melhor representa o comportamento de sua pressão em função de seu volume é
a) p
V
d) p
V
b) p
V
*e) p
V
c) p
V
(UEPG/PR-2013.1) - RESP. OFICIAL: SOMA = 15 (01+02+04+08)Certa massa de gás é confinada por um êmbolo no interior de um recipiente a uma temperatura θ, conforme é mostrado abaixo.
Gás
Êmbolo
Nesse contexto, assinale o que for correto.01) Se os coeficientes de dilatação do êmbolo e do cilindro forem iguais e todo sistema receber uma quantidade de calor, o gás se expande e realizará trabalho sobre o êmbolo.02) Sendo o êmbolo e o cilindro metálicos e seus coeficientes de dilatação o dobro um do outro, respectivamente, e estando perfeita-mente ajustados, e ocorrendo o aquecimento de todo sistema, o gás não se dilata, porém haverá aumento da pressão.04) O gás cedendo calor quando o sistema receber trabalho, sua energia interna diminui.08) O estudo dos gases é realizado com base em três grandezas: o volume, a temperatura e a pressão. Na sua dilatação apresentam o mesmo valor para o coeficiente de dilatação.16) Ao aplicar uma força no êmbolo, puxando-o para cima, o volume do gás aumenta permanecendo constante as demais variáveis.
(VUNESP/UFTM-2013.1) - ALTERNATIVA: AAs figuras A e B mostram botijões de gás, cheios, em duas situações diferentes.
A B
Em A, temos um botijão em repouso sobre o solo e, em B, um botijão de gás sendo transportado nas costas de um homem.Desprezando-se os valores de energia que são nulos e adotando-se o solo como nível de referência, a energia total do botijão mostrado na figura A pode ser expressa pela energia*a) interna, enquanto que, na figura B, a energia total do sistema é a energia interna somada às energias cinéticas e potenciais do botijão.b) interna, enquanto que, na figura B, a energia total do sistema é, também, a própria energia interna do sistema.c) potencial, enquanto que, na figura B, a energia total do sistema é a energia interna somada às energias cinéticas e potenciais do botijão.d) cinética, enquanto que, na figura B, a energia total do sistema é a energia interna somada às energias cinéticas e potenciais do botijão.e) cinética, enquanto que, na figura B, a energia total do sistema é a própria energia interna do sistema.
(UFRGS/RS-2013.1) - ALTERNATIVA: AUma amostra de gás ideal evolui de um estado A para um estado B, através de um processo, em que a pressão P e o volume V variam conforme o gráfico abaixo.
V
P0
3V0V0
2P0
P
A
B
Considere as seguintes afirmações sobre esse processo.
I - A temperatura do gás diminuiu.II - O gás realizou trabalho positivo.III - Este processo é adiabático.
Quais estão corretas?*a) Apenas I. d) Apenas I e III.b) Apenas II. e) I, II e III.c) Apenas III.
(UFBA-2013.1) - RESOLUÇÃO OFICIAL NO FINAL DA QUESTÃOO sistema da figura representa um diagrama ilustrativo de um pistão com-posto isolado. Nele, os subsistemas A e B estão separados por uma parede diatérmica, impermeável e fixa e con-tém o mesmo gás ideal, inicialmente em equilíbrio termodinâmico. A trava do pistão é liberada, e o gás, em B, exe-cuta trabalho WB, expandindo-se de forma quase-estática e reversível até chegar ao equilíbrio.Usando a Primeira Lei da Termodinâmi-ca, determine, justificando sua respos-ta, se as grandezas entre os pontos de equilíbrio inicial e final dos subsistemas A e B são maiores, menores ou iguais a zero.• Trabalho, WA e WB;• Variação da energia interna do gás, ∆UA e ∆UB;• Energia trocada através de calor, QA e QB.
RESOLUÇÃO OFICIAL UFBA-2013.1:
• TRABALHONo recipiente A como não existe variação de volume e o processo é reversível tem-se que o trabalho é nulo, logo WA = 0 (NULO).• No recipiente B, a variação do volume é positiva, o que implica que para um processo reversível o trabalho será sempre positivo, logo WB > 0 (POSITIVO).
• ENERGIA INTERNADe forma geral, uma vez que o sistema composto está isolado, pode-se afirmar que Qtotal = 0.O que, pela Primeira Lei da Termodinâmica implica em∆Utotal = −Wtotal, e como Wtotal = WA + WB > 0, ∆Utotal < 0 ∆UA + ∆UB < 0Sendo um gás ideal, a diminuição da energia interna implica na di-minuição da temperatura.Estando os subsistemas conectados por uma parede diatérmica, ambos terão suas temperaturas diminuídas, logo: ∆UA < 0 (NEGATIVO) e ∆UB < 0 (NEGATIVO).
• CALORCom os dados de energia e de trabalho pode-se determinar o calor utilizando a expressão da Primeira Lei da Termodinâmica Q = ∆U + WPara o gás em A tem-se WA = 0 e ∆UA < 0 o que leva a QA = ΔUA, logo QA < 0 (NEGATIVO).Uma vez que a parede que separa A e B é diatérmica e o sistema composto está isolado tem-se queQA = −QB, portanto, QB > 0 (POSITIVO).
Parede diatérmicaParede adiabática
Trava
A
B
(UFJF/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: BNum laboratório, o professor demonstrou para seus alunos que ob-teve 1671 cm3 de vapor de água ao ferver 1 g de água, cujo vo-lume inicial era de 1 cm3, à pressão atmosférica (processo isobá-rico). Considerando-se que o calor de vaporização da água é de 539,75 cal/g a 1 atm (1,0 × 105 N/m2), e que 1 cal = 4 joules, calcule a variação da energia interna do sistema em estudo e marque a alternativa CORRETA.a) 3162 J*b) 1992 Jc) 2422 Jd) 272 Je) 192 J
VESTIBULARES 2013.2
(UFU/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: BConsidere duas amostras de água em diferentes situações: 50 to-neladas congeladas em um iceberg e 100 ml com temperatura de 80 ºC.Sobre a comparação entre as quantidades de energia interna destas duas amostras, é correto afirmar que:a) A do iceberg é maior, porque o calor específico do gelo é maior.*b) A do iceberg é maior, pois sua capacidade térmica é maior.c) A da água a 80o C é maior, porque sua temperatura é maior.d) A da água a 80o C é maior, porque sua quantidade de calor é maior.
(UFG/GO-2013.2) - ALTERNATIVA: CA figura a seguir ilustra a estrutura e o funcionamento de uma cafe-teira italiana. Na sua parte inferior, uma fração do volume é preen-chido com água e o restante por um gás contendo uma mistura de ar e vapor de água, todos à temperatura ambiente. Quando a cafeteira é colocada sobre a chama do fogão, o café produzido é armazenado no compartimento superior da cafeteira em poucos minutos.
Café
Pó de café
Água
Gás
O processo físico responsável diretamente pelo funcionamento ade-quado da cafeteira é:a) o isolamento adiabático da água.b) a condensação do gás.*c) o trabalho realizado sobre a água.d) a expansão adiabática do gás.e) o aumento da energia interna do gás.
(UNEMAT/MT-2013.2) - ALTERNATIVA OFICIAL: DUm aluno resolveu pôr em prática o que havia aprendido sobre ga-ses e a primeira lei da termodinâmica em sua escola. Chegando à sua casa, ele pegou um saco plástico de cor preta e o encheu com ar até a metade do seu volume; em seguida, vedou o saco de forma que não fosse permitida a troca de matéria entre o interior e o ex-terior do saco plástico. O aluno observou que, no início, nada tinha ocorrido, mas, após algumas horas, exposto ao sol, o saco plástico tinha o seu volume ocupado por completo.Considerando que o saco plástico e o ar em seu interior formam o sistema observado e que o ar comporta-se como um gás ideal, o aluno descreveu as seguintes conclusões:
I – Antes de atingir o volume máximo do saco plástico, a variação da energia interna do sistema é nula.II – O trabalho realizado pelo sistema é igual a zero.III – Trata-se de um sistema adiabático.IV – Devido ao aumento do volume do saco plástico, deduz-se que a massa de ar no interior do saco também aumentou.
Julgue se as conclusões do aluno são verdadeiras (V) ou falsas (F) e assinale a alternativa correta:a) F; F; F; F.b) V; F; F; V.c) V; F; V; V.*d) V; F; F; F.e) F; V; V; F.
(PUC/PR-2013.2) - ALTERNATIVA: BUm gás, contido em um cilindro provido de um êmbolo, expande-se ao ser colocado em contato com uma fonte térmica. Se nessa transformação a variação da energia interna do gás é desprezível, pode-se afirmar que:a) o gás não realizou trabalho.*b) o trabalho realizado pelo gás é igual à quantidade de calor que ele absorveu.c) o trabalho realizado pelo gás é menor do que a quantidade de calor que ele absorveu.d) o gás não absorveu calor da fonte térmica.e) o trabalho realizado pelo gás é maior do que a quantidade de calor que ele absorveu.
(UCS/RS-2013.2) - ALTERNATIVA: AUm menino, para mostrar força, aceita o desafio de um amigo. O desafio consiste em tomar um tubo de pvc, como os de instalações hidráulicas, e em uma das aberturas do tubo o amigo empurrar um êmbolo de borracha ajustado ao cano, como os de seringa, para dentro. No outro lado o menino estará com a boca no tubo tentando com a língua barrar o avanço do ar deslocado pelo êmbolo. Porém, se o êmbolo avançar para dentro do tubo, mas o menino não permitir nenhum deslocamento de ar do seu lado, mantendo a língua imóvel, é correto afirmar que ele sentiu*a) o ar aquecendo.b) o ar resfriando.c) a pressão do ar diminuindo.d) o ar solidificando.e) o ar realizando trabalho sobre sua língua.
(VUNESP/UFTM-2013.2) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃOUm gás ideal sofre a transformação ABC, representada no diagrama P × V. A transformação AB é isotérmica e a transformação BC é isobárica.
P (105 Pa)
V (10−3 m3)862
0,3 B
A
C
Sabendo que na transformação BC o gás recebeu de uma fonte ex-terna 400 J na forma de calor, calcule:a) a pressão a qual o gás está submetido no estado A.b) a variação de energia interna sofrida pelo gás na transformação BC.
RESPOSTA VUNESP/UFTM-2013.2:a) PA = 0,9 × 105 Pa b) ∆U = 340 J
(UEM/PR-2013.2) - RESPOSTA: SOMA = 02 (02)Um gás diatômico, que se comporta como um gás ideal, está contido em um recipiente fechado, de paredes rígidas, e recebe certa quan-tidade de calor, Q, de uma fonte externa. Considerando que todo o calor cedido pela fonte externa seja absorvido pelas moléculas do gás, assinale o que for correto.
01) O gás diatômico, ao receber essa quantidade de calor Q, sofre uma transformação adiabática à temperatura constante.
02) A energia cinética média das moléculas desse gás aumenta de-vido à absorção de calor por essas moléculas.
04) A pressão que o gás exerce nas paredes do recipiente diminui, já que a distância média entre os átomos que compõem as moléculas do gás diatômico aumenta devido à absorção de calor pelo gás.
08) Ao receber essa quantidade de calor Q, o gás diatômico realiza um trabalho positivo sobre as paredes do recipiente.
16) A energia interna do gás aumenta a uma quantidade 32 NkB
QCg
, sendo N o número de moléculas do gás, kB a constante de
Boltzmann e Cg a capacidade calorífica do gás.
(IF/GO-2013.2) - ALTERNATIVA OFICIAL: AConsiderando um sistema gasoso ideal em uma expansão isobári-ca, é correto afirmar:*a) A temperatura obrigatoriamente aumentará.b) A pressão poderá sofrer redução.c) O trabalho será negativo.d) Não há variação da energia interna no processo.e) O gás liberará energia para a vizinhança do sistema.
TERMOFÍSICAsegunda lei da termodinâmica
VESTIBULARES 2013.1(PUC/PR-2013.1) - ALTERNATIVA: EUma máquina a vapor opera entre uma temperatura de caldeira de 230 ºC e uma temperatura de condensação de 40 ºC. Sabendo que seu rendimento é 30% de uma máquina de Carnot, seu rendimento real será de aproximadamente:a) 17%b) 30%c) 38%d) 83%*e) 11%
(VUNESP/UEA-2013.1) - ALTERNATIVA: DEm 1824 o engenheiro francês Nicolas Léonard Sadi Carnot de-monstrou que se uma máquina térmica, operando entre duas tem-peraturas constantes T1 e T2 (com T1 > T2), trabalhasse em ciclos segundo o gráfico mostrado, apresentaria o maior rendimento pos-sível para essas temperaturas. Esse ciclo passou a se chamar Ciclo de Carnot e essa máquina, máquina ideal ou máquina de Carnot.
A
B
C
D
VA VD VB VC
PA
PB
PD
PC
0 volume
pres
são
T1
T2
No Ciclo de Carnot um gás ideal sofre quatro transformações rever-síveis: duas isotérmicas (AB e CD) e duas adiabáticas (BC e DA). A respeito da máquina e do Ciclo de Carnot, é correto afirmar quea) na transformação BC a máquina cede calor ao meio externo.b) na transformação CD o gás sofre uma compressão e é aquecido.c) o trabalho total realizado em cada ciclo é nulo.*d) o gás só troca calor com o meio externo nas transformações AB e CD.e) na expansão AB o meio externo realiza trabalho sobre o gás.
(UEPG/PR-2013.1) - RESPOSTA: SOMA = 06 (02+04)A palavra termodinâmica tem origem no grego e significa movimento de calor. Sobre a termodinâmica, assina-le o que for correto.01) Com base na 2a lei da termodinâmica, conclui-se que é possível construir uma máquina térmica que, operando em ciclo, transforma em trabalho todo calor que a ela é fornecido.02) As variáveis de estado P (pressão), V (volume) e T (temperatura) descrevem o estado de equilíbrio do sistema, enquanto que o calor e o trabalho descrevem as transformações do sistema.04) A termodinâmica se fundamenta em dois conceitos: a conser-vação de energia e o fato de que o calor flui espontaneamente do quente para o frio e nunca no sentido contrário.08) Uma expansão isobárica realiza trabalho quando o gás recebe calor e não há variação da energia interna do gás.
(UFV/MG-2013.1) - ALTERNATIVA: CAs afirmativas abaixo comparam o rendimento de duas máquinas térmicas. Analise cada uma das afirmativas, atribuindo V para as verdadeiras e F para as falsas:( ) A máquina que tem o maior rendimento é a que produz a maior quantidade de trabalho.( ) Se as duas máquinas produzem a mesma quantidade de traba-lho, a que tem o maior rendimento é a que gastou o menor tempo para produzir tal trabalho.( ) A máquina que tem o maior rendimento é a que retira a menor quantidade de calor do reservatório quente.Assinale a sequência CORRETA:a) F, V, F. *c) F, F, F.b) V, F, V. d) V, V, V.
(UEPB-2013.1) - ALTERNATIVA: DVários cientistas contribuíram para o estudo do calor, dentre eles Benjamim Thompsom (1753-1814), Sadi Carnot (1796-1832),Her-mann Von Helmholtz (1821-1894) e James Prescott Joule (1818-1889). As proposições abaixo descritas referem-se a alguns fenôme-nos e teorias existentes acerca do calor.
I - As lâmpadas incandescentes têm como função transformar ener-gia elétrica em luminosa. Contudo, parte da energia elétrica é con-vertida em calor. A essa transformação de energia elétrica em calor dá-se o nome de efeito Joule.II - O rendimento de uma máquina que opera segundo o ciclo de Carnot, cujo fluido entra a 127 ºC e abandona o ciclo a 27 ºC, é de aproximandamente 78%.III - As máquinas térmicas transformam energia térmica em energia mecânica, realizando trabalho a partir de trocas de calor. O calor é retirado de uma fonte quente e cedido a uma fonte fria.
Para as situações supracitadas, é(são) verdadeira(s):a) I, II e IIIb) Somente I e IIc) Somente II*d) Somente I e IIIe) Somente I
(UCS/RS-2013.1) - ALTERNATIVA: DOs motores a combustão, como o dos automóveis movidos a gasoli-na ou a álcool, são classificados como máquinas térmicas que, ope-rando em ciclos, entre fontes de calor quentes e frias, e recebendo e liberando fluídos operantes, produzem trabalho. Suponha um motor a combustão hipotético que possua um gás ideal como fluído ope-rante e que nunca o troque. As transformações de estado desse gás ideal, durante um ciclo de operação do motor, estão representadas no gráfico pressão x Volume abaixo.
p
VVbVa
Conclui-se que o gás ideala) tem, durante todo o ciclo, a mesma temperatura.b) tem, durante todo o ciclo, o mesmo volume.c) gera quantidade de calor liberado mais trabalho executado maior do que a quantidade de calor recebido.*d) tem, durante todo o ciclo, sua pressão variando.e) mantém o produto da sua pressão pelo seu volume constante durante todo o ciclo, de modo que sua temperatura sempre varie.
(SENAI/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: CMáquina térmica é qualquer dispositivo que, trabalhando em ciclos, transforme uma quantidade de calor em trabalho. Ela recebe uma quantidade de calor de alguma fonte, pode-se dizer “quente”, realiza um trabalho e dispensa uma quantidade de calor para uma fonte “fria”, geralmente o meio ambiente.Os gases são usualmente empregados em máquinas térmicas. Isso se deve ao fato de suas moléculas encontrarem-sea) em estado estático, devido à força de atração.b) em estado de ionização elevado e constante.*c) fracamente unidas, o que permite contração e expansão.d) fracamente unidas, o que permite manter o calor recebido.e) no estado expandido, mantendo o calor recebido.
(UEM/PR-2013.1) - RESPOSTA: SOMA = 21 (01+04+16)Com relação aos conceitos de termodinâmica, assinale o que for correto.01) A energia total de um sistema isolado se mantém constante.02) Quando uma máquina térmica opera em ciclos, toda a quanti-dade de calor retirada de uma fonte quente pode ser integralmente transformada em trabalho.04) Quando todas as etapas de operação de uma máquina térmi-ca forem transformações reversíveis, o rendimento dessa máquina será o máximo possível.08) Em uma transformação adiabática, o sistema termodinâmico “troca” calor com o meio externo.16) Em uma transformação isotérmica, a energia interna de um sis-tema termodinâmico permanece constante.
(UFSM/RS-2013.1) - ALTERNATIVA: DA conservação de alguns tipos de alimentos é feita mantendo-os a baixas temperaturas. Os refrigeradores realizam essa tarefa como uma máquina térmica ciclica, retirando energia de uma fonte à baixa temperatura (interior do refrigerador) e rejeitando-a para uma fonte à alta temperatura (exterior do refrigerador). A respeito do funciona-mento dessa máquina térmica, é correto afirmar:a) O refrigerador doméstico opera conforme o ciclo de Carnot.b) O trabalho necessário para a operação da máquina é igual à ra-zão entre a quantidade de energia retirada da fonte fria e a quantida-de de energia rejeitada para a fonte quente.c) As transformações que ocorrem no interior da máquina são iso-térmicas.*d) Enquanto houver realização de trabalho pelo motor, é possível transferir energia da fonte à baixa temperatura para a fonte à alta temperatura.e) Quanto maior o trabalho realizado pelo motor elétrico, maior a eficiência do refrigerador.
(ITA/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: CDiferentemente da dinâmica newtoniana, que não distingue passado e futuro, a direção temporal tem papel marcante no nosso dia-a-dia. Assim, por exemplo, ao aquecer uma parte de um corpo macros-cópico e o isolarmos termicamente, a temperatura deste se torna gradualmente uniforme, jamais se observando o contrário, o que in-dica a direcionalidade do tempo. Diz-se então que os processos ma-croscópicos são irreversíveis, evoluem do passado para o futuro e exibem o que o famoso cosmólogo Sir Arthur Eddington denominou de seta do tempo. A lei física que melhor traduz o tema do texto éa) a segunda lei de Newton.b) a lei de conservação da energia.*c) a segunda lei da termodinâmica.d) a lei zero do termodinâmica.e) a lei de conservação da quantidade de movimento.Obs.: O tema do texto é a entropia e está relacionado com a 2ª lei da termodinâmica.
(UFSC-2013.1) - RESPOSTA: SOMA = 82 (02+16+64)As máquinas a vapor foram um dos motores da revolução industrial, que se iniciou na Inglaterra no século XVIII e que produziu impactos profundos, em nível mundial, nos meios produtivos, na economia e no modo de vida da sociedade. O estudo destas máquinas, em parti-cular de seu rendimento, deu sustentação à formulação da Segunda Lei da Termodinâmica, enunciada por diversos cientistas, de formas praticamente equivalentes, no século XIX.Com base na Segunda Lei da Termodinâmica, assinale a(s) proposição(ões) CORRETAS.01. A maioria dos processos naturais é reversível.02. A energia tende a se transformar em formas menos úteis para gerar trabalho.04. As máquinas térmicas que operam no ciclo de Carnot podem obter rendimento de 100%.08. A expressão “morte do calor do universo” refere-se a um suposto estado em que as reservas de carvão, de gás e de petróleo teriam se esgotado.16. O calor não transita naturalmente dos corpos com temperatura menor para os corpos com temperatura maior.32. O princípio de funcionamento de uma geladeira viola a Segunda Lei da Termodinâmica.64. A entropia de um sistema isolado tende sempre a aumentar.
(FMABC/SP-2013.1) - ALTERNATIVA: BDeterminada máquina térmica foi projetada para operar realizando o ciclo de Carnot. Quando em operação, o trabalho útil fornecido pela máquina, a cada ciclo, é de 3200 J. As temperaturas das fontes térmicas são 427°C e 77°C, respectivamente. Nestas condições, a quantidade de calor retirada da fonte quente, a quantidade de calor rejeitada para a fonte fria e o rendimento da máquina térmica são, respectivamente, iguais a:
Adote 4 J = 1 cala) 3900 J, 700 J, 82%*b) 6400 J, 3200 J, 50%c) 3200 J, 6400 J, 50%d) 700 J, 3900 J, 82%e) 1600 J, 3200 J, 50%
(UNICENTRO/PR-2013.1) - ALTERNATIVA: AAssinale a alternativa INCORRETA.*a) Nas transformações naturais, a desordem e a entropia dimi-nuem.b) Durante as transformações reais há sempre uma degradação de energia.c) A termodinâmica só leva em consideração as propriedades ma-croscópicas de um sistema.d) Não podemos determinar a energia interna de um sistema em um determinado estado, mas podemos calcular a variação da energia interna entre dois estados.e) A variação de entropia de um sistema, durante uma transforma-ção adiabática reversível, é nula.
(UFRGS/RS-2013.1) - ALTERNATIVA: CUm projeto propõe a construção de três máquinas térmicas, M1, M2 e M3, que devem operar entre as temperaturas de 250 K e 500 K, ou seja, que tenham rendimento ideal igual a 50%. Em cada ciclo de funcionamento, o calor absorvido por todas é o mesmo: Q = 20 kJ, mas espera-se que cada uma delas realize o trabalho W mostrado na tabela abaixo.
Máquina W
M1 20 kJ
M2 12 kJ
M3 8 kJ
De acordo com a segunda lei da termodinâmica, verifica-se que so-mente é possível a construção da(s) máquina(s)a) M1.b) M2.*c) M3.d) M1 e M2.e) M2 e M3.
VESTIBULARES 2013.2
(UEG/GO-2013.2) - ALTERNATIVA: AUm refrigerador é, em essência, um tipo de máquina térmica que retira calor dos alimentos e envia-o para o meio ambiente. Para que consiga realizar esta tarefa, porém, ele precisa realizar um trabalho através de um gás. Esta máquina térmica se contrapõe ao fato de que o calor*a) sempre flui espontaneamente do corpo mais quente para o corpo mais frio.b) pode ser utilizado para realizar trabalho em líquidos e gases.c) nunca é trocado entre corpos com temperaturas diferentes.d) é energia térmica em trânsito e, por isso, os gases conseguem realizar trabalho.
(UNIFENAS/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: ATrês mols de um gás perfeito realizam um ciclo de Carnot. Sabe-se que, o estado termodinâmico A, possui pressão igual a 5 atm e volume 2 litros; o B, 4 atm e 2,5 litros; o C, 2 atm e 4 litros e o D, 3 atm e 8/3 litros. Assim, com seus conhecimentos, calcule: o trabalho no ciclo, a variação de energia interna e a temperatura no estado C, respectivamente.*a) Positivo, zero e 32,52 K;b) Negativo, positiva e 8 K;c) Zero, zero e 45,52 K;d) Negativo; +50 Joules e 23,25 ºC;e) Positivo; zero e 32,52 ºC.
Volume molar nas condições normais de temperatura e pres-são (CNTP) = 22,4 litros/mol
(PUC/RS-2013.2) - ALTERNATIVA: EUm motor opera com um gás que se comporta conforme a equação geral e de acordo com o ciclo termodinâmico descrito a seguir:
Processo 1-2. O gás, em alta pressão e temperatura, absorve calor de uma fonte quente e se expande em temperatura constante.Nesta etapa, o motor realiza trabalho.
Processo 2-3. O gás libera calor para uma fonte fria, o que reduz a sua pressão. Não há realização de trabalho nesta etapa.
Processo 3-4. O gás é comprimido em temperatura constante, libe- rando calor para uma fonte fria. Nesta etapa, parte do trabalho realizado no processo 1-2 é utilizado pa- ra comprimir o gás.
Processo 4-1. O gás absorve calor de uma fonte quente, o que au- menta a sua pressão. Não há realização de trabalho nesta etapa.
O gráfico que representa corretamente o ciclo descrito é
a)
pres
são
volume
adiabáticas
1
isotermas
2
4 3
d)
pres
são
volume
isotermas2
34
1
b)
pres
são
volume
adiabáticas
2 3
1 4
*e)
pres
são
volume
isotermas
2
1
4
3
c)
pres
são
volume
2
adiabáticas
3
4
1
(CEFET/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: BUm motor de avião com funcionamento a querosene apresenta o seguinte diagrama por ciclo.
MOTOR
8000 J
4000 J
A energia, que faz a máquina funcionar, provém da queima do com-bustível e possui um valor igual a 6,0 × 104 J/kg. A quantidade de querosene consumida em cada ciclo, em kg, éa) 0,070.*b) 0,20.c) 5,0.d) 7,5.e) 15.
(UDESC-2013.2) - ALTERNATIVA: EConsidere as proposições relacionadas à Teoria da Termodinâmica.
I. Em uma expansão isotérmica de um gás ideal, todo calor absorvi-do é completamente convertido em trabalho.
II. Em uma expansão adiabática a densidade e a temperatura de um gás ideal diminuem.
III. A Primeira Lei da Termodinâmica refere-se ao Princípio de Con-servação de Energia.
IV. De acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, uma máquina térmica que opera em ciclo jamais transformará calor integralmente em trabalho, se nenhuma mudança ocorrer no ambiente.
Assinale a alternativa correta:a) Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras.b) Somente as afirmativas I, III e IV são verdadeiras.c) Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras.d) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras.*e) Todas as afirmativas são verdadeiras.
(UEM/PR-2013.2) - RESPOSTA: SOMA = 15 (01+02+04+08)Sobre os conceitos de termodinâmica, assinale o que for correto.01) Estando em um sistema isolado, dois corpos A e B, um com maior temperatura do que o outro, quando colocados em contato, após certo intervalo de tempo, os dois entrarão em equilíbrio térmi-co, isto é, estarão a uma mesma temperatura.02) Em um sistema isolado, a energia total desse sistema permane-ce inalterada.04) Em um sistema isolado, a entropia desse só pode aumentar ou manter-se constante.08) Não é possível realizar um processo em que o único efeito seja retirar certa quantidade de calor de um corpo com temperatura me-nor e transferir para um corpo com temperatura maior.16) A quantidade de calor retirada de uma fonte de calor por uma máquina térmica que opera em ciclos pode ser convertida totalmen-te em trabalho.
(UFPE-2013.2) - ALTERNATIVA: CUma máquina térmica opera em um ciclo de Carnot entre as tem-peraturas absolutas de 300 K e 400 K. Se esta máquina realiza um trabalho de 120 J em cinco ciclos de funcionamento, qual é o calor recebido da fonte quente em cada ciclo?a) 25 J d) 102 Jb) 64 J e) 112 J*c) 96 J
(UFSJ/MG-2013.2) - ALTERNATIVA: APretende-se analisar o funcionamento de uma certa máquina térmi-ca e, para isso, têm-se as seguintes informações: opera em ciclo de Carnot e as temperaturas de suas fontes quente e fria são, respecti-vamente, 327 ºC e 27 ºC.Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que o rendi-mento dessa Máquina Térmica é de*a) 50%. c) 92%.b) 82%. d) 100%.
(UFT/TO-2013.2) - ALTERNATIVA: CA figura abaixo representa um diagrama p × V simplificado do ciclo de funcionamento de um motor de combustão interna.
p
V
4
1
32
Tendo como base a figura, para que o rendimento máximo deste motor seja de 32% é necessário que:a) V2 = 0,68V1
b) p1 = 0,68 p2
*c) V2 = 0,68V3
d) p3 = 0,68p4
e) V3 = 0,68V4
(IF/GO-2013.2) - ALTERNATIVA: ATendo assistido a um desenho animado no qual o personagem deixa a geladeira aberta por um bom tempo e sua casa congela, um garoto resolve realizar um experimento motivado meramente por curiosi-dade científica e resolve fazer uma grande “arte” com seu freezer para verificar a veracidade do que viu no seu desenho favorito. Tal experimento consiste em deixar o freezer de sua cozinha ligado em potência máxima, aberto por um final de semana inteiro, enquanto ele e sua família viajam. Quando retornam, o garoto espera que ao menos a cozinha de sua casa esteja congelada. Considere que as trocas de calor entre o ambiente interno e externo dessa cozinha possam ser desprezadas, que o freezer funcionou perfeitamente bem nesse período e que as leis da termodinâmica não foram igno-radas, o garoto provavelmente constatará com seu experimento que seu desenho favorito está*a) incorreto e a temperatura interna da cozinha estará mais elevada do que estava no início da experiência.b) correto e a cozinha será encontrada totalmente congelada.c) incorreto, pois a cozinha estará apenas levemente mais fria do que estava no início da experiência.d) incorreto, pois apenas o interior do freezer se congelará.e) as leis da termodinâmica não se aplicam a essa situação.
![[pesquisa] Banco de questões de vestibulares com gabarito sobre a Roma Antiga](https://img.document.onl/doc/110x75/5571fca6497959916997abbd/pesquisa-banco-de-questoes-de-vestibulares-com-gabarito-sobre-a-roma-antiga.jpg)
