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1. Um cilindro com pistão, contendo uma amostra de gás ideal, comprime a amostra de
maneira que a temperatura, tanto do cilindro com pistão quanto da amostra de gás ideal, não
varia. O valor absoluto do trabalho realizado nessa compressão é de 400 J. Sobre o exposto,
assinale o que for correto.
01) O trabalho é positivo, pois foi realizado sobre o gás.
02) A transformação é denominada adiabática.
04) A energia interna do gás aumentou, pois este teve seu volume diminuído.
08) O gás ideal cedeu uma certa quantidade de calor à vizinhança.
16) A quantidade de calor envolvida na compressão de gás foi de 200 J.
2. No alto de uma montanha a 8 ºC, um cilindro munido de um êmbolo móvel de peso
desprezível possui 1 litro de ar no seu interior. Ao levá-lo ao pé da montanha, cuja pressão é
3
de 1 atmosfera, o volume do cilindro se reduz a 900 cm e sua temperatura se eleva em 6 ºC. A
pressão no alto da montanha é aproximadamente, em atm, de
a) 0,66.
b) 0,77.
c) 0,88.
d) 0,99.
e) 1,08.
3. Uma pessoa que deseja beber água fresca, mistura duas porções, de 150 ml cada; uma, à
temperatura de 5 ºC, e a outra à temperatura de 31 ºC. Após algum tempo, ela verifica que a
temperatura da mistura é de 16 ºC. Determine o módulo da quantidade de calor que é cedido
para o ambiente (sala mais copo). Expresse sua resposta em unidades de 102 calorias.
4. A utilização do termômetro, para a avaliação da temperatura de um determinado corpo, é
possível porque, após algum tempo de contato entre eles, ambos adquirem a mesma
temperatura.
Neste caso, é válido dizer que eles atingem a (o)
a) equilíbrio térmico.
b) ponto de condensação.
c) coeficiente de dilatação máximo.
d) mesma capacidade térmica.
e) mesmo calor específico.
5. Um estudante precisa de três litros de água a temperatura de 37 ºC. Ele já dispõe de dois
litros de água a 17 ºC. A que temperatura, em ºC, ele deve aquecer o litro de água a ser
misturado com o volume já disponível? Considere a existência de trocas térmicas apenas entre
os volumes de água na mistura.
6. Ao se colocar gelo em um copo com água, verifica-se que a água resfria. Esse fenômeno é
explicado pelo fato do(a)
a) gelo liberar calor para água.
b) gelo ceder energia para água.
c) água ceder calor para o gelo.
d) água absorver energia do gelo.
7. O gráfico mostra como varia a temperatura em função do tempo de aquecimento de um
liquido, inicialmente a 20ºC.
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A partir da análise desse gráfico, pode-se concluir que o líquido
a) entra em ebulição a uma temperatura de 80ºC.
b) inicia a vaporização a uma temperatura de 60ºC.
c) transforma-se em gás a uma temperatura de 20ºC.
d) permanece como liquido a uma temperatura de 70ºC.
8. Uma amostra de uma substância encontra-se, inicialmente, no estado sólido na
temperatura T0 . Passa, então, a receber calor até atingir a temperatura final Tf , quando toda a
amostra já se transformou em vapor.
O gráfico abaixo representa a variação da temperatura T da amostra em função da quantidade
de calor Q por ela recebida.
Considere as seguintes afirmações, referentes ao gráfico.
I. T1 e T2 são, respectivamente, as temperaturas de fusão e de vaporização da substância.
II. No intervalo X, coexistem os estados sólido e líquido da substância.
III. No intervalo Y, coexistem os estados sólido, líquido e gasoso da substância.
Quais estão corretas?
a) Apenas I.
b) Apenas II.
c) Apenas III.
d) Apenas I e II.
e) I, II e III.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Em abril de 2010, erupções vulcânicas na Islândia paralisaram aeroportos em vários países da
Europa. Além do risco da falta de visibilidade, as cinzas dos vulcões podem afetar os motores
dos aviões, pois contêm materiais que se fixam nas pás de saída, causando problemas no
funcionamento do motor a jato.
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0
9. Considere que o calor específico de um material presente nas cinzas seja c = 0,8 J/g C .
0
Supondo que esse material entra na turbina a −20 C, a energia cedida a uma massa m = 5g do
0
material para que ele atinja uma temperatura de 880 C é igual a
a) 220 J.
b) 1000 J.
c) 4600 J.
d) 3600 J.
10. No diagrama PV, a seguir, está representada uma série de processos termodinâmicos. No
processo ab, 250 J de calor são fornecidos ao sistema, e, no processo bd, 600 J de calor são
fornecidos ao sistema.
Analise as afirmações que se seguem.
I. O trabalho realizado no processo ab é nulo.
II. A variação de energia interna no processo ab é 320 J.
III. A variação de energia interna no processo abd é 610 J.
IV. A variação de energia interna no processo acd é 560 J.
É CORRETO afirmar que apenas as(a) afirmações(ão)
a) II e IV estão corretas.
b) IV está correta.
c) I e III estão corretas.
d) III e IV estão corretas.
e) II e III estão corretas.
11. Um gás ideal possui, inicialmente, volume V0 e encontra-se sob uma pressão p0. O gás
passa por uma transformação isotérmica, ao final da qual o seu volume torna-se igual a V0/2.
Em seguida, o gás passa por uma transformação isobárica, após a qual seu volume é 2V0.
Denotando a temperatura absoluta inicial do gás por T0, a sua temperatura absoluta ao final
das duas transformações é igual a:
a) T0/4
b) T0/2
c) T0
d) 2T0
e) 4T0
12. Uma barra de alumínio de 400 g recebe 4 400 cal de uma fonte de calor. Sabendo que a
temperatura inicial do bloco é 20°C e que o calor e specífico do alumínio é 0,22 cal/g · °C,
podemos afirmar que a temperatura final da barra, em graus Celsius, será
a) 10.
b) 40.
c) 50.
d) 70.
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e) 90.
o
13. Uma quantidade de água líquida de massa m = 200 g, a uma temperatura de 30 C , é
o
colocada em uma calorímetro junto a 150 g de gelo a 0 C . Após atingir o equilíbrio, dado que o
o
calor específico da água é ca = 1,0 cal/(g . C ) e o calor latente de fusão do gelo é L = 80 cal/g,
calcule a temperatura final da mistura gelo + água.
o
a) 10 C
o
b) 15 C
o
c) 0 C
o
d) 30 C
o
e) 60 C
14. Considere estas informações:
• a temperaturas muito baixas, a água está sempre na fase sólida;
• aumentando-se a pressão, a temperatura de fusão da água diminui.
Assinale a alternativa em que o diagrama de fases pressão versus temperatura para a água
está de acordo com essas informações.
a)
b)
c)
d)
15. Quando aquecemos água em nossas casas utilizando um recipiente aberto, sua
temperatura nunca ultrapassa os 100 ºC. Isso ocorre porque:
a) ao atingir essa temperatura, a água perde sua capacidade de absorver calor.
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b) ao atingir essa temperatura, a água passa a perder exatamente a mesma quantidade de
calor que está recebendo, mantendo assim sua temperatura constante.
c) as mudanças de fase ocorrem à temperatura constante.
d) ao atingir essa temperatura, a água começa a expelir o oxigênio e outros gases nela
dissolvidos.
16. O gráfico a seguir mostra a variação do volume de um gás perfeito, em função da
5
2
temperatura. A transformação entre os estados A e B ocorre à pressão constante de 10 N/m ,
e a energia interna do gás aumenta em 1000 J. Durante a transformação entre os estados B e
C, o gás recebe calor.
Calcule:
a) a quantidade de calor recebida pelo gás entre os estados A e B;
b) o trabalho realizado sobre o gás entre os estados B e C;
c) o valor da pressão do gás no estado C.
17. Com o objetivo de economizar energia, um morador instalou no telhado de sua residência
8
um coletor solar com capacidade de 1,2 x 10 cal/dia. Toda essa energia foi utilizada para
3
aquecer 2,0 x 10 L de água armazenada em um reservatório termicamente isolado. De acordo
com estes dados, a variação da temperatura da água (em graus Celsius) ao final de um dia é
de:
Dados:
Calor específico da água ca = 1,0 cal/g °C
3
Densidade da água da = 1,0 g/cm
a) 1,2
b) 6,0
c) 12,0
d) 60,0
e) 120,0
18. Um recipiente de vidro está completamente cheio de um determinado líquido. O conjunto
é aquecido fazendo com que transborde um pouco desse líquido. A quantidade de líquido
transbordado representa a dilatação:
a) do líquido, apenas.
b) do líquido menos a dilatação do recipiente.
c) do recipiente, apenas.
d) do recipiente mais a dilatação do líquido.
19. Em uma transformação termodinâmica sofrida por uma amostra de gás ideal, o volume e
a temperatura absoluta variam como indica o gráfico a seguir, enquanto a pressão se mantém
2
igual a 20 N/m .
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Sabendo-se que nessa transformação o gás absorve 250 J de calor, pode-se afirmar que a
variação de sua energia interna é de
a) 100 J.
b) 150 J.
c) 250 J.
d) 350 J.
e) 400 J.
20. O gráfico mostra a quantidade de calor Q recebida por um corpo de 100g, em função de
°
sua temperatura t. O calor específico do material de que é feito o corpo, em cal/g C, vale:
a) 0,20
b) 0,08
c) 0,38
d) 0,30
°
21. Numa garrafa térmica há 100 g de leite à temperatura de 90 C. Nessa garrafa são
°
adicionados 20 g de café solúvel à temperatura de 20 C. O calor específico do café vale 0,5
°
°
cal/(g C) e o do leite vale 0,6 cal/(g C). A temperatura final do café com leite é de:
°
a) 80 C.
°
b) 42 C.
°
c) 50 C.
°
d) 60 C.
°
e) 67 C.
22. Quando aumentamos a temperatura dos sólidos e dos líquidos, normalmente seus
volumes aumentam. Entretanto, algumas substâncias apresentam um comportamento
anômalo, como é o caso da água, mostrado no gráfico a seguir. Assinale a afirmativa
CORRETA.
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°
a) O volume da água aumenta e sua densidade diminui, quando ela é resfriada abaixo de 4 C.
°
°
b) Entre 4 C e 0 C, a diminuição de temperatura faz com que a água se torne mais densa.
°
c) Quando a água é aquecida, a partir de 4 C sua densidade e seu volume aumentam.
°
d) Quando a água está a 4 C, ela apresenta a sua menor densidade.
°
23. Devido a um resfriado, um homem de 80 kg tem temperatura do corpo igual a 39 C ao
°
invés da temperatura normal de 37 C. Supondo que o corpo humano seja constituído
basicamente de água, qual a quantidade de calor produzida pelo corpo para causar este
aumento de temperatura?
°
Calor específico da água = 1 cal/g C.
24. Enquanto se expande, um gás recebe o calor Q=100J e realiza o trabalho W=70J. Ao final
do processo, podemos afirmar que a energia interna do gás
a) aumentou 170 J.
b) aumentou 100 J.
c) aumentou 30 J.
d) diminuiu 70 J.
e) diminuiu 30 J.
25. Qual é a variação de energia interna de um gás ideal sobre o qual é realizado um trabalho
de 80J durante uma compressão isotérmica?
a) 80J
b) 40J
c) Zero
d) - 40J
e) - 80J
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Gabarito:
Resposta da questão 1:
08.
01) Incorreta. Pela convenção de sinais da 1ª lei da termodinâmica, quando se realiza trabalho
(W) sobre o gás, esse trabalho é negativo (W = –400 J).
02) Incorreta. A temperatura é constante, portanto, a transformação é isotérmica.
04) Incorreta. A energia interna é função exclusiva da temperatura. Se a transformação é
isotérmica a energia interna é constante ( ∆U = 0).
08) Correta. Da 1ª lei da termodinâmica:
∆U = Q − W ⇒ 0 = Q − W ⇒ Q = W = −400 J. Como o sinal do calor é negativo, de
acordo com a convenção de sinais, o gás cedeu calor à vizinhança.
16) Incorreta. De acordo com o exposto na afirmativa anterior: Q = –400 J.
Resposta da questão 2:
[C]
3
Dados: T1 = 8 °C = 281 K; V1 = 1 L; P2 = 1 atm; V2 = 900 cm = 0,9 L; T2 = T1 + 6 = 287 K.
Considerando o ar com gás ideal, pela equação geral dos gases ideais:
P1 V1 P2 V2
P1 (1) 1( 0,9 )
252,9
=
⇒
=
⇒ P1 =
⇒
T1
T2
281
287
287
P1 = 0,88 atm.
Resposta da questão 3:
Q = 0 → mc∆θ1 + mc∆θ2 − Qcedido = 0
∑
150 × 1× (16 − 5) + 150 × 1(16 − 31) − Qcedido = 0
1650 − 2250 − Qcedido = 0 → Qcedido = 600cal = 6 × 102 cal
Portanto, a quantidade de calor cedido, em 102 calorias, é igual a 6.
Resposta da questão 4:
[A]
Quando dois corpos entram em contato há um fluxo de calor do mais quente para o mais frio
até que as temperaturas se igualem atingindo o equilíbrio térmico.
Resposta da questão 5:
Dados: C1 = 2C; C2 = C; T1 = 17 ÷C; T = 37 ÷C.
Como o sistema ‫ י‬termicamente isolado:
Q1 + Q2 = 0 ⇒ C1 ( T − T1 ) + C2 ( T − T2 ) = 0 ⇒ 2C ( 37 − 17 ) + C ( 37 − T ) = 0 ⇒
40 = 37 − T ⇒ T = 77 ºC.
Resposta da questão 6:
[C]
Pela diferença de temperaturas, ocorre um fluxo de calor da água para o gelo.
Resposta da questão 7:
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[B]
Observe o gráfico e confirme a resposta.
Resposta da questão 8:
[D]
O gráfico abaixo esclarece a questão
Resposta da questão 9:
[D]
Dados: m = 5 g; c = 0,8 J/g·°C; ∆θ = [880 – (-20)] = 900 °C.
Da equação fundamental da calorimetria:
Q = m c ∆θ = (5) (0,8) (900) ⇒ Q = 3.600 J.
Resposta da questão 10:
[C]
Processo AB:
Qab = 250J
Processo isométrico → Wab = 0
∆U = Q − W → ∆Uab = 250 − 0 = 250J
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Processo BD:
Qbd = 600J
Processo isobárico → Wbd = p.∆V = 8 × 10 4 × 3 × 10 −3 = 240J
∆U = Q − W → ∆Ubd = 600 − 240 = 360J
Processo ABD:
∆Uabd = ∆Uab + ∆Ubd = 250 + 360 = 610J
Processo ACD:
A variação da energia interna entre dois estados não depende da evolução. Portanto:
∆Uacd = ∆Uabd = 610J
Resposta da questão 11:
[E]
Dados: Estado inicial → p = p0; V = V0 e T = T0.
1ª Transformação → Isotérmica: T1 = T0 e V1 =
V0
2
.
V
p1 0
p1V1 p0 V0
2 = p0 V0 ⇒ p1 = p ⇒ p = 2p .
=
⇒
0
1
0
T1
T0
T0
T0
2
2ª Transformação → Isobárica: p2 = p1; V2 = 2 V0.
V0
p1 2V0 p1 2
p2 V2 p1V1
2
1
=
⇒
=
⇒
=
⇒
T2
T1
T2
T0
T2 2T0
T2 = 4T0.
Resposta da questão 12:
[D]
Dados: m = 400 g; Q = 4.400 cal; c = 0,22 cal/g·°C; T0 = 20 °C.
Q = m c (T – T0) ⇒ T − T0 =
Q
mc
⇒ T − 20 =
4.400
⇒ T – 20 = 50 ⇒ T = 70 °C.
400 × 0,22
Resposta da questão 13:
[C]
Dados: mág = 200 g; mgelo = 150 g; T0 = 30 °C; cág = 1 cal/g.°C; Lgelo = 80 cal/g.
Nesse tipo de problema, envolvendo gelo e água, precisamos sempre verificar se, no equilíbrio
térmico, sobra gelo ou se há fusão total. Para isso, temos que comparar o calor latente
necessário para fusão do gelo (Qgelo) com o calor sensível liberado pela água (Qágua) até 0 °C.
Assim:
Qgelo = mgelo Lgelo = 150 (80) ⇒ Qgelo = 12.000 cal.
Qágua = mág cág ∆T = 200 (1) (0 – 30) ⇒ Qágua = – 6.000 cal ( o sinal negativo indica apenas que
houve liberação de calor)
Comparando essas quantidades de calor (em módulo), verificamos que a quantidade de calor
necessária para fundir o gelo (12.000 cal) é menor que a quantidade de calor liberada pela
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água (6.000 cal → apenas metade da necessária). Portanto, apenas metade da massa de gelo
se funde e a temperatura de equilíbrio térmico é 0 °C.
Resposta da questão 14:
[D]
De imediato eliminamos as opções a) e b), pois a baixas temperaturas a água está na fase
gasosa. A opção c) apresenta aumento de temperatura de fusão com o aumento de pressão.
Abaixo mostramos a coerência da opção d) com o enunciado: pA > pB ⇒ TA < TB
Resposta da questão 15:
[C]
A temperatura de mudança de fase de uma substância pura e cristalina depende
exclusivamente da pressão. No caso da água, a temperatura de vaporização é 100 °C. Atingida
essa temperatura, todo calor absorvido é usado para mudança de fase. Se colocarmos a água
numa panela de pressão ele irá ferver a uma temperatura constante maior que 100 °C,
dependendo da pressão interna da panela.
Resposta da questão 16:
5
-4
Q = W + ∆U = p.∆V + 1000 = 10 .(70 – 20).10 + 1000 = 500 + 1000 = 1500 J
W = 0, pois não há variação de volume
Pela lei geral dos gases → p.V/T = constante. Como o volume é constante (processo
isocórico)
105
p
p/T = constante →
=
→ p = 2.105 N/m2
350 700
Resposta da questão 17:
[D]
Dados:
3
Calor específico da água: ca = 1,0 cal/g °C; Densidade da água: d a = 1,0 g/cm ; Volume de
3
6
3
água: V = 2 × 10 L = 2 × 10 cm .
Calculemos a massa de água:
m
6
⇒ m = dV = 1(2 × 106 ) = 2 × 10 g.
V
Da equação do calor sensível:
d=
Q = m c ∆T ⇒ ∆T =
Q
1,2 × 108
=
⇒ ∆T = 60 °C
mc 2 × 10 6 × 1
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Resposta da questão 18:
[B]
Resposta da questão 19:
[B]
Resposta da questão 20:
[A]
Resposta da questão 21:
[A]
Como é uma troca de calor: Qcafe + Qleite = 0
m.c∆T + m.c.∆T = 0
20.0,5.(T - 20) + 100.0,6.(T - 90) = 0
10.(T - 20) + 60.(T - 90) = 0
T - 20 + 6.T - 540 = 0
7.T - 560 = 0
°
T = 560/7 = 80 C
Resposta da questão 22:
[A]
Resposta da questão 23:
∆Q = 160.000 cal
Resposta da questão 24:
[C]
Resposta da questão 25:
[C]
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Resumo das questões selecionadas nesta atividade
Data de elaboração:
Nome do arquivo:
11/11/2012 às 14:59
Kilder Revisão
Legenda:
Q/Prova = número da questão na prova
Q/DB = número da questão no banco de dados do SuperPro®
Q/prova
Q/DB
Matéria
Fonte
Tipo
1 ................. 110473 ............ Física ................. Uem/2012 ............................... Somatória
2 ................. 102033 ............ Física ................. Ifsp/2011 ................................. Múltipla escolha
3 ................. 105929 ............ Física ................. Ufpe/2011 ............................... Analítica
4 ................. 106623 ............ Física ................. Espcex (Aman)/2011 .............. Múltipla escolha
5 ................. 107421 ............ Física ................. Ufpe/2011 ............................... Analítica
6 ................. 104777 ............ Física ................. G1 - cftmg/2011 ...................... Múltipla escolha
7 ................. 104849 ............ Física ................. G1 - cftmg/2011 ...................... Múltipla escolha
8 ................. 105389 ............ Física ................. Ufrgs/2011 .............................. Múltipla escolha
9 ................. 100778 ............ Física ................. Unicamp/2011 ........................ Múltipla escolha
10 ............... 94546 .............. Física ................. Upe/2010 ................................ Múltipla escolha
11 ............... 93882 .............. Física ................. Ufal/2010 ................................ Múltipla escolha
12 ............... 95751 .............. Física ................. G1 - cps/2010 ......................... Múltipla escolha
13 ............... 93005 .............. Física ................. Pucrj/2010 .............................. Múltipla escolha
14 ............... 90241 .............. Física ................. Ufmg/2010 .............................. Múltipla escolha
15 ............... 91684 .............. Física ................. Pucmg/2010 ........................... Múltipla escolha
16 ............... 84926 .............. Física ................. Udesc/2009 ............................ Analítica
17 ............... 90331 .............. Física ................. Ufg/2009 ................................. Múltipla escolha
18 ............... 74748 .............. Física ................. Pucmg/2007 ........................... Múltipla escolha
19 ............... 67089 .............. Física ................. Ufrgs/2006 .............................. Múltipla escolha
20 ............... 80392 .............. Física ................. Pucmg/2006 ........................... Múltipla escolha
21 ............... 62397 .............. Física ................. Ufpr/2006 ................................ Múltipla escolha
22 ............... 50507 .............. Física ................. Pucmg/2003 ........................... Múltipla escolha
23 ............... 42912 .............. Física ................. Puc-rio/2000 ........................... Analítica
24 ............... 25450 .............. Física ................. Ufrgs/1998 .............................. Múltipla escolha
25 ............... 21782 .............. Física ................. Unirio/1997 ............................. Múltipla escolha
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