CONCURSO PÚBLICO
GRUPO
MAGISTÉRIO
Reservado ao CEFET-RN
TERMODINÂMICA
14/MAIO/2006
; Use apenas caneta esferográfica azul ou preta.
; Escreva o seu nome e o número do seu CPF no espaço indicado nesta folha.
; Confira, com máxima atenção, a prova, observando se há defeito(s) de encadernação e/ou impressão que
venha(m) dificultar a sua leitura.
; Em havendo falhas dirija-se ao fiscal responsável dentro do prazo destinado previamente.
; Assine esta folha e o seu cartão de respostas.
; A prova terá duração máxima de quatro horas.
Boa sorte!
CONCURSO PÚBLICO
GRUPO
MAGISTÉRIO
Reservado ao CEFET-RN
TERMODINÂMICA
Nome
Assinatura
CPF
_ _ _._ _ _._ _ _-_ _
CONCURSO PÚBLICO – TERMODINÂMICA
CEFET/RN – 2006
Constantes e fatores de conversão
usadas nesta prova
Constante de Boltzmann: k = 1,38 x 10-23 J/K
Constante universal dos gases: R= 8,31 J/mol.K
Cal/Joule = 4.18
1 atm = 101,3 kPa
4. Uma lamparina de rendimento de 40% consome 3,0
g/min de álcool. O tempo necessário para aquecer 1,5
litro de água de 10ºC até o ponto de ebulição (100ºC) é:
O calor de combustão do álcool é 29,4 MJ/kg.
a) 23 min
b) 35 min
1. Uma bala de chumbo com temperatura de 27ºC se
c) 55 min
derrete como resultado de um impacto. A velocidade da
d) 16 min
bala - considerando que toda energia cinética é
convertida em energia interna da bala e do obstáculo,
5. Uma
usina
termoelétrica
consome
400g
de
um
sendo 80% convertida em energia interna da bala - é
combustível ideal para gerar 1kWh de energia elétrica.
aproximadamente.
Encontre o rendimento da usina considerando que o
A temperatura de fusão do chumbo é 327ºC, o calor
calor de combustão de combustível é de 29,4 MJ/kg.
latente de fusão é 21KJ/kg e o calor específico do
a) 26,7 %
chumbo é 0,125 kJ/kg.K
b) 18,8 %
a) 250 m/s
c) 30,7%
b) 380 m/s
d) 36,7 %
c) 600 m/s
d) 720 m/s
6. Um freezer tem coeficiente de desempenho igual a 5. Se
a temperatura no interior do freezer é -20ºC, a
2. A potência desenvolvida pelo motor de um avião a 900
temperatura
na
qual
km/h é de 30 KW. Em uma distância de 10km, 8kg de
Suponha um sistema ideal.
combustível são consumidos. O poder calorífico do
a) 304K
combustível é 46MJ/kg. Encontre o rendimento do
b) 295K
motor.
c) 285K
a) 40,5 %
d) 253K
ele
libera
calor
é:
b) 32,5 %
c) 28,3 %
7. Um motor a vapor, operando entre a temperatura de
d) 25,0 %
caldeira de 220ºC e a temperatura do condensador de
35ºC, produz uma potência de 8hp (1hp=746W) e o seu
3. O consumo de um combustível, cujo calor de combustão
rendimento é 30% do rendimento da máquina de Carnot
é 44MJ/kg, para uma hora de operação de um motor
operando entre estes limites de temperatura. Portanto,
que tem potência de 1kW se seu rendimento for de 30%
a quantidade de calorias absorvidas a cada segundo
é aproximadamente:
pela caldeira e a quantidade se calorias liberadas por
a) 364 g
segundo pelo condensador são, respectivamente,
b) 183 g
a) 1,27 kcal/s e 3,11kcal/s.
c) 274 g
b) 12,7kcal/s e 11,3kcal/s.
d) 85 g
TERMODINÂMICA - 1
CONCURSO PÚBLICO – TERMODINÂMICA
CEFET/RN – 2006
c) 2100Kcal/s e 735kcal/s.
d) 2100kcal/s e 1365kcal/s.
8. O calor específico do chumbo é 0,030 cal/gºC. 300
12. Uma escala de aço está calibrada a 20ºC. Em um dia
frio, quando a temperatura é -15ºC, a percentagem de
erro da escala será:
gramas de chumbo aquecido a 100ºC são misturados a
a) -0,12 %
100g de água a 70ºC. Tem-se, assim, a temperatura
b) -0,042 %
final da mistura é, aproximadamente:
c) -1,2 %
a) 86, 5ºC
d) -2,1 %
b) 79, 5ºC
c) 74, 5ºC
d) 72, 5ºC
13. A temperatura no espaço exterior é cerca de 3k.
A
velocidade média quadrática de um próton no espaço é:
-27
(dado: mp = 1,67 x 10
9. Para processos a volume constante a capacidade
a) 520 m/s
térmica do gás A é maior que a capacidade térmica do
b) 272 m/s
gás B. Concluímos que, quando ambos absorvem a
c) 1250 m/s
mesma energia em forma de calor a volume constante,
d) 2350 m/s
kg)
a) a energia interna de A aumenta mais que a de B
b) a energia interna de B aumenta mais que a de A
c) a temperatura de B aumenta mais que a
temperatura de A
d) a temperatura de A aumenta mais que a
temperatura de B
14. Termômetros de gás a volume constante, usando gases
diferentes, indicam todos a mesma temperatura quando
em contato com o mesmo objeto se:
a) os volumes forem os mesmos.
b) as pressões forem todas extremamente altas.
c) as pressões forem as mesmas.
10. A variação de entropia é zero para:
a) processos isotérmicos reversíveis
d) a concentração de partículas forem extremamente
pequenas
b) processos reversíveis durante os quais é realizado
trabalho
c) todos os processos adiabáticos
d) processos adiabáticos reversíveis
15. Um grama de água destilada a 4°C:
a) irá diminuir ligeiramente de volume quando
aquecida até 6°C
b) irá diminuir ligeiramente seu peso quando aquecida
11. Dois quartos idênticos em uma casa são conectados por
uma abertura de porta. As temperaturas dos dois são
mantidas a valores diferentes. O quarto que contém
mais ar é aquele
a) com temperatura mais baixa.
até 6°C
c) irá aumentar ligeiramente de volume quando
aquecida até 6°C
d) irá aumentar ligeiramente seu peso quando
aquecida até 6°C
b) com pressão mais baixa.
c) sempre terão a mesma quantidade de gás.
d) a com temperatura mais alta.
TERMODINÂMICA - 2
CONCURSO PÚBLICO – TERMODINÂMICA
CEFET/RN – 2006
16. N moléculas de um gás ideal monoatômico estão em
equilíbrio térmico com o mesmo número de moléculas
de um gás ideal diatômico. O equilíbrio térmico é
mantido quando a temperatura é elevada um ∆T
qualquer. Encontre a relação entre as energias internas
dos gases Edia / Emon.
a) 3/5
b) 1
c) 5/3
a)
b)
c)
d)
d) 1/2
1470 J; 37,4 %
550 J; 40,5 %
550 J; 37,4 %
918 J; 62,5 %
17. Uma certa quantidade de um gás ideal é comprimida
até metade de seu volume inicial. O processo pode ser
adiabático, isotérmico ou isobárico.
Uma maior
20. A reação de fusão nuclear ocorrerá em um gás de
núcleos deutério quando esses núcleos tiverem uma
quantidade de trabalho é requerida se o processo for:
energia cinética média de 0,27 Mev.
a) Isotérmico
para que a reação de fusão ocorra com o deutério, é
b) Isobárico
cerca de:
( dado: 1 eV = 1, 6 x 10
c) Adiabático
d) Adiabático ou isotérmico (ambos requerem o mesmo
trabalho; isobárico requer menos).
18. A força exercida sobre as paredes de um vaso por um
gás em seu interior deve-se:
A temperatura,
-19
J)
9
a) 5, 57 x 10 K
b) 3, 32 x 109 K
c) 4, 28 x 106 K
d) 1, 26 x 106 K
21. Use R = 8.2 × 10–5 m3 × atm/mol.K e NA = 6.02 × 1023
a) à colisões elásticas entre as moléculas de gás.
mol–1. O número aproximado de moléculas de ar em um
b) à força repulsiva entre as moléculas de gás.
volume de 1 m3 à temperatura e pressão normais é:
c) à pequena perda de velocidade média da molécula
a) 450
do gás depois da colisão com a parede.
d) à variação de momento da molécula do gás devido
à colisão com a parede.
19. Um mol de um gás ideal monoatômico percorre o ciclo
reversível mostrado na figura a seguir. O processo bc é
uma expansão adiabática, com pb= 10,0 atm. e Vb =
1.00 x 10-3 m3 O trabalho realizado durante todo o
processo e a eficiência do ciclo são respectivamente:
b) 2,5 × 1025
c) 2,7 × 1026
d) 5,4 × 1026
22. O “Princípio da Eqüipartição da Energia” estabelece
que a energia interna de um gás é partilhada
igualmente:
a) entre energia cinética e potencial.
b) entre as moléculas
c) entre os graus de liberdade relevantes.
d) entre as energias cinéticas de translação e de
vibração
TERMODINÂMICA - 3
CONCURSO PÚBLICO – TERMODINÂMICA
CEFET/RN – 2006
23. O número de graus de liberdade de uma molécula
27. Uma bomba de calor perfeitamente reversível fornece
diatômica rígida é:
calor a um edifício para manter sua temperatura a 27ºC.
a) 3
O reservatório frio é um rio a 7ºC. Se o trabalho é
b) 4
fornecido para a bomba a uma taxa de 1KW, a que taxa
c) 5
a bomba fornece calor ao edifício?
d) 6
a) 3, 85 kW
b) 15, 0 kW
24. A temperatura de um gás está mais diretamente ligada:
c) 1, 35 kW
a) à energia total de suas moléculas.
d) 1, 07 kW
b) ao tamanho de suas moléculas.
c) à energia potencial de suas moléculas.
28. Em uma cozinha termicamente isolada, um refrigerador
d) à energia cinética de translação de suas moléculas.
comum é ligado e sua porta deixada aberta. A
temperatura da cozinha:
25. Classifique da menor para a maior, as variações de
entropia de uma panela de água sobre uma chapa
quente, quando a temperatura da água:
1.
aumenta de 20° para 30°C
2.
aumenta de 30° para 40°C
3.
aumenta de 40° para 45°C
4.
aumenta de 80° para 85°C
a) permanece a mesma de acordo com a primeira lei
da termodinâmica.
b) diminui de acordo com a primeira lei da
termodinâmica.
c) aumenta de acordo com a segunda lei da
termodinâmica.
d) aumenta de acordo com a primeira lei da
a) 1, 2, 3, 4
termodinâmica.
b) 4, 3, 2, 1
c) 1 e 2 empates, depois 3 e 4 empates
29. Uma máquina térmica de Carnot opera entre uma fonte
d) 3 e 4 empates, depois 1 e 2 empates
fria a uma temperatura TF e uma fonte quente a uma
temperatura TQ. Você deseja aumentar o rendimento
26. Um inventor sugere que uma casa pode ser aquecida
dessa
máquina.
Das
mudanças
seguintes,
qual
usando-se um refrigerador para retirar energia sob a
resultaria em um maior aumento na eficiência da
forma de calor a partir do solo e colocá-lo dentro da
máquina? O valor de ∆T é o mesmo em todas as
casa. Ele afirma que a energia fornecida a casa pode
mudanças.
exceder
a) Abaixar a temperatura da fonte fria de ∆T.
o trabalho
necessário
para
funcionar
o
refrigerador. Isso:
b) Elevar a temperatura da fonte fria de ∆T.
a) é impossível de acordo com a primeira lei.
c) Abaixar a temperatura da fonte quente de ∆T.
b) é impossível de acordo com a segunda lei.
c) é impossível, pois o calor flui da casa (quente) para
d) Abaixar a temperatura da fonte fria de ½.∆T e elevar
a temperatura da fonte quente de ½.∆T.
o chão (frio).
d) é possível.
TERMODINÂMICA - 4
CONCURSO PÚBLICO – TERMODINÂMICA
CEFET/RN – 2006
y(x,t) = ymsen(kx – ωt –φ ).
30. Uma máquina térmica, que, em cada ciclo, realizasse
trabalho positivo e liberasse energia em forma de calor
No tempo t = 0 o ponto em x= o tem deslocamento 0
sem nenhum consumo de energia violaria:
(zero) e está movendo-se na direção positiva de. A
a) a primeira lei da termodinâmica
constante de fase φ é:
b) a segunda lei da termodinâmica
a) 135°
c) a terceira lei da termodinâmica
b) 90°
d) a lei da eqüipartição da energia
c) 180°
d) 45°
31. Uma máquina térmica opera entre um reservatório
quente de temperatura TA e um reservatório frio de
35. Ondas senoidais se propagam em quatro cordas
temperatura TB. Seu rendimento é dado por 1- (TB / TA):
idênticas. Três das cordas estão sujeitas à mesma
a) apenas se a substância de trabalho for um gás
tensão, mas a quarta sofre uma tensão diferente. Use a
ideal.
forma matemática das ondas, mostradas abaixo, para
b) apenas se a máquina for reversível.
identificar a corda com tensão diferente. Nas equações
c) apenas se a máquina for quasi-estática.
abaixo x e y são medidos em centímetros e t em
d) para qualquer máquina térmica.
segundos.
a) y(x,t) = (2 cm) sen (4x – 10t)
32. Um motor de Carnot é projetado para operar entre 480 e
b) y(x,t) = (2 cm) sen (2x – 4t)
300K. Considerando que a máquina realmente produz
c) y(x,t) = (2 cm) sen (6x – 12t)
1,2 kJ de energia mecânica por kcal de calor absorvido,
d) y(x,t) = (2 cm) sen (8x – 16t)
compare o rendimento real com o rendimento teórico
máximo.
a) 3/2 do rendimento máximo
36. Uma corda carrega uma onda senoidal de amplitude
b) ¾ do rendimento máximo
2,0cm e freqüência 100Hz. A velocidade máxima de
c) 1/2 do rendimento máximo
qualquer ponto da corda é:
d) ¼ do rendimento máximo
a) 4.0 m/s
b) 6.3 m/s
33. Uma onda é descrita por y(x,t) = 0.1 sen(3x + 10t), onde
c) 13 m/s
x está em metros, y em centímetros e t em segundos. O
d) 2.0 m/s
comprimento de onda é:
a) 3π m
b) 6π m
c) 0.1 cm
d) 2π/3 m
34. O deslocamento de uma corda transportando uma onda
senoidal é dado por
TERMODINÂMICA - 5
CONCURSO PÚBLICO – TERMODINÂMICA
CEFET/RN – 2006
37. Quando um oscilador de 100Hz é usado para gerar uma
39. Duas fontes separadas de ondas emitem ondas
onda senoidal em uma corda, o comprimento de onda é
senoidais progressivas que têm o mesmo comprimento
10cm. Quando a tensão na corda é duplicada, o gerador
de onda λ e estão em fase nas respectivas fontes. Uma
produz uma onda com freqüência e comprimento de
onda percorre uma distância E1 até o ponto de
onda de:
observação e a outra percorre uma distância E2. A
a) 141 Hz e 10 cm
amplitude forma um mínimo no ponto de observação se
b) 100 Hz e 14 cm
E1 – E2 for:
c) 100 Hz e 20 cm
a) um múltiplo ímpar de λ/4
d) 200 Hz e 20 cm
b) um múltiplo de π .
c) um múltiplo ímpar de λ/2
38. Uma onda senoidal é gerada movendo-se a extremidade
d) um múltiplo ímpar de π/2
de uma corda para cima e para baixo periodicamente. O
gerador não fornece nenhuma potência quando a
extremidade da corda, possui:
a) sua menor aceleração.
b) seu maior deslocamento.
c) metade do seu maior deslocamento.
d) ¼ de seu maior deslocamento.
40. Ondas estacionárias são produzidas pela interferência
de duas ondas senoidais, cada uma com freqüência
100Hz. A distância entre o 2º e o 5º nó é 60 cm. O
comprimento de onda das duas ondas originais é:
a) 50 cm
b) 40 cm
c) 30 cm
d) 20 cm
TERMODINÂMICA - 6