Valores eternos.
TD
Recuperação
ALUNO(A)
MATÉRIA
ANO
SEMESTRE
Física II
3º
1º
PROFESSOR(A)
Raphael
DATA
Julho/2013
TOTAL DE ESCORES
ESCORES OBTIDOS
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Energia numa interpretação da física é aquilo que permite a realização de trabalho. É, em termos gerais, uma
definição desapontadoramente frustrante para quem espera por qualificações claras, simples e diretas
dir
para as coisas
do mundo. Mas, ainda assim, não se pode negar que há uma beleza quase tangível na ideia de que a energia não
pode ser criada nem destruída, mas apenas transformada.
Há um fascinante jogo de espelhos no fenômeno natural que identificamos por energia e a investigação disso por
uma área da ciência, a termodinâmica, ou o estudo do calor e de outras formas de energia.
A termodinâmica tomou forma basicamente no século XIX, tanto como interesse científico, quanto como
necessidade tecnológica.
Foi
oi a base da Revolução Industrial, sob a forma de máquinas a vapor, alimentadas pelo carvão, na determinação,
dentre outros motivos, de substituir músculos humanos e de animais pelo poder mecânico das máquinas.
(CAPOZZOLI, 2010, p. 12-13).
1. A figura representa
esenta o diagrama de um ciclo descrito por um sistema cilindrocilindro
pistão de uma máquina térmica.
Considerando-se
se o fluido de trabalho como sendo um gás ideal e sabendo-se
sabendo
que a máquina descreve dois ciclos por segundo, é correto afirmar que a
potência desenvolvida por essa máquina é igual, em W, a:
a) 2500,0
b) 1200,0
c) 860,0
d) 600,0
e) 100,0
2. Um técnico de manutenção de máquinas pôs para funcionar um motor térmico que executa 20 ciclos por segundo.
Considerando-se
se que, em cada ciclo, o motor retira uma quantidade de calor de 1200J de uma fonte quente e cede
800J a uma fonte fria, é correto afirmar que o rendimento de cada ciclo é:
3. Considerando o diagrama P x V, no qual estão representadas quatro
transformações sucessivas (ab, bc, cd, da), sofridas por um sistema
constituído por uma determinada massa de gás, analise o diagrama ao lado e
assinale “V” para alternativas verdadeiras e “F” para as alternativas falsas.
( ) Na transformação "ab",
", o sistema recebeu calor do meio exterior.
( ) Na transformação "da",
", o sistema recebeu calor do meio exterior.
( ) Na transformação "cd" a energia interna do sistema foi reduzida e foi nulo
o trabalho realizado.
( ) Na transformação "bc",
", a energia interna do sistema permaneceu
constante.
( ) Considerando o ciclo total, isto é, as quatro transformações, a energia interna do sistema diminuiu.
diminu
4. Uma máquina térmica opera por meio de um Ciclo de Carnot entre as seguintes fontes de temperatura: uma fonte à
temperatura ambiente de θ1 = 27º C e a outra à temperatura θ2 = 227º C . Com base nesses dados, resolva os itens a
seguir.
a) Calcule o rendimento dessa máquina térmica.
b) Com essas mesmas temperaturas para as fontes “fria” e “quente”, é possível construir uma máquina térmica mais
eficiente? Por quê?
c) Se pudéssemos modificar as temperaturas das fontes, poderíamos
poderíamos construir uma máquina térmica com 100% de
rendimento? Por quê?
5. Certa massa de gás ideal é aquecida e passa pela transformação ilustrada no
gráfico da pressão (p), em função do volume (V) da figura. Durante o processo,
sua energia interna sofre um acréscimo de 110J.
Sabendo que 1 atm = 1,0 x 105 Pa e que 1 m 3 = 10 3 L , o trabalho realizado pelo gás
e o calor por ele recebido nessa transformação serão, respectivamente, em
joules, de:
a)
b)
c)
d)
e)
19 e 129.
190 e 300.
300 e 410.
1 900 e 2 010.
2 200 e 2 310.
6. A máquina térmica é um dispositivo que pode tanto fornecer energia para
um sistema quanto retirar.
Considere que a máquina térmica opera com um gás ideal em um sistema
fechado, conforme o ciclo ilustrado na figura ao lado. De acordo com o
exposto.
a) Calcule o trabalho total em um ciclo;
b) Explique
xplique como ela opera, ou seja, qual é a sua função? Justifique sua resposta;
c) Calcule
alcule a temperatura no ponto C, considerando que a temperatura no ponto A é de 300k.
7. No dia 07/08/2004 os alpinistas Rodrigo Raineri, 35, e Vitor Negrete, 36 se tornaram os primeiros brasileiros a
alcançar o cume do Monte Aconcágua na Argentina, a maior montanha das Américas com 6.962m de altura na
estação mais fria do ano. (...) As tempestades de neve e as baixas temperaturas, que beiram os 25 °C negativos são
as dificuldades da escalada, já que a subida é feita pela face noroeste, a mais usual e que não possui muita
dificuldade técnica. (...)
(Disponível em: http://www.altamontanha.com/altamontanha/noticias/ noticias_id=37650.asp)
Acerca do assunto tratado no texto, em relação à explicação para o fato de ser muito frio no cume das montanhas,
podemos afirmar que:
I. o ar quente da superfície da terra, ao subir pela encosta de uma montanha, sua pressão diminui, o que permite
que ele se expanda e se resfrie adiabaticamente. Essa expansão adiabática acontece em função da energia
interna do gás, que leva a uma diminuição de sua temperatura.
II. quanto mais próximo do solo, mais quente é o ar, pois é aquecido pelo calor do sol que a terra absorve e propaga
por condução. Por isso, no cume das grandes montanhas, sem o aquecimento, o ar fica sempre muito frio, pois
está mais distante do solo.
III. o ar quente da superfície da terra, com o aumento da altitude, fica menos rarefeito, as moléculas ficam mais
distantes umas das outras, diminuindo a condução de calor e fazendo com que o ar tenda a ficar mais frio no
cume das grandes montanhas.
Após a análise feita, conclui-se que é(são) correta(s) apena(s) a(s) proposição(ões):
a) I e II.
b) II.
c) III
d) I.
e) II e III.
8. Considere dois balões de vidro de mesma capacidade, contendo gases ideais A e B. Sabendo-se que a quantidade
de moléculas do gás A é igual a 1,0mol e a de B, 2,0mols, a massa de cada molécula do gás A é igual a 4 vezes a
massa de cada molécula do gás B, e que os gases estão à mesma temperatura, analise as proposições abaixo e
determine se estão corretas ou erradas e corrija o(s) item(ns) errado(s).
a) A energia cinética média das moléculas A e B são iguais.
b) A pressão do gás B é igual ao dobro da pressão do gás A
c) As velocidades médias das moléculas dos gases A e B são iguais.
d) A energia interna do gás A é igual ao dobro da energia interna de B.
9. Uma geladeira retira, por segundo, 1000kcal do congelador, enviando para o ambiente 1200kcal.
Considere 1kcal = 4,2kJ. Qual a potência do compressor da geladeira?
10. Um balão de volume “V” que se encontra sob uma atmosfera de pressão e a uma temperatura negativa de –33ºC é
3
inflado com gás Hélio que se encontra num cilindro de 1m de volume a uma temperatura de 27ºC sob uma pressão
de 20atm. O volume final do balão é:
a)
b)
c)
d)
e)
3
8m
3
10 m
160 ml
3
1,6 m
3
16 m
11. Em uma sala fechada e isolada termicamente, uma geladeira, em funcionamento, tem, num dado instante, sua porta
completamente
tamente aberta. Antes da abertura dessa porta, a temperatura da sala é maior que a do interior da geladeira.
Após a abertura da
a porta, a temperatura da sala:
a)
b)
c)
d)
e)
diminui até que o equilíbrio térmico seja estabelecido.
diminui continuamente enquanto a porta
po permanecer aberta.
diminui inicialmente, mas, posteriormente, será maior do que quando a porta foi aberta.
aumenta inicialmente, mas, posteriormente, será menor do que quando a porta foi aberta.
não se altera, pois se trata de um sistema fechado
fecha e termicamente isolado.
12. Um bloco de ferro de 500 g a 42ºC é deixado num interior de um recipiente de capacidade térmica desprezível,
contendo 500 g de água a 20ºC. Qual é a temperatura final de equilíbrio?
Dados:Calor Específico do Ferro: cFe = 0,1 cal/gºC
Calor Específico da Água: cágua = 1 cal/gºC
a)
b)
c)
d)
e)
10ºC
12ºC
15ºC
20ºC
22ºC
13. Sabe-se
se que a capacidade térmica (C) é uma propriedade de cada corpo e está relacionada com o poder desse corpo
de variar sua temperatura ao trocar calor.
calor. O gráfico que melhor expressa a capacidade térmica de um corpo ao
receber calor com a respectiva variação de temperatura (∆t),
(
sem mudarr de estado físico, é:
a)
e)
c)
b)
d)
14. O gráfico, ao lado, mostra a temperatura de 20 gramas de um líquido,
o
inicialmente a 0 C, em função da quantidade de calor absorvida.
Sabendo-se
se que o calor específico do líquido é 0,6
cal
g.o C
, é correto afirmar que
o calor latente de vaporização para esse líquido, em cal/g, é igual a:
a)
b)
c)
d)
e)
100
200
300
400
500
15. Em um dia muito frio, quando os termômetros marcam –10ºC, um motorista
otorista enche os pneus de seu carro até uma
pressão manométrica de 200kPa. Quando o carro chega ao destino, a pressão manométrica dos pneus aumenta para
260kPa. Supondo que os pneus se expandiram de modo que o volume do ar contido neles tenha aumentado 10%,
10 e
que o ar possa ser tratado como um gás ideal, a alternativa que apresenta o valor da temperatura final dos pneus é:
a)
b)
c)
d)
e)
103ºC
74ºC
45ºC
16ºC
112ºC
16. Com relação aos conceitos relativos à Termodinâmica, assinale as alternativas corretas.
corretas
(
(
(
(
(
) A capacidade térmica de um corpo é inversamente proporcional à massa desse corpo.
) À pressão atmosférica, 4,186 Joules de energia são necessários para elevar a temperatura de 1g de água de
14,5ºC para 15,5ºC.
gr
da temperatura em
) Quando um corpo passa por uma transição de fase que envolve calor latente, o gráfico
função da quantidade de calor fornecida ao corpo apresenta uma região reta paralela ao eixo horizontal.
) Condução e radiação são processos pelos quais o calor é transmitido.
) Dois corpos com temperaturas iniciais diferentes, ao serem colocados em contato térmico em um sistema
isolado, entrarão em equilíbrio térmico, ou seja, atingirão a mesma temperatura após um determinado tempo.
17. Uma bomba, para encher pneus de bicicleta, contém ar à pressão
5
2
atmosférica de 10 N/m e será utilizada para encher um pneu no qual o
5
2
ar dentro dele já está a uma pressão de 3×10
3
N/m . Sabe-se que a
bomba tem comprimento de 42cm
cm e que no início o êmbolo está
totalmente recuado. Suponha que o êmbolo seja empurrado lentamente
de forma que o processo possa ser considerado isotérmico, e que o ar
seja um fluido ideal. Uma vez acionada a bomba, o ar começará a
entrar no pneu depois que o êmbolo tiver sofrido um deslocamento d,
em cm, igual a:
a)
b)
c)
d)
e)
7.
14.
21.
28.
35.
18. Referindo-se
se ao estado final de um gás ideal que foi expandido adiabaticamente, é correto afirmar:
a)
b)
c)
d)
e)
A temperatura do gás aumenta.
A temperatura do gás diminui.
A energia interna do gás aumenta.
A energia interna do gás se mantém constante.
A variação da energia interna do gás é igual à quantidade de calor trocado com o meio exterior.
19. Os diagramas PV a seguir representam o comportamento de um gás:
É correto afirmar:
a)
b)
c)
d)
e)
O diagrama (a) representa um processo isotérmico com a temperatura inicial maior que a temperatura final.
Os diagramas (a) e (b) resultam no mesmo trabalho realizado pelo sistema após a expansão.
O diagrama (b) representa um processo adiabático.
O diagrama (c) representa um processo isobárico.
O diagrama
agrama (c) representa um processo de expansão.
20. Em algumas situações de resgate, bombeiros utilizam cilindros de ar comprimido para CILINDRO PARA RESPIRAÇÃO
garantir condições normais de respiração em ambientes com gases tóxicos. Esses
Gás
ar comprimido
cilindros, cujas características estão indicadas na tabela, alimentam máscaras que se
Volume
9 litros
acoplam ao nariz. Quando acionados, os cilindros fornecem para a respiração, a
Pressão interna 200 atm
cada minuto, cerca de 40 litros de ar, à pressão atmosférica e temperatura ambiente.
Nesse caso, a duração do ar de um desses cilindros seria de aproximadamente:
aproximadamente
Dados:
Pressão atmosférica local = 1atm
OBSERVAÇÃO:: Aceleração da gravidade na superfície da Terra, o valor de 10 m/s 2 ; para a massa específica
(densidade) da água, o valor de 1 .000 kg/m 3 = 1,0 g/cm 3 ; para o calor específico da água, o valor de 1,0 cal/(g º C) ; para
uma caloria, o valor de 4 joules.
A temperatura durante todo o processo permanece constante.
constante
a)
b)
c)
d)
e)
20 minutos.
30 minutos.
45 minutos.
60 minutos.
90 minutos.
21. Pesquisadores sugerem a possibilidade de computação quântica baseada em tecnologias padronizadas de
fabricação de microeletrônicos, utilizando um material semicondutor, rênio ou nióbio, sobre uma superfície
semicondutora que, quando resfriada próximo do zero
zero absoluto, exibe comportamento quântico.Dentre os valores, o
mais próximo do zero absoluto é:
a)
b)
c)
d)
e)
1°C.
31°F.
– 4K.
274K.
– 270°C.
22. O uso de tecnologias associadas às energias renováveis tem feito
ressurgir, em Zonas Rurais, técnicas mais eficientes
efi
e adequadas ao
manejo de biomassa para produção de energia. Entre essas tecnologias,
está o uso do fogão a lenha, de forma sustentável, para o aquecimento de
água residencial. Tal processo é feito por meio de uma serpentina instalada
no fogão e conectada,
ectada, através de tubulação, à caixa d’água, conforme o
esquema mostrado na Figura.
Na serpentina, a água aquecida pelo fogão sobe para a caixa d’água ao
mesmo tempo em que a água fria desce através da tubulação em direção à
serpentina, onde novamente é realizada a troca de calor. Considerando o
processo de aquecimento da água contida na caixa d’água, é correto afirmar que este se dá, principalmente, devido
ao processo de:
a)
b)
c)
d)
e)
condução causada pela diminuição da densidade da água na serpentina.
convecção causada pelo aumento da densidade da água na serpentina.
convecção causada pela diminuição da densidade da água na serpentina.
condução causada pelo aumento da densidade da água na serpentina.
Nenhuma das alternativas anteriores.
0
23. Uma esfera metálica de coeficiente de dilatação linear α = 2,0 x 10 -5 tem volume V0 à temperatura de 50 C. Para que
o volume aumente 1,2% devemos elevar sua temperatura para:
a)
b)
c)
d)
e)
0
300 C
0
150 C
0
200 C
0
250 C
0
100 C
24. Um termômetro graduado na escala Celsius (ºC) é colocado juntamente com dois outros,
graduados nas escalas arbitrárias A (ºA) e B (ºB), em uma vasilha contendo gelo (água no
estado sólido) em ponto de fusão, ao nível do mar. Em seguida, ainda ao nível do mar,
m
os
mesmos termômetros são colocados em uma outra vasilha, contendo água em ebulição, até
atingirem o equilíbrio térmico.
As medidas das temperaturas, em cada uma das experiências, estão indicadas nas figuras 1
e 2, respectivamente.
Para uma outra situação,
uação, na qual o termômetro graduado na escala A indica 17ºA, o
termômetro graduado na escala B e o graduado na escala Celsius
Celsius indicarão,
respectivamente:
a)
b)
c)
d)
e)
0°B e 7°C
0°B e 10°C
10°B e 17°C
10°B e 27°C
17°B e 10°C
25. Quando há diferença de temperatura entre dois corpos ou entre as partes de um
mesmo corpo, ocorre transferência de calor. É a troca de energia calorífica entre
dois sistemas de temperaturas diferentes. Assim, considerando as afirmativas ,
assinale a VERDADEIRA:
tocá
tem-se a sensação
a) Ao colocar a mão sob uma lâmpada acesa, sem tocá-la,
de calor. Esse fenômeno é explicado pela irradiação térmica.
b) Quando um ambiente é resfriado, esse resfriamento é feito pela parte inferior,
pois a tendência é o fluido frio
o descer.
c) Em uma cidade litorânea como Fortaleza, durante o dia, a terra se aquece mais que o mar. Esse fenômeno é
explicado pela irradiação térmica.
d) Convecção térmica é o fenômeno responsável por fazer o calor do Sol chegar à Terra.
e) Na circulação de ar em geladeira, está presente o fenômeno da condução.
26. O alumínio é um material que dilata isotropicamente, ou seja, dilata igualmente em todas as
direções. Um anel como o mostrado na figura a seguir foi recortado de uma lâmina uniforme de
alumínio. Elevando-se uniformemente
rmemente a temperatura desse anel, verifica-se
verifica
que:
a) o diâmetro externo do anel de alumínio aumenta enquanto o do orifício se mantém
constante.
b) o diâmetro do orifício diminui enquanto o diâmetro do anel de alumínio aumenta.
c) a área do orifício aumenta
a um percentual maior que a área do anel de alumínio.
d) a expansão linear faz com que o anel tome a forma de uma elipse.
e) a área do orifício aumenta o mesmo percentual que a área do anel de alumínio.
–5
27. Uma placa de alumínio (coeficiente de dilatação linear
line do alumínio = 2 × 10
de – 20 ºC, foi aquecido à 176 ºF. O aumento de área da placa foi de:
a)
b)
c)
d)
e)
2
24 cm
2
48 cm
2
96 cm
2
120 cm
2
144 cm
–1
2
ºC ), com 2,4 m de área à temperatura
28. Em uma aula de laboratório, para executar um projeto de construção de um termostato
que controle a temperatura de um ferro elétrico de passar roupa, os estudantes
dispunham de lâminas de cobre e de alumínio de dimensões idênticas. O termostato em
questão é formado por duas lâminas metálicas soldadas e, quando a temperatura do
ferro aumenta e atinge determinado valor, o par de lâminas se curva como ilustra a
figura, abrindo o circuito e interrompendo a passagem da corrente elétrica.
Dados:
-5
-1
Coeficiente de dilatação linear do cobre = 1,7 x 10 °C
-5
-1
Coeficiente de dilatação linear do alumínio = 2,4 x 10 °C
Para que o termostato possa funcionar adequadamente;
a)
b)
c)
d)
e)
a lâmina de cima deve ser de cobre e a de baixo de alumínio.
a lâmina de cima deve ser de alumínio e a de baixo de cobre.
ambas as lâminas devem ser de cobre.
ambas as lâminas devem ser de alumínio.
as lâminas não podem ser do mesmo material e é indiferente qual delas está em cima.
deve se distanciar um trilho do outro para
29. Quando se constrói uma estrada de ferro, deve-se
que a dilatação térmica não
o produza o efeito indesejado, apresentado na figura ao
lado.
Na construção de uma ferrovia, com trilhos de ferro de 8m de comprimento, a distância
mínima que deve ser deixada entre dois trilhos consecutivos, para uma variação
máxima de temperatura de +50°C em relação à temperatura ambiente do dia de
instalação dos trilhos é, em mm, de:
–5
–1
(Coeficiente de dilatação do ferro = 1,2 × 10 °C )
a)
b)
c)
d)
e)
1,2
2,4
3,6
4,8
6,0
30. As variações de volume de certa quantidade de água e do volume interno de um recipiente em função da temperatura
foram medidas separadamente e estão representadas no gráfico abaixo, respectivamente, pela linha contínua (água)
e pela linha tracejada (recipiente).
Estudantes, analisando os dados apresentados no gráfico, e supondo que a
água seja colocada dentro do recipiente, fizeram as seguintes previsões:
I. O recipiente estará completamente cheio de água, sem haver
derramamento, apenas quando a temperatura for 4ºC.
II. A água transbordará apenas se sua temperatura e a do recipiente
recip
assumirem simultaneamente valores acima de 4ºC.
III. A água transbordará se sua temperatura e a do recipiente assumirem
simultaneamente valores acima de 4ºC ou se assumirem
simultaneamente valores abaixo de 4ºC.
Diante das afirmações analisadas acima,
acim marque a opção correta:
a)
b)
c)
d)
e)
I, apenas.
I e II, apenas.
I e III, apenas.
II e III, apenas.
I, II e III.