Lista de Exercícios de Recuperação de FÍSICA [2º Bimestre 2010] 2o Ano/EM
Gases Perfeitos
1] (FUVEST – SP adaptada) Um extintor de incêndio cilíndrico, contendo CO 2, possui um medidor de pressão
interna que, inicialmente, indica 200 atm. Com o tempo, parte do gás escapa, o extintor perde pressão e precisa
ser recarregado. Considere que a temperatura permanece constante e o CO 2, nessas condições, comporta-se como
gás perfeito. Calcule a porcentagem da massa inicial de gás que terá escapado, quando a pressão interna for igual
a 160 atm. Dado: 1 atm = 105 N/m2.
2] O diagrama representa uma transformação sofrida por uma dada massa de gás ideal. A temperatura inicial
do gás é de 400 K. Dado que R = 8,31 J/mol K, determine: a) o número de mols do gás; b) a temperatura ao
final da transformação.
3] Tem-se, inicialmente, 2,0 mols de um gás ideal à temperatura de 300 K e sob pressão de 400 N/m2. O gás é
aquecido isobaricamente até ter seu volume triplicado. Dado: R = 8,31 J/mol K. Nessas condições: a) Determine
volume inicial e final do gás; b) Represente o processo em um diagrama PxV; c) Calcule a temperatura final da
massa gasosa.
4] Calcule a pressão que deve ser submetido um litro de gás ideal, inicialmente a 1,0 atm e 7,0 ºC, para ter seu
volume reduzido a ¼ de litro, quando a temperatura é 63ºC.
Revisão – Livro Texto – Parte I Tópico 4 (Gases Perfeitos) – Exercs: 1 a 14; 15 a 22; 38 a 40; 47 a 54.
Termodinâmica
1] O estado inicial de um gás ideal monoatômico é dado pelos seguintes valores das suas variáveis de estado:
PA=2,0 atm, VA = 400 L, TA = 350 K. Em seguida, o gás sofre uma expansão isobárica até seu volume atingir 600
L e a seguir, uma transformação isotérmica e passa a ocupar o volume de 800 L.
a) Represente o processo em um gráfico PxV b) Calcule o número de mols do gás ideal c) Determine o valor de
suas variáveis de estado ao final do processo d) calcule o trabalho realizado na transformação isobárica; e)
Calcule a energia interna inicial do gás e sua variação no processo (após ambas expansões).
2] O diagrama representa uma transformação sofrida por uma dada massa de gás ideal diatômico. A
temperatura inicial do gás é de 300 K. Dado que R = 8,31 J/mol K, determine: a) o número de mols do gás; b)
a temperatura ao final da transformação; c) a variação da energia interna do gás; d) o trabalho envolvido na
transformação. e) o calor trocado na transformação.
3] Tem-se 15 mols de um gás ideal cujo calor molar a pressão constante é 20,8 J/mol K. Resfria-se esse gás,
baixando-se sua temperatura de 500 K para 300 K, sob pressão constante de 2,0x105 Pa. Determine: a) o tipo do
gás utilizado (justifique por meio de cálculos) b) o calor envolvido no processo; c) o trabalho realizado sobre gás
na transformação; d) a variação de energia interna sofrida pelo gás; e) Faça o gráfico P x V para o processo.
Dado: R = 8,31 J/mol K = 0,082 atm L/mol K
4] Determinada porção de um gás ideal diatômico executa o ciclo indicado no gráfico a seguir.
a) Calcule o trabalho realizado pelo gás em cada ciclo. b) Supondo que o gás realize 15 ciclos por segundo,
calcule a potência fornecida por esse gás. c) Calcule o calor envolvido na transformação de C->A. d) Determine a
variação da energia interna no trecho de D->B.
5] Um gás ideal monoatômico realiza o ciclo descrito no diagrama a seguir, com frequência de 5,0 Hz. Em cada
ciclo, o gás recebe de uma fonte térmica 900 J de calor.
Determine: a) o trabalho realizado pelo gás em cada ciclo; b) o calor rejeitado para a fonte fria em cada ciclo; c)
o rendimento dessa máquina térmica; d) a potência desenvolvida pela máquina, em W e) o calor envolvido na
transformação de A->C f) a variação da energia interna no trecho de B->C.
Dado: PA = 1,0 atm; PB = 3,0 atm; VA = 1,0 L; VC = 4,0 L
R = 0,082 atm L/mol K = 8,31 J/mol K
atm L = 101,3 J
6] (FUVEST – SP adaptada) Um gás ideal sofre a transformação cíclica mostrada na figura.
São realizados 8,0 ciclos por segundo e o calor molar a pressão constante é igual a 29,1 J/mol K.
Dado: R=8,31 J/mol K
Determine: a) A potência da máquina, em W; b) O calor envolvido na transformação C->A, em J c) O trabalho
realizado pelo gás na transformação B->C, em J;
7] Uma certa máquina a vapor desenvolve uma potência útil de 12 kW, despejando 5,0 kcal por segundo no seu
condensador (fonte fria), que está a 300 K. a) Calcular o rendimento da máquina. b) Sabendo-se que esse
rendimento é igual a 80% do rendimento teórico máximo, qual é a temperatura da caldeira? Dado: 1,0 cal = 4,2 J
8] O fluido de uma máquina térmica realiza ciclos de transformações à razão de 8,0 ciclos por segundo. Em cada
ciclo a máquina retira 600 J de calor da fonte quente (caldeira) e rejeita 350 J de calor para a fonte fria
(condensador), que está a 25 oC. a) Calcule o trabalho realizado pela máquina em cada ciclo.
b) Determine a potência útil dessa máquina. c) Calcule o rendimento dessa máquina. d) Sabendo-se que esse
rendimento é igual a 75% do rendimento teórico máximo, qual é a temperatura da fonte quente (em oC)?
Revisão – Livro Texto – Parte I Tópico 5 (Termodinâmica) – Exercs: 3 a 16; 18 a 26; 33 a 40; 43 a 49;
54 a 56; 61 a 63; 65, 66; 76 a 86.
Óptica Geométrica
1] Um espelho esférico côncavo tem raio de curvatura igual a 30 cm. Um objeto retilíneo de 5 cm de altura é
colocado perpendicularmente ao eixo principal do espelho, a 40 cm dele. Determine: a) a distância da imagem ao
espelho. b) o aumento linear transversal da imagem c) a altura da imagem e sua natureza; d) Faça uma figura
indicando a situação estudada e represente os raios de luz relevantes.
2] Um espelho esférico convexo tem raio de curvatura de módulo igual a 20 cm. Um objeto retilíneo de 10 cm de
altura é colocado perpendicularmente ao eixo principal do espelho, a 20 cm dele. Determine: a) a distância da
imagem ao espelho; b) o aumento linear transversal da imagem; c) a altura da imagem e sua natureza; d) Faça
uma figura indicando a situação estudada e represente os raios de luz relevantes.
3] Um toco de vela é colocado frontalmente a 16 cm do vértice de um espelho esférico gaussiano, obtendo-se,
nesse caso, uma imagem direita e de altura igual a um quarto da altura da vela. Determine: a) o tipo do espelho
utilizado (côncavo ou convexo), justificando sua resposta; b) o raio de curvatura; c) a distância da imagem ao
vértice do espelho. d) Faça uma figura indicando a situação estudada e represente os raios de luz relevantes.
4] A distância entre a imagem e um objeto colocado em frente a um espelho esférico côncavo é de 20 cm. a)
Sabendo que a imagem é direita e 4 vezes maior, determine o raio de curvatura do espelho; b) Faça uma figura
indicando a situação estudada e represente os raios de luz relevantes.
5] (Cesgranrio-RJ adaptada) O espelhinho usado pelos dentistas é esférico. Ao observar um dente de 0,50 cm de
altura a 1,0 cm do espelho, o dentista vê uma imagem de 0,60 cm de altura.
a) Qual o tipo de espelho utilizado? Explique.
b) Calcule a distância da imagem ao espelho.
c) Determine a distância focal do espelho.
d) Faça uma figura indicando a situação estudada e represente os raios de luz e elementos do espelho relevantes.
Revisão – Livro Texto – Parte III Tópico 2 (Reflexão da Luz) – Exercs: 43 a 45; 48, 49, 54, 56 a 58, 60;
67 a 70.