Física 3
MUDANÇAS DE ESTADO – I
COMENTÁRIOS – ATIVIDADES
1.
COMENTÁRIOS – ATIVIDADES PROPOSTAS
aula 11
PARA
1.
a) Incorreta. Acima de 31°C, a substância apresenta-se
no estado de gás.
b) Incorreta. É possível liquefazer o gás aumentando a
temperatura de – 56,6°C para 31°C e aumentando os
valores da pressão.
c) Incorreta. Nesses pontos a substância se apresenta
no estado de vapor.
d) Incorreta. A 20°C, com uma pressão baixa, a substância pode se apresentar no estado de vapor.
e) Correta. Basta analisar o diagrama de fases.
SALA
O diagrama de fase é um gráfico P x T que apresenta as
condições de equilíbrio entre fases distintas de uma
substância. No diagrama de fase abaixo, o ponto F é
chamado de ponto triplo, onde sólido, líquido e vapor
coexistem.
Resposta correta: E
2.
O que limita os estados de vapor e gás é o ponto crítico
C, cuja temperatura, chamada temperatura crítica, é a
máxima no vapor. A partir desta temperatura, a matéria
não pode ser liquefeita por uma simples compressão
isotérmica, devendo ser chamada de gás. Do exposto,
podemos verificar que, no estado A, a substância encontra-se no estado da substância, que passa a ocupar a região do diagrama de fase associada ao estado sólido.
a) Correta. Basta analisar um diagrama de fases tanto
para substâncias anômalas quanto para as nãoanômalas.
b) Correta. Basta analisar um diagrama de fases.
c) Incorreta. A temperatura deve ser menor que a de
valor crítico.
d) Correta. Trata-se de um estado gasoso.
e) Correta. A pressão é muito baixa, facilitando o processo de sublimação.
Resposta correta: C
3.
Caso a compressão isotérmica seja realizada em temperatura superior à temperatura crítica, verifica-se que não
ocorre mais condensação. A substância estará sempre
na fase gasosa, obedecendo à Lei de Boyle. Acima da
temperatura crítica, a substância não é mais chamada de
vapor, reservando-se a ela o nome de gás.
Resposta correta: D
Resposta correta: D
2.
I.
Incorreta. Se uma substância aumenta de volume ao
sofrer fusão, um aumento da pressão sobre ela aumenta o seu ponto de fusão.
II. Correta. Basta analisar um diagrama de fases.
III. Correta. Basta analisar um diagrama de fases.
4.
Para liquefazer um gás é necessário inicialmente diminuir
sua temperatura para um valor abaixo do da crítica,
transformando-o em vapor. Depois basta aumentar a
pressão do mesmo até se iniciar a condensação.
Resposta correta: B
Resposta correta: E
3.
O resfriamento do frasco é mais rápido que a queda de
temperatura da água. Desse modo, reduz-se a pressão
no interior do frasco e, consequentemente, reduz-se a
temperatura de ebulição da água. Isso pode ser observado com maior clareza no diagrama de fase da água.
5.
a) Correta. O ponto de ebulição da água é menor.
b) Correta. Quanto menor a pressão, menor o ponto de
ebulição da água.
c) Correta. Pelo fato da água ter um comportamento
anômalo entre 0°C e 4°C, o ponto de fusão aumenta
com a redução da pressão.
d) Correta. A pressão é pequena em relação ao nível
do mar.
e) Incorreta. Ver comentário do item anterior.
Resposta correta: A
4.
a) Incorreta. Quanto mais volátil o líquido, mais rápido
é o processo de evaporação.
b) Incorreta. A relação é proporcional.
c) Incorreta. Quanto maior a umidade do ar, maior a dificuldade do processo ocorrer.
d) Correta. Quanto maior a temperatura do líquido,
mais fácil é o processo de evaporação.
Resposta correta: E
6.
Resposta correta: D
5.
O ponto de ebulição da água aumenta com a pressão,
logo, no fundo de uma piscina, a água ferveria a uma
temperatura maior que 100°C.
–
Variação da temperatura de ebulição:
Δθ = 100 – 66 = 34°C
–
Fazendo uma regra de três, temos:
x
34°C
1km
3°C
x ≅ 11km
Resposta correta: E
Resposta correta: C
3ª SÉRIE E EXTENSIVO OLÍMPICOS
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VOLUME 3
|
FÍSICA 3
1
7.
I
Correta. O calor envolvido no processo é do tipo
latente (a temperatura se mantém constante).
II. Incorreta. O ponto de ebulição varia com os valores
de pressão.
III. Correta. A pressão aumenta dentro da panela devido à concentração de vapor.
4.
Ao agitar o recipiente, parte da massa total de água
solidifica-se. Já que partiu de um estado de mais alta
energia, uma certa quantidade de energia é liberada pela massa de água que solidificou-se. Essa energia aquece
o sistema até que seja atingido o equilíbrio térmico à
temperatura de 0°C. Portanto temos que:
ΣQcedido + ΣQrecebido = 0 → mL + Mc (θ – θ0) = 0 →
→ m . (–80) + 100 . 1 [0 – (–10) = 0 → m=12,5g
Resposta correta: C
8.
Podemos imaginar essa substância como sendo a água,
onde as partículas que se formam na superfície são pedacinhos de gelo. Como ela tem um comportamento
anômalo, a água aumenta de volume ao se solidificar.
Resposta correta: C
5.
O diagrama P x V em questão representa o comportamento de um gás real. A isoterma Tc é chamada isoterma crítica e corresponde à temperatura crítica a partir
da qual o gás não mais se liquefaz, qualquer que seja a
pressão a que esteja submetido. Temperaturas inferiores
à crítica estão representadas no gráfico abaixo. Os intervalos onde a pressão é constante correspondem à mudança de estado do gás (gasoso → líquido).
Resposta correta: A
9.
O ponto de ebulição de A é menor do que o ponto de
ebulição de B, logo o recipiente A está submetido a
uma pressão menor, ou seja, o mesmo se encontra num
local de maior altitude que o recipiente B.
Resposta correta: B
10. I. (V) Na mudança de fase, em que duas fases coexistem, a temperatura permanece constante até
que toda a matéria tenha uma única fase. Neste
caso, todo calor fornecido após a fervura seria
para converter água em vapor d'água.
II. (F) A maior altitude, em que a pressão atmosférica é
inferior em relação ao nível do mar, a temperatura de ebulição da água é menor.
III. (V) Quanto maior a pressão, mais energia deve ser
absorvida pelas moléculas de água para que o
estado de vapor seja atingido. Por isso, o grau
de agitação das moléculas, diretamente associado à temperatura, deve ser maior.
Resposta correta: C
aula 12
Resposta correta: C
MUDANÇAS DE ESTADO – II
COMENTÁRIOS – ATIVIDADES
PARA
COMENTÁRIOS – ATIVIDADES PROPOSTAS
SALA
1.
1.
A passagem de uma substância líquida para a fase gasosa recebe o nome de evaporação quando o fenômeno
se processa de uma forma lenta e apenas na superfície
do líquido, podendo ocorrer em qualquer temperatura.
As partículas da superfície do líquido que apresentarem
uma energia de agitação um pouco maior do que as outras, encontram grande facilidade em abandonar o líquido, passando para o estado de vapor.
Experimentalmente, verificou-se que os seguintes fatores interferem na rapidez da evaporação de um líquido:
• Os líquidos mais voláteis evaporam com maior facilidade.
• Um aumento da temperatura de um líquido provoca
o aumento da rapidez de sua evaporação.
• Um aumento da superfície livre de um líquido favorece a sua evaporação.
• Um aumento de pressão sobre a superfície livre do
líquido dificulta a sua evaporação.
Para que ocorra diminuição da temperatura é necessário
que haja retirada de energia da água contida em seu interior. Essa retirada de energia se dá pela evaporação
das moléculas de água que passam pelos poros da talha.
Por isso, o processo é dito endotérmico.
Resposta correta: A
2.
Durante a mudança de fase (vaporização) não há variação de temperatura. Por isso, todo calor cedido é usado
para converter água líquida em vapor d'água. Para o cozimento é suficiente que a temperatura seja mantida a
100°C, o que ainda pode ser alcançado com a diminuição da intensidade do fogo.
Resposta correta: C
3.
Ao soprar sobre a superfície quente, a circulação de ar faz
baixar a pressão que, por sua vez, aumenta a velocidade de
evaporação do líquido. Sendo a evaporação um processo
endotérmico, a temperatura do líquido diminui.
Resposta correta: A
Resposta correta: A
2
3ª SÉRIE E EXTENSIVO OLÍMPICOS
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VOLUME 3
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FÍSICA 3
2.
cesso de convecção pára. A partir daí, enquanto o inverno vai se acentuando, a superfície do lago vai se congelando, mas abaixo do gelo a água continua líquida. Mas
não é só. Como o gelo é mau condutor de calor, quanto
maior a camada de gelo da superfície, maior o isolamento térmico entre o ambiente e a água sob o gelo; por isso a cada dia torna-se mais difícil o aumento da espessura da camada de gelo. O resultado desse processo é
que toda espécie de vida aquática que habita o lago é
preservada ao longo de todo o inverno. Não é difícil
imaginar o que ocorreria se a água não tivesse esse estranho comportamento – certamente a vida, se existisse,
estaria restrita à faixa tropical da Terra.
I.
Incorreta. Geada é a mudança de fase que ocorre no
orvalho que se encontra na superfície das folhas.
II. Correta. Basta reduzir intensamente a pressão.
III. Incorreta. Ao se solidificar, o volume da água aumenta,
acarretando uma redução da densidade. Por isso, o
gelo flutua sobre a água.
Resposta correta: B
3.
I.
(V) O vapor saturado é obtido quando as condições
de pressão e temperatura são associadas a um
estado que está na linha divisória líquido/vapor
de um gráfico P x T.
II. (V) O vapor saturado exerce pressão máxima, que é
proporcional ao aumento de temperatura. Isso
pode ser observado no diagrama P x T.
III. (F) Líquido e vapor estão continuamente trocando
moléculas, pois estão em equilíbrio dinâmico.
IV. (V)
Resposta correta: E
6.
A temperatura de fusão do gelo a 1atm vale 0°C.
Como a água tem um comportamento anômalo, ao se
aumentar a pressão, o ponto de fusão diminui, logo, a
temperatura de fusão será negativa.
Resposta correta: D
Resposta correta: B
4.
⎧ Re gião I → Estado gasoso.
⎪
⎨ Re gião II → Estado líquido.
⎪ Região III → Estado sólido.
⎩
7.
A água tem comportamento anômalo em sua curva de
fusão. No gráfico P x T, temos duas pressões, P1 e P2,
sendo P1 > P2. Por exemplo, como na questão, P1 representa a pressão atmosférica ao nível do mar e P2, a pressão atmosférica a 1000 metros de altitude. Pelo gráfico,
vemos que, quando a pressão é menor, a água congela
a uma temperatura maior que 0°C e ferve a uma temperatura menor que 100°C.
⎧ Curva 1 → Curva de sublimação.
⎪
⎨ Curva 2 → Curva de condensação ou vaporização.
⎪ Curva 3 → Curva de fusão ou solidificação.
⎩
Resposta correta: A
5.
O gelo tem densidade menor do que a água: a 0°C, a
pressão normal, 1kg de água tem 1000cm3; 1kg de gelo
tem 1.090cm3. Assim, quando a temperatura da água se
aproxima de sua temperatura de solidificação, embora a
água ainda esteja líquida, algumas de suas moléculas se
antecipam agrupando-se em cristais microscópicos e instáveis. São esses cristais que aumentam o volume da
água e lhe dão essa anormalidade.
A importância ecológica desse comportamento da água
é extraordinária. Para entendê-la, imagine um lago numa
região fria. À medida que o inverno se aproxima, a temperatura da água abaixa. E, enquanto a temperatura
abaixa, a densidade aumenta, como se vê no gráfico.
Resposta correta: D
8.
Quanto maior a altitude, menor a pressão, fazendo com
que o ponto de ebulição da água sofra uma redução,
logo a temperatura da água fervente é menor na panela
que se encontra no Pico da Bandeira.
Resposta correta: C
9.
O fenômeno ocorre devido à condensação do vapor
d’água presente na atmosfera, pois ele encontra uma
superfície com uma temperatura baixa.
Resposta correta: D
A água mais fria desce e a mais quente sobe, formando
correntes ascendentes e descendentes no lago. Mas,
quando a temperatura da água de todo o lago chega a
4°C, a água da superfície não desce mais, assim como a
água do fundo também não sobe mais, pois a essa temperatura a água atinge sua densidade máxima. O pro-
10. Na sequência, temos:
• Gelo → água: fusão.
• Água → vapor: vaporização.
• Vapor → água: liquefação ou condensação.
3ª SÉRIE E EXTENSIVO OLÍMPICOS
Resposta correta: B
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VOLUME 3
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FÍSICA 3
3
aula 13
Para evitar as perdas de calor por irradiação, as paredes
são prateadas: a interna, na parte em contato com o líquido, para refletir as ondas de calor do interior impedindo-as de sair e a externa, na parte de fora, para refletir as ondas de calor que vêm do meio ambiente, impedindo-as de entrar.
TRANSFERÊNCIA DE CALOR – I
COMENTÁRIOS – ATIVIDADES
1.
PARA
SALA
(V) Em fluidos o calor se propaga através do fenômeno
da convecção. Nesse processo de propagação de
calor, massas quentes e frias do fluido (corrente de
convecção) movem-se continuamente.
II. (F) Um corpo escuro absorve maior quantidade de
radiação térmica do que um corpo claro.
III. (V) De fato, calor de panela têm uma baixa condutividade térmica.
IV. (V) A perda de energia térmica acarreta uma sensação térmica de frio.
Resposta correta: A
2.
Resposta correta: D
I.
COMENTÁRIOS – ATIVIDADES PROPOSTAS
1.
I) Condução
II) Convecção
III) Radiação
Resposta correta: C
2.
I)
II)
III)
IV)
Ocorre basicamente devido à convecção térmica do ar
nas proximidades da lâmpada aquecido (o ar encontra-se
em uma temperatura mais elevada)
Resposta correta: C
Resposta correta: B
3.
(F) Deve ocorrer com gases.
(F) Ocorre em qualquer meio.
(V)
(F) Ocorre em gases.
3.
I. (V)
II. (V)
III. (V)
Figura I
Resposta correta: E
4.
Quando um carro fica exposto ao Sol o seu interior se
aquece muito, principalmente porque os vidros deixam
entrar a luz que é absorvida pelos objetos internos e por
isso sofrem uma elevação de temperatura. Costumamos
dizer que o carro se transformou numa estufa.
De fato, as estufas utilizadas no cultivo de algumas plantas que necessitam de um ambiente aquecido para se
desenvolverem são cobertas de vidro. Mas, porque o
lado de dentro fica mais quente que o lado de fora?
O calor do Sol chega até nós na forma de luz visível, por
irradiação. Para explicar a irradiação, seja a do Sol, de
um forno ou de qualquer objeto aquecido, temos que
pensar na luz como uma onda eletromagnética, semelhante às ondas de rádio ou às de raio X. Novamente estamos recorrendo a um modelo para explicar um fenômeno.
Essas ondas não necessitam de um meio material para
serem transportadas. Nesse processo de propagação de
calor, somente a energia é transmitida.
A luz do Sol, interpretada como uma onda eletromagnética, atravessa o vidro do carro ou da estufa e incide nos
objetos internos. Eles absorvem essa radiação e emitem
radiação infravermelha (calor) que fica retida no interior
do carro, impedida de sair por que o vidro é “opaco” a
ela, tendo um efeito cumulativo.
Além disso, a troca de calor com o ambiente externo
por condução é dificultada porque o ar de fora também
está quente e o vidro é um mal condutor de calor.
Figura II
•
•
4
⎡ ka2 (100 − 0) ⎤
10
= 4⎢
⎥ (2)
b
Δt
⎢⎣
⎦⎥
De (1) e (2), vem:
⎛ 10 ⎞
10
2
= 4 ⎜⎜
⎟⎟ ⇒ Δt = 0,5min
Δt
⎝ 2 ⎠
Inventada no final do século passado pelo cientista
Dewar, essa vasilha impede a propagação do calor por
condução, por convecção ou por radiação.
É constituída de paredes duplas entre as quais se retirou
quase todo o ar, evitando assim que o calor se perca
por convecção ou por condução.
3ª SÉRIE E EXTENSIVO OLÍMPICOS
Na figura II:
(100 − 0)
10
= k . 2a2 .
⇒
b
Δt
2
⇒
Resposta correta: B
5.
ΔQ
Δθ
= kA .
, temos:
Δt
L
Na figura I:
10
(100 − 0)
= ka2 .
(1)
2
b
Sabendo que
Resposta correta: E
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VOLUME 3
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FÍSICA 3
4.
aula 14
Fluxo de calor:
K . A . ( θ2 − θ1 )
0,9 . 5 . (100 − 0 )
φ=
→φ=
→
L
50
→ φ = 9cal / s
Calor latente:
Q
mL
m . 80
φ=
→φ=
→9=
→ m = 405g
t
t
1 . 60 . 60
TRANSFERÊNCIA DE CALOR – II
COMENTÁRIOS – ATIVIDADES
1.
SALA
O vidro normalmente deixa passar as ondas de infravermelho vindas do Sol. As estufas de plantas são constituídas de
forma a se tirar proveito disso. Suas paredes, de vidro,
permitem que a luz e as ondas de infravermelho entrem na
estufa, onde são absorvidas pelo fundo escuro, aquecendoo. Esse fundo passa a emitir ondas de infravermelho de
frequências mais baixas, que não conseguem atravessar a
parede de vidro. Desse modo, o interior da estufa fica mais
quente que o seu exterior.
Um fenômeno semelhante acontece com a Terra. O dióxido de carbono (CO2) e o vapor d´água presentes na atmosfera da Terra deixam passar as ondas de infravermelho de
alta frequência que vêm do Sol e são absorvidas pela Terra.
Esta se aquece e passa a emitir ondas de infravermelho de
frequências mais baixas, que por sua vez têm dificuldade
em atravessar a camada de vapor d’água e dióxido de carbono. Isso impede que a Terra perca muito calor por irradiação, principalmente à noite. Esse é o efeito estufa.
Resposta correta: B
5.
PARA
I.
(V) Devido à grande distância entre as partículas de ar
(comparativamente ao tamanho das partículas), o ar
se constitui em meio no qual a condução ocorre
com muita dificuldade. Assim, o ar é considerado
um bom isolante térmico. O acúmulo de ar entre as
penas de um pássaro dificulta a saída de calor do
corpo da ave para o meio externo.
II. (V) As correntes de convecção que se formam na
nossa atmosfera ocorrem porque o ar se aquece
nas proximidades da superfície terrestre, ficando
mais “leve” (densidade menor), subindo, fazendo o ar mais “pesado” (densidade maior), mais
frio, descer. A proposição, embora tenha sido
considerada correta pela banca examinadora,
não está precisa, pois a diferença de temperaturas
que ocasiona a corrente de convecção não é entre
duas regiões quaisquer da Terra. Por exemplo,
uma diferença de temperatura entre São Paulo e
Paris não provoca uma corrente de convecção
entre as duas cidades.
III. (V) O processo de radiação ocorre com a energia térmica em forma de ondas eletromagnéticas (principalmente na faixa do infravermelho). Essas ondas
refletem-se em superfícies espelhadas. Assim, as
paredes internas e externas de uma garrafa térmica
são espelhadas para não permitirem a saída e também a entrada dessa energia. A finalidade da garrafa térmica é manter constante a temperatura do
líquido contido em seu interior.
Resposta correta: A
6.
A parte interna desse tipo de embalagem é do tipo
espelhada. Logo, colocando essa superfície espelhada
sobre um telhado feito de amianto, ela servirá pra refletir as radiações infravermelhas incidentes (o calor) para o
ambiente externo.
Nos últimos anos vem aumentando a quantidade de
CO2 na atmosfera, intensificando o efeito estufa. Isso
pode elevar a temperatura da Terra, afetando o clima e
chegando até, numa situação extrema, a provocar o derretimento das calotas polares.
Resposta correta: C
7.
O colarinho serve como um isolante térmico.
Resposta correta: D
Resposta correta: D
8.
2.
I) (V)
II) (F) Ocorre em gases.
III) (V)
O vácuo serve para diminuir a convecção e condução do
calor.
Resposta correta: C
Resposta correta: D
9.
Em processo adiabáticos não existe troca de calor com o
meio externo. (Isolamento térmico).
3.
Regiões de altitude elevada não ficam sujeitas a incidência normal da energia solar, por esse motivo, a temperatura é mais baixa.
Resposta correta: D
Resposta correta: D
10. Sendo o calor específico da água maior que o da terra,
aquela absorve mais calor com pequena variação de
temperatura. Assim, à noite, o vento sopra da terra para
o mar e durante o dia ocorre o contrário.
4.
As ondas de calor não se interpõem de forma eficiente
pela atmosfera terrestre.
Resposta correta: A
Resposta correta: A
3ª SÉRIE E EXTENSIVO OLÍMPICOS
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VOLUME 3
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FÍSICA 3
5
5.
I. (F) A areia da praia tem calor específico muito menor
do que o da água. Isso significa que, para massas
iguais, a água precisa de mais energia para sofrer
a mesma variação de temperatura. Isso explica o
fenômeno da brisa marítima, que pode ser verificado durante o dia, em que o ar quente próximo
a areia sobe, provocando o deslocamento do ar
frio que encontra-se sobre a água.
II. (V) O ar frio é mais denso que o ar quente. Por isso,
através do fenômeno da convecção, um ambiente é
resfriado com maior eficiência pela parte superior.
III. (V) Sendo transparente à luz invisível, o vidro permite a
entrada de energia na estufa através de radiação
térmica. Parte dessa energia é absorvida pela planta
e, como produto, há emissão de radiação infravermelha, que é retida no interior da estufa, pois o vidro é parcialmente opaco a esse tipo de radiação.
IV. (F) As paredes internas refletoras das garrafas térmicas
permitem que não haja dissipação de energia através da radiação térmica. Para evitar perdas por condução térmica, normalmente utiliza-se um material
isolante térmico em conjunto com um espaçamento, em que se faz um vácuo parcial.
7.
A retenção de calor pela roupa preta dos beduínos faz
com que o ar entre o corpo e a roupa seja aquecido.
Sendo esta massa de ar, mais quente que o ar externo,
haverá uma corrente de convecção que faz com que o ar
quente saia por cima e o ar frio entre por baixo. Essa circulação de ar aumenta a velocidade de evaporação do
suor, elevando a sensação térmica de calor.
Resposta correta: A e D
8.
Isso ocorre porque o material da lata é melhor condutor
térmico do que o material da garrafa. A grandeza que
caracteriza essa diferença na condução é a condutividade térmica do material.
Resposta correta: E
9.
A região com vácuo evita a propagação do calor por
condução e também por convecção. A parte espelhada
age refletindo o calor que é fruto da irradiação.
Resposta correta: C
10. Veja,
φAÇO + φCOBRE + φLATÃO = 0
0,92 . A . (T − 100) 0,26 . A(T − 0) 0,12 . A(T − 0)
+
=
=0
46
13
12
Resposta correta: C
⇒ T = 40o C
Resposta correta: E
COMENTÁRIOS – ATIVIDADES PROPOSTAS
1.
aula 15
Temos o fenômeno da convecção térmica, que é decorrente dos diferentes calores específicos da água e da terra.
GASES IDEAIS – I
Resposta correta: A
2.
I) (F) O reservatório deve ser isolante para evitar as
trocas de calor
II) (V)
III) (V)
COMENTÁRIOS – ATIVIDADES
O efeito estufa faz com que ocorra o aquecimento da
Terra, o que torna a atmosfera mais intensa em seus fenômenos climáticos. As áreas úmidas tendem a ficar
mais úmidas e as secas cada vez mais secas.
Resposta correta: A
4.
A condução de calor também pode ocorrer em líquidos
e gases.
Resposta correta: A
5.
Devido ao vácuo, não houve transmissão de calor por
condução ou convecção.
Resposta corrente: A
6.
Para esquentar rapidamente, a panela deve ter um baixo
calor específico. Isso significa que uma pequena quantidade de energia é suficiente para elevar em uma unidade a temperatura de uma unidade de massa. Já a uniformidade do aquecimento, é proporcionada por uma
alta condutividade térmica, que é proporcional ao fluxo
de energia.
Resposta correta: C
6
3ª SÉRIE E EXTENSIVO OLÍMPICOS
SALA
Processo b → c e c → a: é simples de verificar no gráfico
P x T que os processos b → c e c → a são isobárico e
isotérmico, respectivamente.
Processo a → b: observe que a reta que contém o segmento ab passa pela origem, e tem um coeficiente anP
gular φ bem definido, como sendo φ = . Em todos os
T
pontos deste segmento, a inclinação é a mesma. Por isso, para dois pontos quaisquer deste segmento, é válida
P P
a relação ∅1 = ∅2 → 1 = 2 . Da equação de ClapeT1 T2
yron,
PV = nRT, podemos verificar que se trata de um
processo isocórico.
Gráfico P x V do exposto, podemos descrever o gráfico
P x V como segue:
a → b: processo isocórico.
b → c: processo isobárico.
c → a: processo isotérmico.
1.
Resposta correta: E
3.
PARA
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VOLUME 3
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FÍSICA 3
2.
A energia cinética média das moléculas que constituem
uma amostra de gás é igual à energia interna do gás dividida pelo número de moléculas. Sabendo que a energia interna é proporcional à temperatura e considerando
que os dois gases são monoatômicos, concluímos que
ambos têm mesma energia cinética média.
2.
No equilíbrio,
P1 = P2
Assim,
n1 R T1 n2 R T2
1. T
3. T
=
⇒
=
⇒
V1
V2
X . A (L − X) A
1
1
⇒ L − X = 3x ⇒ x = L = . 20 = 5cm
4
4
Resposta correta: A
3.
Veja,
PA VA = PB VB (Isotérmica)
PA . 5,6 = 1 . 22, 4 ⇒ PA = 4atm
Nota:
↓
CNTP
Resposta correta: D
4.
Veja,
nA = n'A + nB'
Assim,
PA VA PA' . VA PB' . VB
=
+
, onde PA' = PB' = P
RTA
RTA
RTA
Resposta correta: B
3.
Por fim,
1,6 . 3 = P(3 + 1) ⇒ P = PA' = PB' =
Veja,
PA VA PB VB
1 . 2, 4 1,8 . 5
=
⇒
=
⇒
TA
TB
80
TB
18 . 5 . 8
⇒ TB =
= 300K
2, 4
3 × 1,6
⇒
4
⇒ P = 1,2atm = 1,2 × 105 N m2
Resposta correta: C
5.
Resposta correta: D
Observe que pFVF = pEVE = pDVD. Isso significa que nos
estados F, E e D, o gás tem a mesma temperatura. Sabendo da disposição das isotermas num gráfico P x V,
verificamos que as temperaturas nos estados A, B e C
são maiores que a temperatura nos estados F, E e D. Do
gráfico, podemos ver também que pBVB > pCVC > pAVA.
Como o produto PV é proporcional à temperatura, podemos concluir que TB > TC > TA.
4.
Mantidas as características do sistema, não haverá muV
V
dança da pressão. Por isso, podemos escrever f = i .
Tf Ti
É importante lembrar que a temperatura deve ser indicada na escala Kelvin para ser usada na lei dos gases.
Segue que:
Vf Vi
h
h
hf
hi
=
→ f = i →
=
→
Tf Ti
Tf Ti
273 + 60 273 + 30
Resposta correta: B
→ hf =
COMENTÁRIOS – ATIVIDADES PROPOSTAS
1.
Quanto mais afastado da origem do gráfico P × V, maior
a temperatura. Assim,
332
. hi → hf = 1,10hi
303
Resposta correta: B
Se a temperatura retorna a T = 78oC, temos:
P1 V Po V
P
P
=
⇒ 1 = atm ⇒ P1 = 0,85 . Patm
T1
T2
255 300
5.
T3 < T2
Resposta correta: D
6.
Veja,
No equilíbrio, temos:
k(L o − L)
k(L o − L)
P − Po =
⇒P=
− Po
A
A
Resposta correta: C
Resposta correta: A
3ª SÉRIE E EXTENSIVO OLÍMPICOS
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VOLUME 3
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FÍSICA 3
7
7.
Veja,
Início:
P
⎧
⎪Po = A
⎪
⎨V
⎪T = 300K
⎪ o
⎩
Por fim,
PA .V
300
=
Final
3P
⎧
⎪PFINAL = A
⎪
⎨ VFINAL
⎪T = 400K
⎪
⎩
3P A . VF
400
⇒ VF =
4
V.
9
Resposta correta: C
8.
Dentre as opções, aquela que está em desacordo com
as proposições que descrevem o modelo de gás ideal é
o item d. Neste modelo, entre as moléculas de um gás,
só há interação quando elas colidem.
Resposta correta: D
9.
Como os recipientes têm mesmo volume e os gases
contidos em seu interior estão a uma mesma pressão, a
temperatura é igual nos dois recipientes.
A energia cinética média das moléculas é proporcional
ao número de graus de liberdade associado às partículas
que compõem o gás. Gases constituídos por moléculas
diatômicas têm 5 graus de liberdade, enquanto átomos
livres têm 3 graus de liberdade. Assim, escrevem-se as
energias cinética das moléculas de H2 e He como
5
3
EH2 = kT e EHe = kT , em que T é a temperatura e k é
2
2
a constante de Boltzmann. Portanto, EH2 > EHe .
Resposta correta: C (Retificação de gabarito)
10. pV = nRT → pV =
m
13 . 103
RT → 105 . V =
. 8, 3. 300 →
M
52
→ V = 6,2m3
Resposta correta: B
-2409
Rev.: Jarina
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