1. um painel coletor de energia solar para aquecimento … · 2018-02-02 · um sistema de...

1. Um painel coletor de energia solar para aquecimento residencial de água, com 60% de

eficiência, tem superfície coletora com área útil de 220 m . A água circula em tubos fixados sob

a superfície coletora. Suponha que a intensidade da energia solar incidente seja de 3 22,0 10 w m e que a vazão de suprimento de água aquecida seja de 6,0 litros por minuto.

Assinale a opção que indica aproximadamente a variação da temperatura da água.

Dados: águac 1,0 cal g C e 1cal 4,2 J.

a) 12,2 C

b) 22,7 C

c) 37,3 C

d) 45,6 C

e) 57,1 C

2. Ao atender um paciente, um médico verifica que, entre outros problemas, ele está com

temperatura de 37,5 C e deixa-o em observação no posto de saúde. Depois de uma hora,

examina-o novamente, medindo a temperatura e observa que ela aumentou 2 C.

O valor dessa variação de temperatura, na escala Fahrenheit, e a temperatura final, na escala Kelvin, são respectivamente iguais a:

a) 3,6 F e 233,5 K.

b) 35,6 F e 312,5 K.

c) 35,6 F e 233,5 K.

d) 3,6 F e 312,5 K.

3. Pernambuco registrou, em 2015, um recorde na temperatura após dezessete anos. O

estado atingiu a média máxima de 31 C, segundo a Agência Pernambucana de Águas e Clima

(APAC). A falta de chuvas desse ano só foi pior em 1998 – quando foi registrada a pior seca dos últimos 50 anos, provocada pelo fenômeno “El Niño”, que reduziu a níveis críticos os reservatórios e impôs o racionamento de água. Novembro foi o mês mais quente de 2015, aponta a APAC. Dos municípios que atingiram as temperaturas mais altas esse ano, Águas

Belas, no Agreste, aparece em primeiro lugar com média máxima de 42 C .

Utilizando o quadro abaixo, que relaciona as temperaturas em C (graus Celsius), F

(Fahrenheit) e K (Kelvin), podemos mostrar que as temperaturas médias máximas, expressas

em K, para Pernambuco e para Águas Belas, ambas em 2015, foram, respectivamente:

a) 300 e 317.

b) 273 e 373.

c) 304 e 315.

d) 242 e 232.

e) 254 e 302.

4. Duas barras metálicas representadas por (A) e (B) possuem comprimentos iniciais 0AL e

0BL , coeficientes de dilatação lineares Aα e Bα e sofreram variações de temperatura ATΔ e

BT ,Δ respectivamente. Sabendo que 0A 0BL 5 L , B A8α α e A BT 2 T ,Δ Δ podemos

escrever que a razão entre as variações de comprimento ALΔ e BL ,Δ ou seja, A BL LΔ Δ vale:

a) 0,25

b) 0,50

c) 0,80

d) 1,25

e) 1,50

5. Um cubo regular homogêneo de aresta 20,0 cm está inicialmente a 20,0 C. O coeficiente

de dilatação linear médio do material com que foi fabricado é 5 12,00 10 C . Aquecendo-se

uniformemente o cubo com uma fonte de calor constante durante 50,0 s, a temperatura se

eleva para 120,0 C. A dilatação ocorrida em uma das superfícies do cubo é:

a) 1 24,00 10 cm

b) 1 28,00 10 cm

c) 1 212,0 10 cm

d) 1 216,0 10 cm

e) 1 220,0 10 cm

6. Uma chapa retangular, de lados 20 cm e 10 cm, feita de um material cujo coeficiente de

dilatação linear é igual a 6 122 10 C , tem um furo circular no seu centro, cujo diâmetro é

5 cm, à 25 C. Se a chapa for aquecida até 125 C, afirma-se que a área do furo:

a) diminui e que o diâmetro passa a ser 4,985 cm.

b) não se altera e que o diâmetro continua sendo 5,000 cm.

c) aumenta e que o diâmetro passa a ser 5,011cm.

d) diminui e que o diâmetro passa a ser 4,890 cm.

7. O primeiro banho de um recém-nascido só deve acontecer cerca de seis horas após o nascimento, quando sua temperatura corporal e suas funções cardiorrespiratórias estiverem

estáveis. (...) A temperatura ideal da água é entre 36 C e 37 C. É possível medir a

temperatura com termômetros específicos para o banho ou usando o antebraço. É comum que a temperatura ideal da água para o banho do bebê dê a impressão de morna aos adultos. Por isso, testar no antebraço ou com o dorso da mão é mais eficiente. Seguindo as recomendações, uma mãe que vai dar banho em seu filho recém-nascido vai

misturar duas porções de água: uma com temperatura de 20 C (fria) e outra mais quente,

ambas em uma banheira de 20 litros. A banheira deve estar com água fria em 2 3 de sua

capacidade antes de se misturar à porção de água quente.

Quantos litros de água a mãe deve ferver a 100 C para misturar com a água fria, visando

atingir a temperatura ideal do banho de 36 C?

a) 0,30

b) 1,20

c) 3,33

d) 16,7

e) 53,3

8. Em dias com grandes variações de temperatura, um fenômeno curioso pode ocorrer em alguns copos de vidro: racham, quebram ou explodem sem nenhum impacto ou queda. Com base nas propriedades térmicas do vidro utilizado na fabricação do copo, uma explicação para esse fenômeno é: a) a baixa condutividade térmica. b) a alta condutividade térmica. c) o calor específico alto. d) o baixo ponto de fusão. e) o alto ponto de fusão. 9. No início do século XX, Pierre Curie e colaboradores, em uma experiência para determinar características do recém-descoberto elemento químico rádio, colocaram uma pequena

quantidade desse material em um calorímetro e verificaram que 1,30 grama de água líquida ia

do ponto de congelamento ao ponto de ebulição em uma hora. A potência média liberada pelo rádio nesse período de tempo foi, aproximadamente: Note e adote:

- Calor específico da água: 1cal (g C)

- 1cal 4 J

- Temperatura de congelamento da água: 0 C

- Temperatura de ebulição da água: 100 C

- Considere que toda a energia emitida pelo rádio foi absorvida pela água e empregada exclusivamente para elevar sua temperatura.

a) 0,06 W

b) 0,10 W

c) 0,14 W

d) 0,18 W

e) 0,22 W

10. Um aprendiz de cozinheiro colocou 1,0 litro de água em temperatura ambiente (25 C)

numa panela sem tampa e a deixou aquecendo em um fogão elétrico, sobre uma boca de

potência de 2.000 W.

Considerando-se que toda a energia fornecida pela boca é absorvida pela água, qual o tempo mínimo aproximado em que toda a água evapora? Dados:

calor latente de vaporização da água 2.256 kJ kg

calor específico da água 4,2 kJ kg C

densidade da água 31.000 kg m

a) 18,2 min

b) 21,4 min

c) 36,0 min

d) 42,7 min

e) 53,8 min

11. Em um dia muito quente, em que a temperatura ambiente era de 30 C, Sr. Aldemir

pegou um copo com volume de 3194 cm de suco à temperatura ambiente e mergulhou nele

dois cubos de gelo de massa 15 g cada. O gelo estava a 4 C e fundiu-se por completo.

Supondo que o suco tem o mesmo calor específico e densidade que a água e que a troca de calor ocorra somente entre o gelo e suco, qual a temperatura final do suco do Sr. Aldemir? Assinale a alternativa CORRETA.

Dados: águac 1,0 cal g C; geloc 0,5 cal g C e geloL 80 cal g.

a) 0 C

b) 2 C

c) 12 C

d) 15 C

e) 26 C

12. Um sistema de aquecimento elétrico residencial, de potência nominal P, precisa de 10

minutos para elevar a temperatura de um volume de água de 30,02 m de 20 C para 50 C.

Considerando que o calor específico da água é de 1cal (g C), podemos afirmar que a

potência do aquecedor, em W, é de aproximadamente:

(Considere a densidade da água igual a 31.000 kg m e que 1cal 4,2 J)

a) 1.250

b) 5.500

c) 4.200

d) 6.500

e) 3.900

13. Em um recipiente adiabático, onde não ocorrem trocas de calor com o ambiente, coloca-

se 80 g de gelo a 0 C com 120 g de água. Depois de um certo tempo, observa-se que há

50 g de gelo boiando na água em equilíbrio térmico. Sendo o calor específico da água igual a

1,0 cal g C e o calor latente de fusão do gelo igual 80 cal g, a temperatura final da mistura e a

temperatura inicial da água serão respectivamente iguais a:

a) 0,5 C e 16,0 C.

b) 0,0 C e 20,0 C.

c) 0,0 C e 16,0 C.

d) 0,5 C e 20,0 C.

14. Sabe-se que um líquido possui calor específico igual a 0,58 cal g C. Com o intuito de

descobrir o valor de seu calor latente de vaporização, foi realizado um experimento onde o líquido foi aquecido por meio de uma fonte de potência uniforme, até sua total vaporização, obtendo-se o gráfico abaixo. O valor obtido para o calor latente de vaporização do líquido, em

cal g, está mais próximo de:

a) 100

b) 200

c) 540

d) 780

15. Uma pessoa deixou um aquecedor elétrico portátil (ebulidor) dentro de um recipiente com

dois litros de água que estavam inicialmente à temperatura de 20 C. O aquecedor é composto

por um único resistor que opera em uma tensão de 110 V. A pessoa voltou após um intervalo

de tempo de 20 minutos e verificou que 40% da água já havia evaporado do recipiente.

Considere que toda a energia fornecida pelo aquecedor é absorvida pela água e que toda a evaporação é somente devido à ação do ebulidor, ou seja, não houve nenhuma evaporação espontânea da água para o meio ambiente. Despreze também a capacidade térmica do recipiente e do aquecedor. Dados:

calor específico da água 1,0cal g C;

calor latente de vaporização da água 540cal g;

densidade absoluta da água 1,0kg L;

1cal 4,2 J;

temperatura de ebulição da água 100 C.

A partir de tais informações, assinale a alternativa CORRETA.

a) O calor latente consumido no processo de evaporação é igual a 61,08 10 cal.

b) A quantidade de calor total absorvida pela água foi inferior a 62,0 10 J.

c) A potência fornecida pelo aquecedor é de 1.000 W.

d) A resistência do aquecedor é superior a 5,00 .Ω

e) A corrente elétrica consumida pelo aquecedor é igual a 10 A.

16. Qual a quantidade de calor que devemos fornecer a 200 g de gelo a 20 C para

transformar em água a 50 C?

(Considere: gelo água fusãoC 0,5 cal (g C); C 1cal (g C); L 80cal g)

a) 28 kcal.

b) 26 kcal.

c) 16 kcal.

d) 12 kcal.

e) 18 kcal.

17. Um buffet foi contratado para servir 100 convidados em um evento. Dentre os itens do

cardápio constava água a 10 C. Sabendo que o buffet tinha em seu estoque 30 litros de água

a 25 C, determine a quantidade de gelo, em quilogramas, a 0 C, necessário para obter água

à temperatura de 10 C. Considere que a água e o gelo estão em um sistema isolado.

Dados:

- densidade da água 31g cm ;

- calor específico da água 1cal g C;

- calor de fusão do gelo 80 cal g C; e

- calor específico do gelo 0,5 cal g C

a) 2

b) 3

c) 4

d) 5

18. Um chefe de cozinha precisa transformar 10 g de gelo a 0 C em água a 40 C em 10

minutos. Para isto utiliza uma resistência elétrica percorrida por uma corrente elétrica que fornecerá calor para o gelo. Supondo-se que todo calor fornecido pela resistência seja absorvido pelo gelo e desprezando-se perdas de calor para o meio ambiente e para o frasco que contém o gelo, a potência desta resistência deve ser, em watts, no mínimo, igual a: Dados da água:

Calor específico no estado sólido: 0,50 cal g C

Calor específico no estado líquido: 1,0 cal g C

Calor latente de fusão do gelo: 80 cal g

Adote 1cal 4 J

a) 4.

b) 8.

c) 10.

d) 80.

e) 120.

19. O gráfico abaixo indica o comportamento térmico de 10 g de uma substância que, ao

receber calor de uma fonte, passa integralmente da fase sólida para a fase líquida.

O calor latente de fusão dessa substância, em cal g, é igual a:

a) 70

b) 80

c) 90

d) 100

20. Quando um patinador desliza sobre o gelo, o seu deslizamento é facilitado, sendo o atrito diminuído, porque parte do gelo se transforma em água. Se o gelo se encontra a uma

temperatura inferior a 0 C, isso ocorre porque:

a) o aumento da pressão sobre o gelo diminui a temperatura de fusão. b) a pressão sobre o gelo e a temperatura de fusão não se alteram. c) a diminuição da pressão sobre o gelo diminui a temperatura de fusão. d) o aumento da pressão sobre o gelo aumenta a temperatura de fusão.

21. O gráfico abaixo mostra a variação da temperatura de um corpo de 20 g em função da

quantidade de calor a ele fornecida. Durante o processo, o corpo sofre uma transição de fase, passando do estado sólido para o estado líquido.

Assinale a alternativa CORRETA:

a) a fusão do corpo ocorrerá a 100 C se a sua massa for de 40 g.

b) o calor latente de fusão do corpo é de 10 cal g.

c) a 100 C, será iniciada, necessariamente, uma nova transição de fase.

d) o calor latente de fusão do corpo é de 5 cal g.

e) a fusão do corpo ocorrerá a 50 C somente se sua massa for de 40 g.

22. Um atiçador é uma barra rija e não inflamável usada para empurrar lenha ardente em uma lareira. Para segurança e conforto durante o uso, o atiçador deveria ser feito de um material com: a) alto calor específico e alta condutividade térmica. b) baixo calor específico e baixa condutividade térmica. c) baixo calor específico e alta condutividade térmica. d) alto calor específico e baixa condutividade térmica. 23. Nos veículos com motores refrigerados por meio líquido, o aquecimento da cabine de passageiros é feito por meio da troca de calor entre o duto que conduz o líquido de arrefecimento que circula pelo motor e o ar externo. Ao final, esse ar que se encontra aquecido, é lançado para o interior do veículo. Num dia frio, o ar externo, que está a uma temperatura de

5 C, é lançado para o interior da cabine, a 30 C, a uma taxa de 1,5 L s. Determine a

potência térmica aproximada, em watts, absorvida pelo ar nessa troca de calor.

a) 20 b) 25 c) 45 d) 60 e) 80 24. Em um determinado aeroporto, a temperatura ambiente é exibida por um mostrador digital que indica, simultaneamente, a temperatura em 3 escalas termométricas: Celsius, Fahrenheit e Kelvin. Se em um determinado instante a razão entre a temperatura exibida na escala Fahrenheit e na escala Celsius é igual a 3,4, então a temperatura registrada na escala Kelvin nesse mesmo instante é: a) 272 K. b) 288 K. c) 293 K. d) 301 K. e) 311 K. 25. Em uma fábrica, utiliza-se uma barra de alumínio de 80 cm2 de seção reta e 20 cm de comprimento, para manter constante a temperatura de uma máquina em operação. Uma das extremidades da barra é colocada em contato com a máquina que opera à temperatura constante de 400 ºC, enquanto a outra extremidade está em contato com uma barra de gelo na sua temperatura de fusão. Sabendo que o calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g, que o coeficiente de condutibilidade térmica do alumínio é de 0,5 cal/s.cm.ºC e desprezando as trocas de calor do sistema máquina-gelo com o meio ambiente, é correto afirmar que o tempo necessário para derreter 500 g de gelo é: a) 10 s b) 20 s c) 30 s d) 40 s e) 50 s 26. A lei de Fourier, ou lei da condução térmica serve para analisar e quantificar o fluxo de calor através de um sólido. Ele relaciona esse fluxo de calor com o material, com a geometria do corpo em questão e à diferença de temperatura na qual está submetido. Para aumentar o fluxo de calor de um corpo, sem alterar o material e a diferença de temperatura, deve-se: a) manter a área da secção transversal e aumentar a espessura (comprimento) do corpo. b) aumentar a área da secção transversal e a espessura (comprimento) do corpo. c) diminuir a área da secção transversal e a espessura (comprimento) do corpo. d) diminuir a área da secção transversal e aumentar a espessura (comprimento) do corpo. e) aumentar a área da secção transversal e diminuir a espessura (comprimento) do corpo. 27. A garrafa térmica tem como função manter seu conteúdo em temperatura praticamente constante durante um longo intervalo de tempo. É constituída por uma ampola de vidro cujas superfícies interna e externa são espelhadas para impedir a propagação do calor por

__________. As paredes de vidro são más condutoras de calor evitando-se a __________ térmica. O vácuo entre as paredes da ampola dificulta a propagação do calor por ___________ e ____________. Marque a alternativa que completa o texto corretamente: a) reflexão – transmissão – condução – irradiação. b) condução – irradiação – irradiação – convecção. c) irradiação – condução – convecção – condução. d) convecção – convecção – condução – irradiação. e) reflexão – irradiação – convecção - condução. 28. Com base nos processos de transmissão de calor, analise as proposições a seguir. I. A serragem é melhor isolante térmico do que a madeira, da qual foi retirada, porque entre as partículas de madeira da serragem existe ar, que é um isolante térmico melhor que a madeira. II. Se a superfície de um lago estiver congelada, a maior temperatura que a camada de água do fundo poderá atingir é 2 °C. III. O interior de uma estufa de plantas é mais quente que o exterior, porque a energia solar que atravessa o vidro na forma de raios infravermelhos é parcialmente absorvida pelas plantas e demais corpos presentes e depois emitida por eles na forma de raios ultravioletas que não atravessam o vidro, aquecendo assim o interior da estufa. IV. Durante o dia, sob as túnicas claras que refletem boa parte da energia do sol, os beduínos no deserto usam roupa de lã, para minimizar as trocas de calor com o ambiente. São verdadeiras apenas as proposições: a) I e II. b) I e IV. c) II e III. d) III e IV. 29. Quando se retira uma garrafa de vidro com água de uma geladeira, depois de ela ter ficado lá por algum tempo, veem-se gotas d’água se formando na superfície externa da garrafa. Isso acontece graças, principalmente, à: a) condensação do vapor de água dissolvido no ar ao encontrar uma superfície à temperatura mais baixa. b) diferença de pressão, que é maior no interior da garrafa e que empurra a água para seu exterior. c) porosidade do vidro, que permite a passagem de água do interior da garrafa para sua superfície externa. d) diferença de densidade entre a água no interior da garrafa e a água dissolvida no ar, que é provocada pela diferença de temperaturas. e) condução de calor através do vidro, facilitada por sua porosidade. 30. Na preparação caseira de um chá aconselha-se aquecer a água até um ponto próximo da fervura, retirar o aquecimento e, em seguida, colocar as folhas da planta e tampar o recipiente. As folhas devem ficar em processo de infusão por alguns minutos. Caso o fogo seja mantido por mais tempo que o necessário, a água entrará em ebulição. Considere que a potência fornecida pelo fogão à água é igual a 300 W, e que o calor latente de vaporização da água vale 2,25 x 103 J/g. Mantendo-se o fogo com a água em ebulição e o recipiente aberto, qual é a massa de água que irá evaporar após 10 minutos? a) 18 g. b) 54 g. c) 80 g. d) 133 g. e) 150 g. 31. Muitas pessoas gostam de café, mas não o apreciam muito quente e têm o hábito de adicionar um pequeno cubo de gelo para resfriá-lo rapidamente. Deve-se considerar que a xícara tem capacidade térmica igual a 30 cal/ºC e contém inicialmente 120 g de café (cujo calor específico é igual ao da água, 1 cal/g.ºC) a 100 ºC, e que essa xícara encontra-se em equilíbrio térmico com o líquido. Acrescentando-se uma pedra de gelo de 10 g, inicialmente a 0 ºC, sendo que o calor latente de fusão do gelo vale 80 cal/g, após o gelo derreter e todo o sistema entrar

em equilíbrio térmico, desprezando-se as perdas de calor para o ambiente, a temperatura do café será igual a: a) 86,15 ºC. b) 88,75 ºC. c) 93,75 ºC. d) 95,35 ºC. e) 99,35 ºC. 32. O gráfico mostra como varia a temperatura em função do tempo de aquecimento de um liquido, inicialmente a 20ºC.

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. 33. Um estudante de física, ao nível do mar, possui um aquecedor de imersão de 420 W de potência e o coloca dentro de uma panela contendo 2 litros de água a 20°C. Supondo que 80% da energia dissipada seja absorvida pela água, o intervalo de tempo necessário para que 20% dessa água seja vaporizada será aproximadamente de: Dados: calor específico da água: 1,0 cal/g°C Calor Latente de vaporização da água: 540 cal/g Densidade absoluta da água: 1,0 kg/L 1 cal = 4,2 J a) 1 h e 13 minutos. b) 1 h e 18 minutos. c) 1 h e 25 minutos. d) 1 h e 30 minutos. e) 2 h e 10 minutos. 34. Um martelo de massa M = 1, 2 kg, com velocidade de módulo 6, 5 m/s, golpeia um prego de massa m = 14 g e para, após cada impacto. Considerando que o prego absorve toda a energia das marteladas, uma estimativa do aumento da temperatura do prego, gerado pelo impacto de dez marteladas sucessivas, fornecerá o valor aproximado de: Dado: calor específico do ferro c = 450J/kgºC a) 40 ºC b) 57 ºC c) 15 ºK d) 57 ºK e) 15 ºF 35. Um forno de micro-ondas produz ondas eletromagnéticas que aquecem os alimentos colocados no seu interior ao provocar a agitação e o atrito entre suas moléculas. Se colocarmos no interior do forno um copo com 250g de água a 15ºC, quanto tempo será necessário para aquecê-lo a 80ºC? Suponha que as micro-ondas produzam 13000cal/min na água e despreze a capacidade térmica do copo. Dado: calor específico sensível da água: 1,0 cal/gºC.

a) 1,25 s b) 25,0 s c) 50,0 s d) 75,0 s e) 125,0 s 36. O equivalente mecânico do calor pode ser avaliado pela experiência realizada por James Prescott Joule (1818-1889), na qual se utiliza de um aparelho em que um peso, ao descer, gira um conjunto de pás em um recipiente com água, como ilustrado na figura abaixo.

Um bloco de massa m cai de uma altura h, girando as pás que aquecem uma amostra de água de massa M. Admitindo-se que toda energia da queda produza o aquecimento da água, a

expressão que representa a variação de temperatura TΔ da amostra de água é: Dado: considere a aceleração da gravidade g e o calor específico da água c.

a) gh

c

b) mgh

Mc

c) M c

m gh

d) m h

M c

e) m gh

M c

37. Dona Joana é cozinheira e precisa de água a 80 ºC para sua receita. Como não tem um termômetro, decide misturar água fria, que obtém de seu filtro, a 25 ºC, com água fervente. Só não sabe em que proporção deve fazer a mistura. Resolve, então, pedir ajuda a seu filho, um excelente aluno em física. Após alguns cálculos, em que levou em conta o fato de morarem no litoral, e em que desprezou todas as possíveis perdas de calor, ele orienta sua mãe a misturar um copo de 200 mL de água do filtro com uma quantidade de água fervente, em mL, igual a: a) 800. b) 750. c) 625. d) 600. e) 550.

38. Um recipiente cilíndrico, de vidro, de 500mlestá completamente cheio de mercúrio, a

temperatura de 22 ºC. Esse conjunto foi colocado em um freezer a - 18 ºC e, após atingir o equilíbrio térmico, verificou-se um: Dados - Constantes físicas:

Coeficiente de dilatação linear do vidro: 5 1v 1,0 10 ºCα .

Coeficiente de dilatação volumétrica do mercúrio: 3 1Hg 0,20 10 ºCγ .

a) transbordamento de 3,4ml de mercúrio.

b) transbordamento de 3,8mlde mercúrio.

c) espaço vazio de 3,4ml no recipiente.

d) espaço vazio de 3,8mlno recipiente.

39. Um estudante de Física resolveu criar uma nova escala termométrica que se chamou Escala NOVA ou, simplesmente, Escala N. Para isso, o estudante usou os pontos fixos de referência da água: o ponto de fusão do gelo (0° C), correspondendo ao mínimo (25° N) e o ponto de ebulição da água (100° C), correspondendo ao máximo (175° N) de sua escala, que era dividida em cem partes iguais. Dessa forma, uma temperatura de 55°, na escala N, corresponde, na escala Celsius, a uma temperatura de: a) 10° C. b) 20° C. c) 25° C. d) 30° C. e) 35° C. 40. Chuveiros elétricos possuem uma chave para regulagem da temperatura verão/inverno e para desligar o chuveiro. Além disso, é possível regular a temperatura da água, abrindo ou fechando o registro. Abrindo, diminui-se a temperatura e fechando, aumenta-se. Aumentando-se o fluxo da água há uma redução na sua temperatura, pois: a) aumenta-se a área da superfície da água dentro do chuveiro, aumentando a perda de calor por radiação. b) aumenta-se o calor especifico da água, aumentando a dificuldade com que a massa de água se aquece no chuveiro. c) diminui-se a capacidade térmica do conjunto água/chuveiro, diminuindo também a capacidade do conjunto de se aquecer. d) diminui-se o contato entre a corrente elétrica do chuveiro e a água, diminuindo também a sua capacidade de aquecê-la. e) diminui-se o tempo de contato entre a água e a resistência do chuveiro, diminuindo a transferência de calor de uma para a outra. 41. Em dias com baixas temperaturas, as pessoas utilizam casacos ou blusas de lã com o intuito de minimizar a sensação de frio. Fisicamente, esta sensação ocorre pelo fato de o corpo humano liberar calor, que é a energia transferida de um corpo para outro em virtude da diferença de temperatura entre eles. A utilização de vestimenta de lã diminui a sensação de frio, porque: a) possui a propriedade de gerar calor. b) é constituída de material denso, o que não permite a entrada do ar frio. c) diminui a taxa de transferência de calor do corpo humano para o meio externo. d) tem como principal característica a absorção de calor, facilitando o equilíbrio térmico. e) está em contato direto com o corpo humano, facilitando a transferência de calor por condução. 42. Uma amostra de determinada substância com massa 30 g encontra-se inicialmente no estado liquido, a 60°C. Está representada pelo gráfico abaixo a temperatura dessa substância em função da quantidade de calor por ela cedida. Analisando esse gráfico, é correto afirmar que:

a) a temperatura de solidificação da substância é 10°C. b) o calor específico latente de solidificação é –1,0 cal/g. c) o calor específico sensível no estado líquido é 1/3 cal/g°C. d) o calor específico sensível no estado sólido é 1/45 cal/g°C. e) ao passar do estado líquido a 60°C para o sólido a 10°C a substância perdeu 180 cal. 43. O gráfico a seguir representa o calor absorvido por unidade de massa, Q/m, em função

das variações de temperatura T para as substâncias ar, água e álcool, que recebem calor em processos em que a pressão é mantida constante.

(Considere que os valores de calor específico do ar, do álcool e da água são, respectivamente, 1,0 kJ/kg.°C, 2,5 kJ/kg.°C e 4,2 kJ/kg.°C.). Com base nesses dados, é correto afirmar que as linhas do gráfico identificadas pelas letras X, Y e Z, representam, respectivamente: a) o ar, o álcool e a água. b) o ar, a água e o álcool. c) a água, o ar e o álcool. d) a água, o álcool e o ar. e) o álcool, a água e o ar. 44. Um bico de Bunsen consome 1,0 litro de gás combustível por minuto. A combustão de 1,0m3 de gás libera 5000kcal. Sobre o bico de gás, coloca-se um recipiente contendo 2,0 litros de água a 10°C. Sabendo que para o aquecimento da água se aproveitam 60% do calor liberado pela combustão do gás e dado o calor específico sensível da água 1 cal/(g.°C) e massa específica 1g/cm3, o tempo necessário, em minutos, para levar a água ao ponto de ebulição, é o seguinte: a) 35. b) 40. c) 55. d) 60. e) 90. 45. Em um experimento foram utilizadas duas garrafas PET, uma pintada de branco e a outra de preto, acopladas cada uma a um termômetro. No ponto médio da distância entre as garrafas, foi mantida acesa, durante alguns minutos, uma lâmpada incandescente. Em seguida a lâmpada foi desligada. Durante o experimento, foram monitoradas as temperaturas das

garrafas: a) enquanto a lâmpada permaneceu acesa e b) após a lâmpada ser desligada e atingirem equilíbrio térmico com o ambiente.

A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em comparação à da branca, durante todo experimento, foi: a) igual no aquecimento e igual no resfriamento. b) maior no aquecimento e igual no resfriamento. c) menor no aquecimento e igual no resfriamento. d) maior no aquecimento e menor no resfriamento. e) maior no aquecimento e maior no resfriamento. 46. O cooler, encontrado em computadores e em aparelhos eletroeletrônicos, é responsável pelo resfriamento do microprocessador e de outros componentes. Ele contém um ventilador que faz circular ar entre placas difusoras de calor. No caso de computadores, as placas difusoras ficam em contato direto com o processador, conforme a figura a seguir.

Sobre o processo de resfriamento desse processador, assinale a alternativa correta. a) O calor é transmitido das placas difusoras para o processador e para o ar através do fenômeno de radiação. b) O calor é transmitido do ar para as placas difusoras e das placas para o processador através do fenômeno de convecção. c) O calor é transmitido do processador para as placas difusoras através do fenômeno de condução. d) O frio é transmitido do processador para as placas difusoras e das placas para o ar através do fenômeno de radiação. e) O frio é transmitido das placas difusoras para o ar através do fenômeno de radiação. 47. Umidade é o conteúdo de água presente em uma substância. No caso do ar, a água na forma de vapor pode formar um gás homogêneo e incolor se sua concentração no ar estiver abaixo do limite de absorção de vapor de água pelo ar. Este limite é chamado de ponto de orvalho e caracteriza a saturação a partir da qual ocorre a precipitação de neblina ou gotículas de água. O ponto de saturação de vapor de água no ar aumenta com a temperatura. Um fato interessante ligado à umidade do ar é que, em um dia muito quente, o ser humano sente-se termicamente mais confortável em um ambiente de baixa umidade. Esse fato se deve ao calor: a) recebido pelo corpo por irradiação. b) cedido para a água por convecção.

c) recebido do vapor por condução. d) cedido para o vapor por convecção. e) cedido pelo corpo por condução. 48. A conservação de alguns tipos de alimentos é feita mantendo-os a baixas temperaturas. Os refrigeradores realizam essa tarefa como uma máquina térmica cíclica, retirando energia de uma fonte à baixa temperatura (interior do refrigerador) e rejeitando-a para uma fonte à alta temperatura (exterior do refrigerador). A respeito do funcionamento dessa máquina térmica, é correto afirmar: a) O refrigerador doméstico opera conforme o ciclo de Carnot. b) O trabalho necessário para a operação da máquina é igual á razão entre a quantidade de energia retirada da fonte fria e a quantidade de energia rejeitada para a fonte quente. c) As transformações que ocorrem no interior da máquina são isotérmicas. d) Enquanto houver realização de trabalho pelo motor, é possível transferir energia da fonte à baixa temperatura para a fonte à alta temperatura. e) Quanto maior o trabalho realizado pelo motor elétrico, maior a eficiência do refrigerador. 49. O gráfico abaixo, obtido experimentalmente, mostra a curva de aquecimento que relaciona a temperatura de uma certa massa de um líquido em função da quantidade de calor a ele fornecido.

Sabemos que, por meio de gráficos desse tipo, é possível obter os valores do calor específico e do calor latente das substâncias estudadas. Assinale a alternativa que fornece corretamente o intervalo em que se pode obter o valor do calor latente de vaporização desse líquido. a) AB. b) BD. c) DE. d) CD. e) EF. 50. A liofilização é um processo de desidratação de alimentos que, além de evitar que seus nutrientes saiam junto com a água, diminui bastante sua massa e seu volume, facilitando o armazenamento e o transporte. Alimentos liofilizados também têm seus prazos de validade aumentados, sem perder características como aroma e sabor.

O processo de liofilização segue as seguintes etapas: I. O alimento é resfriado até temperaturas abaixo de 0 °C, para que a água contida nele seja solidificada. II. Em câmaras especiais, sob baixíssima pressão (menores do que 0,006 atm), a temperatura do alimento é elevada, fazendo com que a água sólida seja sublimada. Dessa forma, a água sai do alimento sem romper suas estruturas moleculares, evitando perdas de proteínas e vitaminas. O gráfico mostra parte do diagrama de fases da água e cinco processos de mudança de fase, representados pelas setas numeradas de 1 a 5.

A alternativa que melhor representa as etapas do processo de liofilização, na ordem descrita, é: a) 4 e 1. b) 2 e 1. c) 2 e 3. d) 1 e 3. e) 5 e 3. 51. Um estudo do ciclo termodinâmico sobre um gás que está sendo testado para uso em um motor a combustão no espaço é mostrado no diagrama a seguir.

Se intE representa a variação de energia interna do gás, e Q é o calor associado ao ciclo,

analise as alternativas e assinale a correta.

a) intE 0, Q 0

b) intE 0, Q 0

c) intE 0, Q 0

d) intE 0, Q 0

e) intE 0, Q 0

52. Os cilindros medicinais são destinados a armazenar gases sob alta pressão. Os cilindros são específicos para cada tipo de gás e são identificados segundo normas da ABNT, por cores diferentes e válvulas especificas para cada tipo de gás a ser envazado, como: Oxigênio Medicinal, Ar Comprimido Medicinal, Nitrogênio, Dióxido de Carbono e Óxido Nitroso.

Um residente recebe um cilindro fechado com um determinado gás (considerar ideal e

monoatômico) superaquecido a temperatura inicial de 327 C e baixa sua temperatura para

uso a 27 C. Com diminuição da temperatura como fica a energia cinética média das

moléculas? a) duplicada.

b) reduzida em 1 4.

c) reduzida à metade. d) inalterada. 53. Durante um experimento, um gás perfeito é comprimido, adiabaticamente, sendo realizado

sobre ele um trabalho de 800 J. Em relação ao gás, ao final do processo, podemos afirmar

que: a) o volume aumentou, a temperatura aumentou e a pressão aumentou. b) o volume diminuiu, a temperatura diminuiu e a pressão aumentou. c) o volume diminuiu, a temperatura aumentou e a pressão diminuiu. d) o volume diminuiu, a temperatura aumentou e a pressão aumentou. e) o volume aumentou, a temperatura aumentou e a pressão diminuiu. 54. Observe a figura abaixo.

A figura mostra dois processos, I e II, em um diagrama pressão (P) volume (V) ao longo dos

quais um gás ideal pode ser levado do estado inicial i para o estado final f. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. De acordo com a 1ª Lei da Termodinâmica, a variação da energia interna é __________ nos

dois processos. O trabalho IW realizado no processo I é __________ que o trabalho IIW

realizado no processo II. a) igual − maior b) igual − menor c) igual − igual d) diferente − maior e) diferente − menor

55. Um sistema termodinâmico constituído de n mols de um gás perfeito monoatômico

desenvolve uma transformação cíclica ABCDA representada no diagrama a seguir.

De acordo com o apresentado pode-se concluir que:

a) o trabalho em cada ciclo é de 800 J e é realizado pelo sistema.

b) o sistema termodinâmico não pode representar o ciclo de uma máquina frigorífica uma vez que o mesmo está orientado no sentido anti-horário.

c) a energia interna do sistema é máxima no ponto D e mínima no ponto B.

d) em cada ciclo o sistema libera 800 J de calor para o meio ambiente.

56. Uma máquina térmica que opera, segundo o ciclo de Carnot, executa 10 ciclos por

segundo. Sabe-se que, em cada ciclo, ela retira 800 J da fonte quente e cede 400 J para a

fonte fria. Se a temperatura da fonte fria é igual a 27 C, o rendimento dessa máquina e a

temperatura da fonte quente valem, respectivamente:

a) 20%; 327 K.

b) 30%; 327 K.

c) 40%; 700 K.

d) 50%; 600 K.

57. As máquinas térmicas são capazes de converter calor em trabalho. Elas funcionam em ciclos e utilizam duas fontes de temperaturas diferentes: uma quente, de onde recebe calor, e uma fria, para onde o calor rejeitado é direcionado. A respeito das máquinas térmicas, é importante saber que elas não transformam todo o calor em trabalho, ou seja, o rendimento de

uma máquina térmica é sempre inferior a 100%.

Um esquema de máquina térmica eficiente é mostrado na figura a seguir:

No que diz respeito à máquina representada, pode-se inferir que: a) Ela é ideal. b) Pode funcionar como esquematizada, uma vez que não viola as Leis da Termodinâmica.

c) Só pode funcionar entre essas temperaturas, se o calor rejeitado for igual a 12 kJ.

d) Trabalha abaixo da eficiência de Carnot. e) Não pode funcionar da forma esquematizada.

58. Um motor de potência 2,5 cv absorve 925 cal s de uma fonte térmica quente, cuja

temperatura é de 927 C. Sendo a temperatura da fonte fria de 80,6 F, determine a razão

entre o rendimento de um motor de Carnot que operasse entre essas mesmas fontes térmicas e o rendimento do referido motor.

a) 0,75

b) 1,00

c) 1,50

d) 2,00

59. Uma minúscula bolha de ar sobe até a superfície de um lago. O volume dessa bolha, ao

atingir a superfície do lago, corresponde a uma variação de 50% do seu volume em relação ao

volume que tinha quando do início do movimento de subida. Considerando a pressão

atmosférica como sendo de 510 Pa, a aceleração gravitacional de 210 m s e a densidade da

água de 31 g cm , assinale a alternativa que apresenta a distância percorrida pela bolha

durante esse movimento se não houve variação de temperatura significativa durante a subida da bolha.

a) 2 m.

b) 3,6 m.

c) 5 m.

d) 6,2 m.

e) 8,4 m.

60. Fazer vácuo significa retirar o ar existente em um volume fechado. Esse processo é usado, por exemplo, para conservar alimentos ditos embalados a vácuo ou para criar ambientes controlados para experimentos científicos. A figura abaixo representa um pistão que

está sendo usado para fazer vácuo em uma câmara de volume constante CV 2,0 litros. O

pistão, ligado à câmara por uma válvula A, aumenta o volume que pode ser ocupado pelo ar

em PV 0,2 litros. Em seguida, a válvula A é fechada e o ar que está dentro do pistão é

expulso através de uma válvula B, ligada à atmosfera, completando um ciclo de

bombeamento.

Considere que o ar se comporte como um gás ideal e que, durante o ciclo completo, a

temperatura não variou. Se a pressão inicial na câmara é de iP 33 Pa, a pressão final na

câmara após um ciclo de bombeamento será de:

a) 30,0 Pa.

b) 330,0 Pa.

c) 36,3 Pa.

d) 3,3 Pa.

61. Um gás monoatômico submetido a uma pressão de 1atm possui volume de 31.000 cm

quando sua temperatura é de 300 K. Após sofrer uma expansão isobárica, seu volume é

aumentado para 300% do valor inicial.

Determine a variação da energia interna do gás e o trabalho mecânico, em joules, realizado pelo gás durante essa transformação.

a) 22 10 e 23 10

b) 82 10 e 82 10

c) 43 10 e 42 10

d) 23 10 e 22 10

62. Em uma máquina térmica ideal que opere em ciclos, todos os processos termodinâmicos, além de reversíveis, não apresentariam dissipação de energia causada por possíveis efeitos dos atritos internos nos mecanismos ou turbulências no fluido operador da máquina. O ciclo de Carnot é um bom exemplo de processo termodinâmico idealizado, que apresentaria a maior eficiência possível na transformação de calor em trabalho útil. A eficiência para uma máquina

de Carnot operando entre as temperaturas absolutas de 300 K e 900 K seria de

aproximadamente __________, e a entropia do sistema ficaria __________ durante o processo.

a) 66% – maior

b) 66% – igual

c) 33% – menor

d) 33% – maior

e) 100% – igual

63. Considere que 0,40 gramas de água vaporize isobaricamente à pressão atmosférica.

Sabendo que, nesse processo, o volume ocupado pela água varia de 1,0 litro, pode-se afirmar

que a variação da energia interna do sistema, em kJ, vale:

Dados: calor latente de vaporização da água = 62,3 10 J / kg; Conversão: 51 atm 1,0 10 Pa.

a) 1,0

b) 0,92

c) 0,82

d) 0,92

e) 1,0

64. Uma máquina térmica, funcionando entre as temperaturas de 300 K e 600 K fornece

uma potência útil, uP , a partir de uma potência recebida, rP . O rendimento dessa máquina

corresponde a 4 5 do rendimento máximo previsto pela máquina de Carnot. Sabendo que a

potência recebida é de 1200 W, a potência útil, em watt, é:

a) 300 b) 480 c) 500 d) 600 e) 960

65. Um projeto propõe a construção de três máquinas térmicas, M1, M2 e M3, que devem operar entre as temperaturas de 250 K e 500 K, ou seja, que tenham rendimento ideal igual a 50%. Em cada ciclo de funcionamento, o calor absorvido por todas é o mesmo: Q = 20 kJ, mas espera-se que cada uma delas realize o trabalho W mostrado na tabela abaixo.

Máquina W

M1 20 kJ

M2 12 kJ

M3 8 kJ

De acordo com a segunda lei da termodinâmica, verifica-se que somente é possível a construção da(s) máquina(s): a) M1. b) M2. c) M3. d) M1 e M2. e) M2 e M3. 66. Diferentemente da dinâmica newtoniana, que não distingue passado e futuro, a direção temporal tem papel marcante no nosso dia. Assim, por exemplo, ao aquecer uma parte de um corpo macroscópico e o isolarmos termicamente, a temperatura deste se torna gradualmente uniforme, jamais se observando o contrário, o que indica a direcionalidade do tempo. Diz-se então que os processos macroscópicos são irreversíveis, evoluem do passado para o futuro e exibem o que o famoso cosmólogo Sir Arthur Eddington denominou de seta do tempo. A lei física que melhor traduz o tema do texto é: a) a segunda lei de Newton. b) a lei de conservação da energia. c) a segunda lei da termodinâmica. d) a lei zero da termodinâmica. e) a lei de conservação da quantidade de movimento. 67. Um motor de avião com funcionamento a querosene apresenta o seguinte diagrama por ciclo.

A energia, que faz a máquina funcionar, provém da queima do combustível e possui um valor

igual a 46,0 10 J/kg. A quantidade de querosene consumida em cada ciclo, em kg, é:

a) 0,070. b) 0,20. c) 5,0. d) 7,5. e) 15. 68. A figura a seguir apresenta um diagrama p x V que ilustra um ciclo termodinâmico de um gás ideal. Este ciclo, com a realização de trabalho de 750 J, ocorre em três processos sucessivos. No processo AB, o sistema sofre um aumento de pressão mantendo o volume constante; no processo BC, o sistema se expande mantendo a temperatura constante e diminuindo a pressão; e, finalmente, no processo CA, o sistema retorna ao estado inicial sem variar a pressão.

O trabalho realizado no processo BC e a relação entre as temperaturas TA e TB são, respectivamente: a) 1310 J e TA = TB/8. b) 1310 J e TA = 8TB. c) 560 J e TA = TB/8. d) 190 J e TA = TB/8. e) 190 J e TA = 8TB. 69. Considere os processos termodinâmicos isobárico, isotérmico, isocórico e adiabático em um gás ideal. É correto afirmar que, nos processos: a) isotérmicos, a densidade do gás permanece constante. b) isocóricos, a pressão diminui e a temperatura aumenta. c) adiabáticos, ocorrem trocas de calor com o meio exterior. d) isobáricos, a razão entre volume e temperatura é constante. e) isobáricos, a pressão é proporcional ao volume. 70. A invenção e a crescente utilização de máquinas térmicas, a partir da revolução industrial, produziram, ao longo de dois séculos, impactos ecológicos de proporções globais. Para compreender o funcionamento das máquinas térmicas, é necessário estudar os processos de expansão e compressão dos gases no seu interior. Em certas condições, todos os gases apresentam, aproximadamente, o mesmo comportamento. Nesse caso, são denominados gases ideais. Considere o diagrama pressão (P) x volume (V) para um gás ideal, sendo as curvas isotermas.

Analise, então, as afirmativas: I. A energia interna do estado 1 é maior do que a energia interna do estado 2. II. No processo 13, o gás não realiza trabalho contra a vizinhança.

III. No processo 12, o gás recebe energia e também fornece energia para a vizinhança.

Está(ão) correta(s): a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas II e III. e) I, II e III.

Gabarito: Resposta da questão 1: [E] Cálculo da potência útil:

3 2

2

WP 2 10 20 m 0,6 24000 W

m

A quantidade de calor trocada é dada por:

Q m c m 1 4,2Δθ Δθ

Substituindo esse resultado na equação abaixo, vem:

Q mP 4,2

t tΔθ

Δ Δ

Como:

m 6 kg6

t min 60 sΔ

l

Temos que:

624000 4,2

60

57,1 C

Δθ

Δθ

Resposta da questão 2: [D]

Nota-se que a temperatura Fahrenheit varia 180 enquanto a Celsius varia 100 , portanto para

cada grau da escala Celsius temos a variação de 1,8 graus na escala fahrenheit. Com isso, um

aumento de 2 C representa 3,6 F.

A relação entre as escalas de temperatura Celsius, Fahrenheit e Kelvin é dada por:

C F 32 K 273

5 9 5

Então, a temperatura final em Kelvin será:

C K 273C K 273 39,5 K 273 K 312,5 K

5 5

Resposta da questão 3: [C] Para resolução da questão, basta passar as temperaturas médias da escala Celsius para a escala Kelvin. Para a média do estado de Pernambuco:

1 1T 31 273 T 304 K

Para Águas Belas, a temperatura média foi:

2 2T 42 273 T 315 K


A dilatação de cada barra é dada por:

A 0A A AL L TΔ α Δ e

B 0B B BL L TΔ α Δ

Dividindo as duas equações e substituindo os valores informados, temos:

0B0A A AA B A B

0B B B

5 LL TL L L L

L T

α ΔΔ Δ Δ Δ

α Δ

Aα B2 TΔ

0BL A8 α BTΔA BL L 1,25Δ Δ


0

0

2 5

1 2

A A

2

A A 2

A 20 2(2,00 10 ) (120 20)

A 16,0 10 cm

Δ β Δθ

β α

Δ α Δθ

Δ

Δ

Resposta da questão 6: [C] O furo responde a um aumento de temperatura do mesmo modo como se fosse o metal, ou seja, aumenta sua área. O cálculo da área do furo pode ser feita com a equação da dilatação superficial:

0 0

2 6 1

2 6 1 4 2

2 2

S S T S 2 T

S 5 cm 2 22 10 C 125 25 C4

S 25 cm 2 22 10 C 100 C 275 10 cm4

S 2,75 10 cm

Δ β Δ α Δ

πΔ

πΔ π

Δ π

A superfície final é a soma entre a superfície inicial e a dilatação:

0

2 2 2 2

S S S

25 25,11S cm 2,75 10 cm S cm

4 4

Δ

π ππ

Portanto, o diâmetro final é:

D 25,11 D 5,011cm

Resposta da questão 7: [C] Para o equilíbrio térmico, temos que:

f qQ 0 Q Q 0

Sendo:

f f fQ m c TΔ e q q qQ m c TΔ

Dado que a relação entre a massa de água fria e a capacidade total da banheira é

f total f f2 2 40

m m m 20 kg m kg3 3 3

Substituindo tudo na equação de equilíbrio térmico:

40kg c

3 q36 20 C m c

q

q

q q

36 100 C 0

40kg 16 m 64 0

3

40kg 16 64 m

3

40 16 10m kg m kg 3,33 kg

3 64 3

Resposta da questão 8: [A] O vidro constitui-se de um material considerado bom isolante térmico devido à sua baixa condutividade térmica. Sendo assim, ao se aquecer uma parte de um copo de vidro diferencialmente, este calor não se transfere uniformemente para toda a superfície do vidro, ficando pontos com diferenças de temperatura no mesmo corpo, causando fissuras, quebras ou até mesmo com rupturas mais críticas parecendo explosões. Resposta da questão 9: [C]

Q mc mc 1,3 4 100 P t mc P P 0,14W.

Q P t t 3.600

Δθ ΔθΔ Δθ

Δ Δ

Resposta da questão 10: [B]

A energia calorífica total E é a soma do calor sensível 1Q e do calor latente 2Q , bem como,

da potência elétrica P do fogão multiplicada pelo tempo t.Δ

1 2E P t Q QΔ

Cálculo do calor sensível para aquecimento da água até a ebulição:

Sabendo que 1L de água é igual a 1kg de água, então:

1 1 1kJ

Q m c T Q 1kg 4,2 100 25 C Q 315 kJkg C

Δ

Cálculo do calor latente para a vaporização:

2 2 2kJ

Q m L Q 1kg 2256 Q 2256 kJkg

Calor total necessário para aquecimento e vaporização:

1 2E Q Q E 315 2256 E 2571kJ

Tempo necessário para todo o processo:

E 2571kJ 2571kJ 1minE P t t t t 1285,5 s

kJP 2000 W 60 s2

s

t 21,425 min

Δ Δ Δ Δ

Δ


Dados: 3sucoV 194cm ; suco águac c 1,0 cal g C; gelom 2 15 30g; geloc 0,5 cal g C e

geloL 80 cal g.

Se a densidade do suco é igual à da água, 31g cm , então a massa de suco é sucom 194 g.

Fazendo o balanço térmico:

suco gelo fusão água

suco gelo gelo água

Q Q Q Q 0

m c T m c T m L m c T 0

194 1 T 30 30 0,5 0 4 30 80 30 1 T 0 0

194 T 5.820 60 2.400 30 T 0 224 T 3.360

T 15 C.

Δ Δ Δ

Resposta da questão 12: [C] Dados:

3 3a

t 10 min 600 s; c 1cal g C 4,2 J g C; 50 20 30 C

d 1.000 kg m ; V 0,02 m .

Δ Δθ

A massa de água aquecida é:

am d V 1.000 0,02 20 kg m 20.000 g.

Combinando a definição de potência com a equação fundamental da calorimetria:

QP Q P t m c 20.000 4,2 30

P t m c P P 4.200 W.tt 600

Q m c

Δ ΔθΔ ΔθΔ

ΔΔθ

Resposta da questão 13: [B] Para que o gelo esteja em equilíbrio com a água ao final do processo, significa que a

temperatura atingida pelo sistema foi de 0 C.

Com isso, o calor latente recebido pelo gelo que derreteu é exatamente igual ao calor sensível cedido pela água, pois não houve perdas para o ambiente. Calor latente recebido pelo gelo que derreteu:

1 f

1 1

Q m L

calQ 30 g 80 Q 2400 cal

g

Calor sensível cedido pela água ao gelo:

2

2 i 2 i

Q m c T

Q 120 g 1,0 cal g C 0 T C Q 120 T cal

Δ

Podemos ainda dizer que o somatório dos calores é igual a zero.

1 2

i i i

Q Q 0

24002400 cal 120 T cal 0 T T 20 C

120


1 11

2 22

1 2

2

1 2 1

Q m cP P

t t

Q m LP P

t t

P P

c tm c m LL

t t t

0,58 (78 0) (54 10)L L 200 cal g

10

Δθ

Δ Δ

Δ Δ

Δθ ΔΔθ

Δ Δ Δ

Resposta da questão 15: [D] [A] Falsa. Cálculo da massa de água evaporada:

evm 2000 g 40% 800 g

Assim, o calor latente para essa massa de água evaporada é:

5lat ev v latQ m L 800 g 540 cal g Q 4,32 10 cal

[B] Falsa. O calor total corresponde à soma do calor latente e o calor sensível. Nos falta o cálculo do calor sensível:

s sQ m c T 800 g 1cal g C 100 20 C Q 64000 calΔ

O calor total será:

5tot s lat totQ Q Q 64000 cal 432000 cal Q 4,96 10 cal

Transformando para joules:

5totQ 4,96 10 cal

4,18 J

1 cal 62,0832 10 J

[C] Falsa. A potência é dada por:

totQP

t

Assim:

62,0832 10 JP

20 min

60 s

1 min

P 1736 W

[D] Verdadeira. Com a expressão da potência elétrica em função da resistência elétrica e a tensão, temos:

2 2U UP R

R P

Substituindo os valores e calculando:

22 110 VU

R R R 6,97P 1736 W

Ω

[E] Falsa. Usando a primeira lei de Ohm e isolando a intensidade da corrente elétrica:

U 110 Vi i i 15,78 A

R 6,97 Ω

Resposta da questão 16: [A]

gelo fusão água g g f a aQ Q Q Q Q m c T m L m c T

Q 200 0,5 0 20 200 80 200 1 50 0 28.000 cal Q 28 kcal

Δ Δ


a a e i água g gelo g a e i gelo que virou água

g g

g

g g g

[m c ( )] [m L] [m c ( )] 0

30.000 1 (10 25) m 80 m 1 (10 0) 0

450.000 90 m 0

450.000m m 5.000 g m 5,0 kg

90

θ θ θ θ


1 1 1

2 2 2

t 1 2 t t

Q m L Q 10 80 Q 800 cal

Q m c Q 10 1 (40 0) Q 400 cal

Q Q Q Q 1.200 cal Q 4.800 J

Q 4.800P P P 8 J s P 8 W

t 10 60

ΔΘ

Δ


Q 1.000 300Q m L L L L 70 cal g

m 10


Utilizando o diagrama de fases da água, abaixo, podemos ver que à 0 C e 760 mmHg temos

o ponto A e para um aumento de pressão até o ponto B, notamos que a temperatura de fusão

diminui com este aumento de pressão, explicando o derretimento da água imediatamente abaixo da lâmina do patinador. Ao cessar a pressão da lâmina a água volta novamente ao estado sólido, pois a temperatura está menor do que a temperatura de fusão para a pressão atmosférica.


[A] Falsa. O gráfico nos mostra que a fusão acontece à 50 C, e essa temperatura independe

da massa do material.

[B] Falsa. O calor latente de fusão L é dado por: Q

L ,m

onde Q é a quantidade de calor

usado na fusão e m é a massa do material.

200 100 calQ calL L L 5

m 20 g g

[C] Falsa. A 100 C não é possível definir se há mais uma mudança de fase, pois deveria, para

tanto, haver uma variação da inclinação da curva. [D] Verdade. Rever o cálculo da alternativa b). [E] Falsa. Conforme a alternativa a), a temperatura de fusão não depende da massa. Resposta da questão 22: [D] O atiçador deve ser de material com alto calor específico, isto é, demorar para aquecer e, também, ser mal condutor de calor para evitar acidentes de queimaduras e incêndio. Resposta da questão 23: [C] A potência é dada por:

QP

tΔ

Sendo Q m c TΔ

m c TP

t

Δ

Δ

mas m d V, então

d V c TP

t

Δ

Δ

Usando os valores de densidade e calor específico do ar fornecidos anteriormente e trocando as unidades convenientemente, teremos:

densidade do ar: 31,2 kg m

calor específico do ar: 1 10,24 cal g C

1cal 4,2 J

3

3

d V c T kg L 1m cal 1000 g 4,2 JP P 1,2 1,5 0,24 30 5 C

t s 1000 L g C 1kg 1calm

P 45,36 W

Δ

Δ

Resposta da questão 24: [C]

C FC F

C F CF

F CC

C

C

32 9 5 160

5 9 9 5 3,4 160 8 160

3,4 3,4

20 C.

T 273 T 293 K.

θ θθ θ

θ θ θθ

θ θθ

θ

θ

Resposta da questão 25: [E]

F FmL mL LQ kA kA 500x80x20t t 50s

t L t L kA 0,5x80x400

Δ Δθ ΔθΔ Δ

Δ Δ Δθ

Resposta da questão 26: [E] De acordo com a lei de Fourier, o fluxo de calor (ϕ) através de um sólido de comprimento L, de secção transversal A, sendo ΔT a diferença de temperatura entre suas extremidades, é dado pela expressão:

k A T.

L

Assim, para aumentar o fluxo podemos: aumentar a área da secção transversal, aumentar a diferença de temperatura ou diminuir o comprimento. Resposta da questão 27: [C] As paredes espelhadas refletem ondas eletromagnéticas evitando propagação por radiação, as paredes são más condutoras de calor para evitar e propagação por condução e, finalmente, o vácuo entre as paredes impede a propagação por convecção e condução. Resposta da questão 28: [B] I. Correta. O ar é melhor isolante térmico que madeira, portanto a mistura ar-madeira é melhor isolante que a madeira. II. Incorreta. Se temperatura ambiente é maior que 4 °C, quando inicia o resfriamento, a temperatura da superfície da água também cai, gerando o processo da convecção: a água que se resfria se torna mais densa, descendo, enquanto que a água do fundo, mais densa, passa a subir. Porém esse processo só ocorre até a temperatura atingir 4 °C, pois, a partir daí, a densidade da água começa a diminuir (comportamento anômalo da água), cessando o processo de convecção. Como a água e bom isolante térmico, a temperatura da água no fundo do lago deixa de diminuir, estacionando em 4 °C.

III. Incorreta. A luz do Sol atravessa o vidro, transformando-se parte em energia térmica (raios infravermelhos) que ao serem emitidos não atravessam o vidro. IV. Correta. A alternativa é autoexplicativa. Resposta da questão 29: [A] A capacidade do ar em reter vapor d’água diminui com a diminuição da temperatura. A temperatura do ar junto à superfície da garrafa diminui e o vapor d’água se condensa. Por isso no aparelho condicionador de ar há uma mangueira para escoar a água resultante da condensação do vapor devido ao resfriamento do ar ambiente. Resposta da questão 30: [C]

Dados: L = 2,25 103 J/g; P = 300 W; t = 10 min = 600 s. A quantidade de calor liberada pelo fogão é:

Q = P t = m L m =

3

P t 300 600

L 2,25 10

M = 80 g. Resposta da questão 31: [B]

Dados: Cxícara = 10 cal/°C; mcafé = 120 g; mgelo = 10 g; Lgelo = 10 cal/g; cágua = 1 cal/g°C. O calor liberado pelo café e pela xícara deve derreter o gelo e esquentar a água do gelo até a temperatura de equilíbrio. Sendo um sistema termicamente isolado, temos:

xícara café fusão água

xícara café água gelo fusão gelo água

Q Q Q Q 0

C (T 100) m c (T 100) m L m c (T 0) 0

30 T 100 120 1 T 100 + 10 80 + 10 1 (T) 0

3T 300 12T 1200 80 T 0

16T 1.420

T 88,75 C.


Observe o gráfico e confirme a resposta. Resposta da questão 33: [B]

Dados: V = 2 L; P = 420 W; c = 1 cal/g.°C = 4,2 J/g.°C; L = 540 cal/g = 2.268 J/g; d = 1 kg/L; T = (100 – 20) = 80 °C. A massa de água usada é:

Md M d V 1 (2)

V M = 2 kg = 2.000 g.

Calculando a quantidade de calor necessária para que 20% da massa (0,2 M) de água seja vaporizada:

Q = Qsensível + Qlatente Q = M c T + (0,2 M) L Q = 2.000 (4,2) (80) + (0,2 2.000) 2.268 =

67.200 + 907.200 Q = 1.579.200 J. A potência útil é 20% da potência total:

Pútil = 0,8 P = 0,8 (420) Pútil = 336 W. Aplicando a definição de potência:

útil

útil

Q Q 1.579.200P t = 4.700 s

t P 336

t = 1 h, 18 min e 20 s. Resposta da questão 34: [A]

Dados: M = 1,2 kg; m = 14 g = 14 × 10–3 kg; v = 6,5 m/s; c = 450 J/kg°C. De acordo com o enunciado, toda energia cinética (ECin) do martelo é absorvida pelo prego na forma de calor (Q). Para 10 marteladas, temos:

22 2

Cin 3

1,2 6,5M v M vQ 10 E mc T 10 T 10 10 40,23

2 2mc 2 14 10

T 40 °C.


1300013.000cal / min cal / s

60

O calor cedido pelo forno é recebido pela água.

Q mcP

t t

Δθ

Δ Δ

13000 250x1x(80 15)

60 tΔ

250x65x60t 75s

13000Δ .

Resposta da questão 36: [B] A energia potencial transforma-se em calor.

mghmgh Mc T T

McΔ Δ .

Resposta da questão 37: [E] O somatório dos calores trocados é nulo.

1 2 1 1 2 2 2

2 2

Q Q 0 m c T m c T 0 200 80 25 m 80 100 0

20m 11.000 m 550 g.


ap 0 Hg vidroV V ( )Δ γ γ Δθ 3 5

apV 500(0,2x10 3x1x10 )( 18 22) 3,4mLΔ


De acordo com o esquema acima:

C C

C C

T 0 T55 25 30

100 0 175 25 100 150

30T T 20 ºC.

1,5

A quantidade de divisões que ele fez não altera as temperaturas. O fato de ter feito 100 divisões em sua escala somente indica que cada divisão representa 1,5° N. Se fizesse 150 divisões, cada divisão seria 1° N, ou se fizesse 15 divisões, cada divisão seria 10° N, mas 55° N continuam correspondendo a 20° C. Assim, por exemplo, se a temperatura subiu 0° C para 20° C, subiu 20 divisões na escala Celsius, tendo subido também 20 divisões na escala Nova, pois ambas as escalas têm 100

divisões. Como cada divisão representa 1,5° N, a temperatura subiu 20 1,5 = 30° N, indo, então, de 25° N para 55° N. Resposta da questão 40: [E] Aumentando-se o fluxo, aumenta-se a velocidade da água, diminuindo o tempo de contato entre a água e o resistor do chuveiro, havendo menor transferência de calor do resistor para a água, que sai à menor temperatura. Comentário: o objeto instalado no chuveiro para dissipar calor chama-se resistor. Resistência é grandeza física que mede a “dificuldade” que o resistor oferece à passagem das partículas portadoras de carga, no caso, elétrons. Resposta da questão 41: [C] A lã é um isolante térmico dificultando o fluxo de calor do corpo humano para o ambiente. Resposta da questão 42:

[B] De fato:

L calor/massa 30/30 1cal/g

Resposta da questão 43: [A] Da expressão do calor sensível:

QmQ m c T c .T

Essa expressão mostra que, no gráfico apresentado, o calor específico sensível (c) é o coeficiente angular ou declividade da reta. Assim, à substância de menor calor específico corresponde a reta de menor declividade. Comparando: X ar;

Y álcool;

Z água.


Dados: Va = 2 L ma = 2.000 g; ca = 1 cal/g°C; 90 C.

Calculando a quantidade de calor necessária para aquecer a água:

a a a a aQ m c 2.000 1 90 Q 180.000 cal 180 kcal.Δθ

Essa quantidade representa apenas 60% do calor total liberado pela combustão do gás. A quantidade total liberada é:

a T T T180

Q 0,6 Q Q Q 300 kcal.0,6

Se 1 m3 (1.000 L) de gás libera 5.000 kcal, cada litro libera 5 kcal. Ou seja, são liberados 5 kcal a cada minuto. Assim:

5 kcal 1 min 300 t 60 min.

300 kcal t 5

Resposta da questão 45: [E] Em relação à garrafa pintada de branco, a garrafa pintada de preto comportou-se como um corpo melhor absorsor durante o aquecimento e melhor emissor durante o resfriamento, apresentando, portanto, maior taxa de variação de temperatura durante todo o experimento. Resposta da questão 46: [C] O processador e as placas difusoras estão em contato, portanto a transmissão do calor se dá por condução. Resposta da questão 47: [E] A superfície externa do corpo está à temperatura maior que a do ar e ambos estão em contato. Quando o ar está mais seco, seu calor específico sensível é menor, absorvendo mais calor do

corpo por condução. Isso evita que a pessoa sue, fazendo com que a ela se sinta termicamente mais confortável. Resposta da questão 48: [D] A transferência de calor de uma fonte fria para uma fonte quente não é um processo espontâneo, portanto, na geladeira essa passagem só ocorre enquanto houver realização de trabalho pelo motor. Resposta da questão 49: [C] Comentário: o enunciado apresenta uma imprecisão, pois afirma que se trata de um líquido. A não identificada substância apresenta-se totalmente na fase líquida apenas no intervalo de C a D. O intervalo DE apresenta a vaporização do líquido, onde é possível determinar o calor latente de vaporização. Resposta da questão 50: [C] Etapa I: a água sofre solidificação, passando da fase líquida para a sólida, processo indicado pela seta 2. Etapa II: o gelo sofre sublimação, passa da fase sólida para vapor, processo indicado pela seta 3. Resposta da questão 51: [B] Para um ciclo completo, a variação da energia interna é nula.

intE 0

Mas, pela Primeira Lei da Termodinâmica:

intE Q W

Então: 0 Q W W Q

Como o ciclo acontece no sentido anti-horário, tanto trabalho quanto calor é negativo.

W Q W 0 e Q 0.

Resposta da questão 52: [C] A energia cinética média das moléculas do gás é diretamente proporcional à temperatura absoluta.

Dados: 1 2T 327 C 600K; T 27 C 300K.

2 1

21

c c2c c

c 1

e eT 300 1e k T e .

e T 600 2 2 A energia cinética média das moléculas fica

reduzida à metade. Resposta da questão 53: [D]

Partindo da 1ª Lei da Termodinâmica, tem-se que:

U Q (1)Δ τ

sendo UΔ a variação da energia interna do gás, Q o calor inserido no gás e τ o trabalho

realizado pelo gás.

Como o processo é adiabático, ou seja, sem troca de calor, Q 0 J.

Como o trabalho foi realizado sobre o gás, então 0,τ ou seja, 800 J.τ

Substituindo-se esses valores na equação 1, tem-se que:

U 0 ( 800) 800 J

U 800 J

Δ

Δ

Para gases perfeitos, é válida a seguinte relação:

3U n R T (2)

2Δ Δ

sendo n o número de moles do gás, R a constante universal dos gases e TΔ a variação da temperatura do gás.

Como U 800 J 0,Δ então, pela equação 2, T 0.Δ

Como o trabalho está sendo realizado sobre o gás, ou seja, o mesmo está sendo comprimido,

então V 0,Δ quer dizer, o gás reduz de volume.

Da equação de Clapeyron para gases perfeitos:

n R TpV n R T p (3)

V

E considerando que T aumentou ( T 0)Δ e V diminuiu ( V 0),Δ conclui-se da equação 3

que p aumentou ( p 0).Δ

Logo, o volume diminuiu, a temperatura aumentou e a pressão aumentou. Resposta da questão 54: [B] A variação da energia interna de um gás ideal depende tão somente da sua temperatura absoluta. Nota-se para os dois processos apresentados que as temperaturas inicial e final são iguais, portanto as variações da energia interna também serão iguais. O trabalho é representado pela área sob a curva, com isso, identifica-se que o processo I o trabalho realizado é menor quando comparado ao processo II.


Deve-se notar que o ciclo é anti-horário e que o volume está expresso em litro 3 3(1L 10 m ),

tratando-se de um ciclo refrigerador.

O trabalho (W) recebido a cada ciclo é calculado pela área interna do ciclo:

3 5W 6 2 10 3 1 10 W 800 J.

Como numa transformação cíclica a variação da energia interna é nula, aplicando a primeira lei da termodinâmica ao ciclo, vem:

Q U W Q 0 800 Q 800 J.

O sinal negativo indica calor liberado para o meio ambiente. Resposta da questão 56: [D] O rendimento dessa máquina é dado por:

1

2

Q 400 J1 1 0,5 ou 50%

Q 800 Jη η η

A temperatura da fonte quente pode ser obtida com equação semelhante, utilizando na escala Kelvin:

12

2 2

T 300 K1 0,5 1 T 600 K

T Tη

Resposta da questão 57: [E] Análise das alternativas:

[A] Falsa. Seria ideal se o rendimento fosse igual a 100%, o que não é possível, pois a fonte

fria deveria sofrer um resfriamento a 0 Kelvin, impossível para um sistema físico.

[B] Falsa. Para determinar se a máquina pode funcionar como o esquema, devemos testar o rendimento quando usamos as temperaturas e quando usamos o calor trocado, com as equações:

2 2

1 1

T Q1 1

T Qη

Usando as temperaturas absolutas: 2

1

T 3001 1 0,7 70%

T 1000η η

Usando os calores trocados: 2

1

Q 8 kJ1 1 0,8 80%

Q 40 kJη η

Logo, não é possível que a máquina térmica funcione com esse esquema devido a inconsistência dos valores e do rendimento muito alto quando comparado com outras, como

por exemplo: motores de automóveis em média 22%, motores a diesel em torno de 25% e

turbinas a gás em média de 33%.

[C] Falsa. Neste caso, o rendimento usando os calores, seria:

2

1

Q 12 kJ1 1 0,7 70%

Q 40 kJη η

Contudo ainda temos um rendimento considerado absurdo para máquinas térmicas reais, em

que o máximo possível está por volta dos 40%.

[D] Falsa. Pelos cálculos dos rendimentos, nota-se que estão bem acima da eficiência do ciclo de Carnot. [E] Verdadeira. Conforme constatado no item [B]. Resposta da questão 58: [C] Para o cálculo do rendimento da máquina de Carnot, primeiramente devemos transformar as

temperaturas das fontes quente qT e fria fT para a escala Kelvin:

q q

ff

T 927 273 T 1200 K

T 273 80,6 32T 300 K

5 9

O rendimento da máquina de Carnot Carnotη será:

fCarnot Carnot Carnot

q

T 300 K1 1 0,75

T 1200 Kη η η

A potência total tP do motor em watts é calculada pelo calor absorvido:

t tcal 4 J

P 925 P 3700 Ws 1cal

E a potência útil do motor uP , também em watts, é dada por:

u u740 W

P 2,5 cv P 1850 W1cv

Logo, o rendimento do motor motorη pode ser obtido:

umotor motor motor

t

P 1850 W0,5

P 3700 Wη η η

Finalmente, fazendo a razão entre os rendimentos, obtemos a resposta:

Carnot Carnot

motor motor

0,751,5

0,5

η η

η η


Considerando o gás da bolha como gás ideal e sendo o processo isotérmico, pela equação geral dos gases:

0 0

0

p V

T

pV

T 5

0 0 0 0p V 10 Pa V 0,5V

Achamos a pressão do ponto onde a bolha se formou.

0 0p V 5010 Pa 1,5 V 5

0p 1,5 10 Pa

Usando A Lei de Stevin, que relaciona a pressão à profundidade, tem-se:

0 atm0 atm

5 5

3 3 2

p pp gh p h

g

1,5 10 Pa 1,0 10 Pah h 5 m

10 kg m 10 m s

μμ


Como o volume do pistão é 0,2 L, com o pistão cheio, o volume final f(V ) ocupado pelo ar é

2,2 L. Se, na ejeção do ar, a válvula A está fechada, a pressão final do ar restante na câmara

após um ciclo é a mesma do início da ejeção. Assim, aplicando a equação geral dos gases para transformação isotérmica, vem:

i i f f f fp V p V 33 2 p 2,2 p 30 Pa.

Resposta da questão 61: [D] A variação da energia interna de um gás ideal monoatômico está associada apenas à energia cinética de translação das moléculas que constituem o sistema gasoso, de acordo com a equação:

3U n R T

2Δ Δ

Para tanto, necessitamos anteriormente, calcular o número de mols n e a temperatura final 2T

após a expansão isobárica. Da equação dos gases ideais ou perfeitos, usando os dados iniciais, podemos obter o número de mols do gás.

pV 1atm 1LpV nRT n n 0,04065 mol

atm LRT0,082 300 K

mol K

Usando a lei de Charles para o processo isobárico, obtemos a temperatura final 2T , sabendo,

evidentemente, que o volume final fica 3 vezes maior que o volume inicial.

1 22

1 2 2

V V 1L 3 LT 900 K

T T 300 K T

Assim, a variação da energia interna do processo, será em joules:

3

2

3 3 Pa mU n R T U 0,04065 mol 8,314 900 300 K

2 2 mol K

U 3,04 10 J

Δ Δ Δ

Δ

Finalmente, para obtermos o trabalho τ realizado pelo gás na expansão isobárica, usamos a

equação:

5 3 3 3 2p V 1 10 Pa 3 10 1 10 m 2 10 Jτ Δ τ τ

Resposta da questão 62: [B] O rendimento da máquina térmica é dado por:

ff

fq

T 300 K 1 21 1 1 0,66 ou 66%

T 900 K 3 3η η η η η ;

Como o processo se dá em ciclos, a entropia final é a mesma inicial, portanto a resposta correta é alternativa [B]. Resposta da questão 63: [C]

Da 1ª Lei da Termodinâmica: U Q WΔ

Devemos achar o trabalho (W) da transformação Isobárica:

35 1m

W p V 1,0 10 Pa 1,0L W 100 J1000L

Δ

Para a mudança de estado físico, calculamos o calor latente (Q):

6v

1kg JQ m L 0,4g 2,6 10 Q 920J

1000g kg

E a variação de energia interna ( UΔ ) será:

U Q W 920 J 100 J U 820J 0,82kJΔ Δ


O rendimento máximo máx( )η de uma máquina térmica é dado pela razão da diferença de

temperatura entre as fontes quente e fria e a fonte quente.

1máx

2

T 300K 11 1

T 600K 2η η

e

máx4 4 1 4

5 5 2 10η η

Como:

u r u u4

P P P 1200 W P 480 W10

η

Resposta da questão 65: [C] O rendimento de uma máquina térmica é a razão entre o trabalho realizado e o calor recebido. O trabalho máximo que cada uma das máquinas pode realizar é:

máxmáx máx

W W Q 0,5 20 W 10 J.

Qη η

Somente é possível a construção da Máquina 3. Resposta da questão 66: [C] Do texto da questão: “ao aquecer uma parte de um corpo macroscópico e o isolarmos termicamente, a temperatura deste se torna gradualmente uniforme, jamais se observando o contrário, o que indica a direcionalidade do tempo”. O texto se refere à entropia de um sistema, ou melhor, ao aumento da entropia dos sistemas termodinâmicos, o que é demonstrado pela segunda lei da termodinâmica que nos diz: nunca será observado, com o passar do tempo, um acúmulo de energia térmica em apenas um ponto do corpo. Dessa forma, distribuir uniformemente a temperatura de um sistema isolado é um processo irreversível, pois ocorre espontaneamente, ao contrário do acúmulo de energia, que precisa ser um processo “forçado”, ou seja, requer a atuação de uma fonte de energia externa ao sistema para ocorrer. Resposta da questão 67: [B] A análise do diagrama dado permite concluir que a energia total (E) liberada na queima do combustível é

4E 4.000 8.000 12.000 E 1,2 10 J.

Como a queima de 1 kg de querosene libera 46 10 J, temos a massa m desse combustível

consumido em cada ciclo é:

4 4

44

6 10 J 1 kg 1,2 10 m m 0,2 kg.

6 101,2 10 J m kg

Resposta da questão 68: [A] Dados: Wciclo = 750 J; pA = pC = 80 N/m2; pB = 640 N/m2; VA = VB = 1 m3; VC = 8 m3. O trabalho realizado (W) no ciclo é igual ao somatório dos trabalhos nas transformações parciais. O trabalho na transformação AB é nulo, pois ela é isométrica.

BC CA AB ciclo BC A A C

BC BC

BC

W W W W W p V V 0 750

W 80 1 8 750 W 750 560

W 1.310 J.

Como a transformação AB é isométrica, da lei geral dos gases:

A B A A A

A B B B B

BA

p p T p T 80 1

T T T p T 640 8

TT .

8

Resposta da questão 69: [D] Num processo isobárico, a pressão é constante. Da Equação Geral dos Gases:

1 2 1 2

1 2 1 2

p V p V V V k (constante).

T T T T

Resposta da questão 70: [D] I. Incorreta. A energia interna é diretamente proporcional à temperatura absoluta do gás. Como

2T é maior que T1, a energia interna em 2 é maior que em 1.

II. Correta. A transformação é isométrica, não havendo realização de trabalho.

III. Correta. De acordo com a 1ª lei da termodinâmica: U Q W .

Como houve expansão com variação de temperatura (variação da energia interna U ), o

gás recebeu calor (energia Q ) do meio e realizou trabalho (W).

1. um painel coletor de energia solar para aquecimento … · 2018-02-02 · um sistema de...

Documents