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física b apostila 02 termometria Física B - Apostila 02 2 05. (PUC-PR) Um pedaço de enxofre, de massa igual a 200 g, encontra-se à temperatura de 119°C. Consultando a tabela, responda: Se fornecermos 650cal a este pedaço de enxofre, a massa de enxofre que se fundirá será: a) 200g b) 150g c) 100g d) 50g e) Nada irá se fundir, e sim se aquecer. 06.(PUC-PR) Uma fonte de energia (térmica), de potência constante e igual a 20 cal/s, fornece calor a uma massa sólida de 100 g. O gráfico a seguir mostra a variação de temperatura em função do tempo: Marque a alternativa correta: a) O calor latente de fusão da substância é de 200 cal/g. b) A temperatura de fusão é de 150° C. c) O calor específico no estado sólido é de 0,1 cal/g° C. d) O calor latente de fusão é de 20 cal/g. e) O calor específico no estado líquido é de 0,4 cal/g° C. 07. (UFPR-LITORAL) Uma garrafa térmica contém 500 g de chá inicialmente à temperatura de 20 °C. Adicionam-se 100 g de gelo e fecha-se a garrafa. Considerando o calor específico da água igual a 1,0 cal/(g °C), o calor de fusão do gelo igual a 80 cal/g, e supondo que a garrafa térmica não absorva calor, a temperatura final do sistema após atingir o equilíbrio térmico é: a) 0 °C. b) 4,0 °C. c) 16 °C. d) 12 °C. e) 36 °C. 08. (UFPR) Um quilograma de gelo a 0°C absorve calor de um aquecedor, resultando num gráfico de temperatura versus tempo. Conclui-se que a fonte térmica fornece, em primeira aproximação, um fluxo térmico médio, em calorias por minuto, de: TESTES 01.(ENEM-MEC) A Terra é cercada pelo vácuo espacial e, assim, ela só perde energia ao irradiá-la para o espaço. O aquecimento global que se verifica hoje decorre de pequeno desequilíbrio energético, de cerca de 0,3%, entre a energia que a Terra recebe do Sol e a energia irradiada a cada segundo, algo em torno de 1 W/m2. Isso significa que a Terra acumula, anualmente, cerca de 1,6 × 1022 J. Considere que a energia necessária para transformar 1 kg de gelo a 0°C em água líquida seja igual a 3,2 × 105 J. Se toda a energia acumulada anualmente fosse usada para derreter o gelo nos pólos (a 0°C), a quantidade de gelo derretida anualmente, em trilhões de toneladas, estaria entre a) 20 e 40. b) 40 e 60. c) 60 e 80. d) 80 e 100. e) 100 e 120. 02.(ENEM-MEC) Uma garrafa de vidro e uma lata de alumínio, cada uma contendo 330mL de refrigerante, são mantidas em um refrigerador pelo mesmo longo período de tempo. Ao retirá-las do refrigerador com as mãos desprotegidas, tem-se a sensação de que a lata está mais fria que a garrafa. É correto afirmar que: a) a lata está realmente mais fria, pois a capacidade calorífica da garrafa é maior que a da lata. b) a lata está de fato menos fria que a garrafa, pois o vidro possui condutividade menor que o alumínio. c) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, possuem a mesma condutividade térmica, e a sensação deve-se à diferença nos calores específicos. d) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, e a sensação é devida ao fato de a condutividade térmica do alumínio ser maior que a do vidro. e) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, e a sensação é devida ao fato de a condutividade térmica do vidro ser maior que a do alumínio. 03. (ACAFE) Assinale entre as opções abaixo aquela que completa corretamente a afirmativa. ‘’A mudança de fase de uma substância sólida diretamente para o estado gasoso é denominada __________________.‘’ a) sublimação b) vaporização c) condensação d) solidificação e) fusão 04. (PUC-PR) Um bloco de gelo, inicialmente a -10°C tem massa de 500g. Qual a quantidade de calor necessária para transformá- lo em igual quantidade de água, a 20°C ? Dados: C gelo = 0,5 cal /g°C; C água = 1,0 cal /g°C; L f = 80 cal /g a) 0,05 kcal b) 0,52 kcal c) 5,25 kcal d) 525 kcal e) 52,5 kcal

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física bapostila 02 termometria

Física B - Apostila 022

05. (PUC-PR) Um pedaço de enxofre, de massa igual a 200 g, encontra-se à temperatura de 119°C. Consultando a tabela, responda:

Se fornecermos 650cal a este pedaço de enxofre, a massa de enxofre que se fundirá será:

a) 200gb) 150gc) 100gd) 50ge) Nada irá se fundir, e sim se aquecer.

06.(PUC-PR) Uma fonte de energia (térmica), de potência constante e igual a 20 cal/s, fornece calor a uma massa sólida de 100 g. O gráfico a seguir mostra a variação de temperatura em função do tempo:

Marque a alternativa correta:a) O calor latente de fusão da substância é de 200 cal/g. b) A temperatura de fusão é de 150° C.c) O calor específico no estado sólido é de 0,1 cal/g° C. d) O calor latente de fusão é de 20 cal/g.e) O calor específico no estado líquido é de 0,4 cal/g° C.

07. (UFPR-LITORAL) Uma garrafa térmica contém 500 g de chá inicialmente à temperatura de 20 °C. Adicionam-se 100 g de gelo e fecha-se a garrafa. Considerando o calor específico da água igual a 1,0 cal/(g °C), o calor de fusão do gelo igual a 80 cal/g, e supondo que a garrafa térmica não absorva calor, a temperatura final do sistema após atingir o equilíbrio térmico é:

a) 0 °C.b) 4,0 °C. c) 16 °C. d) 12 °C. e) 36 °C.

08. (UFPR) Um quilograma de gelo a 0°C absorve calor de um aquecedor, resultando num gráfico de temperatura versus tempo. Conclui-se que a fonte térmica fornece, em primeira aproximação, um fluxo térmico médio, em calorias por minuto, de:

TESTES01.(ENEM-MEC) A Terra é cercada pelo vácuo espacial e, assim, ela só perde energia ao irradiá-la para o espaço.O aquecimento global que se verifica hoje decorre de pequeno desequilíbrio energético, de cerca de 0,3%, entre a energia que a Terra recebe do Sol e a energia irradiada a cada segundo, algo em torno de 1 W/m2. Isso significa que a Terra acumula, anualmente, cerca de 1,6 × 1022 J. Considere que a energia necessária para transformar 1 kg de gelo a 0°C em água líquida seja igual a 3,2 × 105 J. Se toda a energia acumulada anualmente fosse usada para derreter o gelo nos pólos (a 0°C), a quantidade de gelo derretida anualmente, em trilhões de toneladas, estaria entre

a) 20 e 40. b) 40 e 60. c) 60 e 80. d) 80 e 100. e) 100 e 120.

02.(ENEM-MEC) Uma garrafa de vidro e uma lata de alumínio, cada uma contendo 330mL de refrigerante, são mantidas em um refrigerador pelo mesmo longo período de tempo. Ao retirá-las do refrigerador com as mãos desprotegidas, tem-se a sensação de que a lata está mais fria que a garrafa. É correto afirmar que:

a) a lata está realmente mais fria, pois a capacidade calorífica da garrafa é maior que a da lata.b) a lata está de fato menos fria que a garrafa, pois o vidro possui condutividade menor que o alumínio.c) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, possuem a mesma condutividade térmica, e a sensação deve-se à diferença nos calores específicos.d) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, e a sensação é devida ao fato de a condutividade térmica do alumínio ser maior que a do vidro.e) a garrafa e a lata estão à mesma temperatura, e a sensação é devida ao fato de a condutividade térmica do vidro ser maior que a do alumínio.

03. (ACAFE) Assinale entre as opções abaixo aquela que completa corretamente a afirmativa. ‘’A mudança de fase de uma substância sólida diretamente para o estado gasoso é denominada __________________.‘’

a) sublimação b) vaporizaçãoc) condensaçãod) solidificaçãoe) fusão

04. (PUC-PR) Um bloco de gelo, inicialmente a -10°C tem massa de 500g. Qual a quantidade de calor necessária para transformá-lo em igual quantidade de água, a 20°C ?

Dados: Cgelo = 0,5 cal /g°C; Cágua = 1,0 cal /g°C; Lf = 80 cal /g

a) 0,05 kcalb) 0,52 kcalc) 5,25 kcald) 525 kcale) 52,5 kcal

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Física B - Apostila 02

termometria fÍSICA bapostila 02

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12. (UFPR) Um cubo de gelo a 0,00°C e com massa 100g tem em seu interior um resistor de capacidade térmica desprezível, que serve para aquecer o sistema. Quantos segundos o resistor deve ficar ligado, dissipando uma potência constante de 800 W, para que a temperatura final do sistema chegue a 50,0°C? Considere o sistema termicamente isolado, o calor latente de fusão do gelo igual a 335 J/g e o calor específico da água a 4,18 J/g°C:

13. (UFPR) No gráfico abaixo é mostrada a evolução da temperatura T, em função do calor fornecido, Q, a uma substância pura, amorfa que a -20°C está no estado sólido. Os processos ocorrem a pressão constante.

Com base nesses dados, é correto afirmar que:

01) No processo de aquecimento de -20°C a 120°C, a substância sofre três mudanças de fase.

02) No processo de aquecimento, a substância passa do estado sólido para o líquido entre 60°C e 80°C.

04) A temperatura de vaporização da substância é de 80°C.08) Ao elevar-se a temperatura da substância de -20°C até +

20°C, ela ainda permanece no estado sólido.16) À temperatura de 40°C podem coexistir as fases sólida e

líquida.

14. Um sistema consiste em um cubo de 10g de gelo, inicialmente à temperatura de 0o C. Esse sistema passa a receber calor proveniente de uma fonte térmica e, ao fim de algum tempo, está transformado em um massa de 10g de água a 20o C. Qual foi a quantidade de energia transferida ao sistema durante a transformação? Dados: calor de fusão do gelo = 334,4 J/g; calor específico da água = 4,18 J/(g o C)

a) 418 J;b) 836 J;c) 4,18 kJ;d) 6,77 kJ;e) 8,36 kJ.

15. (UFPR) A uma caneca contendo 50 ml de café, inicialmente a 70 ºC, adicionam-se 5 g de um adoçante, inicialmente a 28 ºC. Considere o calor específico do café igual a 1 cal/(g.ºC), o do adoçante igual a 2 cal/(g.ºC) e a densidade do café igual a 1 g/ml. Despreze as trocas de calor com a caneca e com o ambiente. Determine a temperatura final da mistura, expressando-a em graus Celsius.

09. (UFPR) Uma garrafa térmica contém, em equilíbrio e sob a pressão de 1 atm, 1,0 litro de água e 200 g de gelo. Sabendo-se que ocorre uma entrada de calor na garrafa, de 0,4 kcal por minuto, determinar, em minutos, o tempo necessário para que o gelo derreta totalmente.

Dado: calor latente do gelo = 80 cal/g

10. (UFPR) Uma dada substância é aquecida de 0°C a 100°C, à pressão de 1 atm, conforme indicado no gráfico a seguir:

Para a faixa de temperatura compreendida entre 0 e 100°C pode-se afirmar corretamente, que:

01) Há uma mudança de estado (ou de fase) na temperatura correspondente a 20°C.

02) A substância é água.04) O calor específico da substância, para temperatura abaixo

de 20°C, é menor que o calor específico para a temperatura acima de 20°C.

08) Para se passar de uma temperatura imediatamente abaixo de 20°C para uma imediatamente acima, é necessário fornecer-se 30 cal.

11. (UFPR-LITORAL) Com relação aos conceitos de temperatura e calor, considere as seguintes afirmativas:

I. Ao aquecermos uma chapa metálica que possui um orifício circular de raio R, esse orifício se dilata como se fosse um disco de mesmo raio.

II. Quando um gás perfeito sofre uma transformação isotérmica com diminuição de seu volume, então sua pressão também diminui.

III. Durante a fusão de um bloco de gelo, a temperatura da água resultante da fusão é ligeiramente maior que a do bloco de gelo.

Assinale a alternativa correta.

a) Somente a afirmativa I é verdadeira. b) Somente a afirmativa II é verdadeira. c) Somente a afirmativa III é verdadeira. d) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. e) As afirmativas I, II e III são verdadeiras.

a) 2000b) 1000c) 500d) 300e) 200

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física bapostila 02 termometria

Física B - Apostila 024

16.(UEPG-PR) No que se refere à mudança de estado da matéria, assinale o que for correto.

01) A quantidade de calor por grama necessária para que ocorra a mudança de estado é denominada de calor latente. Essa propriedade pode ser utilizada para diferenciar os materiais, adequando-os a seus diferentes usos. 02) A temperatura de mudança de estado é influenciada pela pressão a que a substância está submetida. 04) Tanto a vaporização como a condensação são processos que ocorrem por meio de troca de energia entre a substância e o meio no qual ela se encontra. 08) A evaporação ocorre a qualquer temperatura, mas a velocidade de evaporação do líquido aumenta com a elevação da temperatura.

TRANSMISSÃO DE CALOR

Já vimos que em dois ou mais corpos as temperaturas diferentes acabam atingindo um estado de equilíbrio térmico, isto é, pelas trocas de calor entre eles acabam chegando a uma mesma temperatura final.Nesta aula iremos mostrar como o calor se transmite dos corpos de maior temperatura para os de menor temperatura.

A transmissão de calor se dá de três modos distintos:

CONDUÇÃO CONVECÇÃO IRRADIAÇÃO

17. (FUVEST-SP) As curvas A e B na figura representam a variação da temperatura (θ) em função do tempo(t) de duas substâncias A e B, quando 50g de cada uma é aquecida separadamente, a partir da temperatura de 20oC, na fase sólida, recebendo calor numa taxa constante de 20 cal/s.Considere agora um experimento em que 50 g de cada uma das substâncias são colocados em contato térmico num recipiente termicamente isolado, com a substância A na temperatura inicial θA=280oC e a substância B na temperatura inicial θB=20oC.

a) Determine o valor do calor latente de fusão LB da substância B.

b) Se a temperatura final corresponder à mudança de fase de uma das substâncias, determine a quantidade dela em cada uma das fases.

18.(UNICAMP-SP) 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 2,25.103 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.

19.(Unifor-CE) O gráfico representa a temperatura de uma amostra de massa 100g de determinado metal, inicialmente sólido, em função da quantidade de calor por ela absorvida.

Pode-se afirmar que o calor latente tem fusão desse metal, em cal/g é:

a) 12b) 10c) 8d) 6e) 2

20.(UNESP) Para determinar o valor energético de um alimento, podemos queimar certa quantidade desse produto e, com o calor liberado, aquecer determinada massa de água. Em seguida, mede-se a variação de temperatura sofrida pela água depois que todo o produto foi queimado, e determina-se a quantidade de energia liberada na queima do alimento. Essa é a energia que tal alimento nos fornece se for ingerido. No rótulo de um pacote de castanha-de-caju, está impressa a tabela a seguir, com informações nutricionais sobre o produto.Considere que 150 g de castanha tenham sido queimados e que determinada massa m de água, submetida à chama dessa combustão, tenha sido aquecida de 15°C para 87°C. Sabendo que o calor específico da água líquida é igual a 1 cal/(g°C) e que apenas 60% da energia liberada na combustão tenha efetivamente sido utilizada para aquecer a água, é correto afirmar que a massa m, em gramas, de água aquecida era igual a:

a) 10 000.b) 5 000.c) 12 500.d) 7 500.e) 2 500.

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Física B - Apostila 026

Irradiação

A irradiação térmica consiste na transmissão de calor através de ondas eletromagnéticas. Esta forma de fluxo de energia não necessita obrigatoriamente de meio material para se propagar, podendo inclusive ocorrer no vácuo. O termo irradiação se refere à emissão contínua de energia.A energia emitida por um corpo (emissor) depende da temperatura do corpo. Até 500 oC, a maior parte da energia emitida por um corpo se encontra na faixa do infravermelho.Qualquer corpo de temperatura maior que zero absoluto, emite energia radiante.

TESTES21.(ENEM-MEC) O uso mais popular de energia solar está associado ao fornecimento de água quente para fins domésticos. Na figura a seguir, é ilustrado um aquecedor de água constituído de dois tanques pretos dentro de uma caixa termicamente isolada e com cobertura de vidro, os quais absorvem energia solar.

A. Hinrichs e M. Kleinbach. “Energia e meio ambiente”. São Paulo: Thompson, 3 ed., 2004, p. 529 (com adaptações).

Nesse sistema de aquecimento:a) os tanques, por serem de cor preta, são maus absorvedores de calor e reduzem as perdas de energia.b) a cobertura de vidro deixa passar a energia luminosa e reduz a perda de energia térmica utilizada para o aquecimento.c) a água circula devido à variação de energia luminosa existente entre os pontos X e Y.d) a camada refletiva tem como função armazenar energia luminosa.e) o vidro, por ser bom condutor de calor, permite que se mantenha constante a temperatura no interior da

22.(ENEM-MEC) Numa área de praia, a brisa marítima é uma conseqüência da diferença no tempo de aquecimento do solo e da água, apesar de ambos estarem submetidos às mesmas condições de irradiação solar. No local (solo) que se aquece mais rapidamente, o ar fica mais quente e sobe, deixando uma área de baixa pressão, provocando o deslocamento do ar da superfície que está mais fria (mar).

À noite, ocorre um processo inverso ao que se verifica durante o dia.Como a água leva mais tempo para esquentar (de dia), mas também leva mais tempo para esfriar (à noite), o fenômeno noturno (brisa terrestre) pode ser explicado da seguinte maneira:

a) O ar que está sobre a água se aquece mais; ao subir, deixa uma área de baixa pressão, causando um deslocamento de ar do continente para o mar.b) O ar mais quente desce e se desloca do continente para a água, a qual não conseguiu reter calor durante o dia.c) O ar que está sobre o mar se esfria e dissolve-se na água; forma-se, assim, um centro de baixa pressão, que atrai o ar quente do continente.d) O ar que está sobre a água se esfria, criando um centro de alta pressão que atrai massas de ar continental.e) O ar sobre o solo, mais quente, é deslocado para o mar, equilibrando a baixa temperatura do ar que está sobre o mar.

23. (CEFET-PR) Sobre a irradiação do calor, podemos afirmar que:

a) Só ocorre nos sólidos.b) Só ocorre nos líquidos.c) Só ocorre nos gases sob baixa pressão.d) Só ocorre no vácuo.e) Não necessita de meio material para ocorrer.

24.(PUC-SP) Calor é uma forma de energia que se transfere de um corpo para outro em virtude de uma diferença de temperatura entre eles. Há três processos de propagação de calor: condução, convecção e radiação.Em relação à transferência de calor, afirma-se que:

I. Em dias frios, os pássaros costumam eriçar suas penas para acumular ar entre elas. Nesse caso, o ar acumulado constitui-se em um bom isolante térmico diminuindo as trocas de calor, por condução, com o ambiente.II. Correntes de convecção na atmosfera costumam ser aproveitadas por aviões planadores e asas delta para ganharem altura. Tais correntes são originadas por diferenças de temperaturas entre duas regiões quaisquer da Terra.III. As paredes internas das garrafas térmicas são espelhadas com o objetivo de diminuir as trocas de calor por radiação.

Está correto o que se afirma ema) I, II e III.b) apenas I e II.c) apenas I e III.d) apenas II e III.e) apenas III.

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Física B - Apostila 02

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25. A seguir são feitas três afirmações sobre processos termodinâmicos envolvendo transferência de energia de um corpo para outro.

I. A radiação é um processo de transferência de energia que NÃO ocorre se os corpos estiverem no vácuo.

II. A convecção é um processo de transferência de energia que ocorre em meios fluídos.

III. A condução é um processo de transferência de energia que NÃO ocorre se os corpos estiverem à mesma temperatura.

Quais estão corretas?

a) Apenas I;b) Apenas II;c) Apenas III;d) Apenas I e II;e) Apenas II e III.

26. (CEFET-PR) Uma placa de alumínio, de 1m2 de área superficial e 10 cm de espessura, foi usada para separar dois meios que estão a temperatura constantes e iguais a 20oC e 100oC. O fluxo de calor através da placa, após ser atingido o regime estacionário é: (coeficiente de condutibilidade térmica do alumínio = 0,50 cal/s.cmoC).

a) 4 calb) 40 cal/sc) 400 cal/sd) 4000 cal/se) 40000 cal/s

27.(UNISA-SP) Uma panela com água está sendo aquecida num fogão. O calor das chamas se transmite através da parede do fundo da panela para a água que está em contato com essa parede e daí para o restante da água. Na ordem desta descrição, o calor se transmitiu predominantemente por:

a) radiação e convecçãob) radiação e conduçãoc) convecção e radiaçãod) condução e convecçãoe) condução e radiação

28. (ACAFE) Determine a soma dos números correspondentes às afirmações verdadeiras.

01) No inverno, recomendam-se roupas escuras, porque absorvem mais energia.

02) No verão, recomenda-se roupas claras, pois estas absorvem pouca energia.

04) No inverno, usam-se roupas de lã, pois estas fornecem calor ao corpo.

08) No inverno, usam-se roupas de lã, porque estas são bons isolantes térmicos e impedem a perda de calor.

29. (MARINGÁ) Porque, ao instalar um equipamento de ar refrigerado, o técnico coloca na parte superior da parede e não próximo ao chão?

a) Para não apanhar poeira ao sugar o ar frio de fora.b) Para não atrapalhar a circulação de ar no ambiente.c) Porque o ar refrigerado é mais denso que o ar quente,

podendo assim ser melhor distribuído no ambiente.

d) Porque o ar frio é mais leve que o ambiente, podendo assim ser melhor distribuído.

e) Para atender às normas técnicas do aparelho.

30.(MACKENZIE) Uma parede de tijolos e uma janela de vidro de espessura 180mm e 2,5mm, respectivamente, têm suas faces sujeitas à mesma diferença de temperatura. Sendo as condutibilidades térmicas do tijolo e do vidro iguais a 0,12 e 1,00 unidades SI, respectivamente, então a razão entre o fluxo de calor conduzido por unidade de superfície pelo vidro e pelo tijolo é:

a) 200b) 300c) 500d) 600e) 800

31. Sobre os conceitos e aplicações da Termologia, é correto afirmar que:

01) Duas temperaturas que diferem de 1 grau na escala Celsius, diferirão de 1 unidade na escala Kelvin.

02) O valor da variação do comprimento de uma barra metálica devido ao aumento da temperatura independe do valor de seu comprimento inicial.

04) A capacidade térmica (ou calorífica) de um objeto depende apenas do tipo de substância da qual é constituído.

08) Misturando-se, num calorímetro ideal, 100g de água a 80oC e 400g de água a 10oC, a temperatura final de equilíbrio térmico será de 45oC.

16) Durante o processo de fusão do gelo sob pressão cons-tante, a temperatura da mistura água + gelo permanece constante.

32) Para que haja transmissão de calor entre dois corpos com diferentes temperaturas, é necessário que haja um meio material entre eles.

32. Uma das extremidades de uma barra de cobre com 18 cm de comprimento e 4 cm2 de secção transversal, está situada num banho de vapor (100oC), e outra, numa mistura de gelo fundente e água (0oC). As perdas de calor pela superfície curva da barra podem ser desprezadas. Calcule o fluxo de calor na barra. Calcule a temperatura num ponto a 4 cm da extremidade mais fria.

Dado: Kcobre = 0,92 cal/cmoCs.

33. Analise as afirmações referentes à condução térmica.

I. Para que um pedaço de carne cozinhe mais rapidamente, pode-se introduzir nele um espeto metálico. Isso se justifica pelo fato de o metal ser um bom condutor de calor.

II. Os agasalhos de lã dificultam a perda de energia (na forma de calor) do corpo humano para o ambiente, devido ao fato de o ar aprisionado entre suas fibras ser um bom isolante térmico.

III. Devido à condução térmica, uma barra de metal mantém-se a uma temperatura inferior à de uma barra de madeira colocada no mesmo ambiente.

Podemos afirmar que:

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física bapostila 02 termometria

Física B - Apostila 028

a) I, II e III estão corretas;b) I, II e III estão erradas;c) Apenas I está correta;d) Apenas II está correta;e) Apenas I e II está correta.

34. (FAPIPAR – PR) Uma carteira escolar é construída com partes de ferro e partes de madeira. Quando você toca a parte de madeira com a mão direita e a parte de ferro com a mão esquerda, embora todo o conjunto esteja em equilíbrio térmico:

a) a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque o ferro conduz melhor o calor;

b) a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a convecção na madeira é mais notada que no ferro;

c) a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a convecção no ferro é mais notada que na madeira;

d) a mão direita sente menos frio que a esquerda, porque o ferro conduz melhor o calor;

e) a mão direita sente mais frio que a esquerda, porque a madeira conduz melhor o calor.

35.(UN. MACKENZIE) Dos processos a seguir, o único onde praticamente todo o calor se propaga por condução é quando ele se transfere:

a) Do Sol para a Terra.b) Da chama de um gás para a superfície livre de um líquido

contido num bule que está sobre ela.c) Do fundo de um copo de água para um cubo de gelo que

nela flutua.d) De uma lâmpada acesa para o ar que a cerca.e) De um soldador para o metal que está sendo soldado.

36.(UEM-PR) Sobre os conceitos de termodinâmica, assinale o que for correto:

01) Se dois corpos com diferentes temperaturas forem colocados em contato, certa quantidade de energia térmica será transferida de um corpo ao outro, devido, exclusivamente, à diferença de temperatura entre eles.

02) A quantidade de calor necessária para elevar em 1ºC a temperatura de 1g de uma substância é denominada de calor específico dessa substância.

04) Quando uma quantidade de calor se transfere de um corpo a outro pelo processo de condução, essa energia se propaga devido à agitação atômica no material.

08) Nos líquidos, a transferência de calor ocorre, sobretudo, por meio das correntes de convecção, as quais são formadas devido à diferença entre as densidades das regiões mais quentes e mais frias do líquido.

16) A transferência de calor por radiação é realizada por meio de ondas eletromagnéticas, que se propagam somente na presença de um meio material.

VOCÊ SABIA?1. As panelas e utensílios de cozinha, destinados ao aquecimento dos alimentos, são sempre confeccionados com bom condutores de calor (ferro, alumínio, cobre etc.). Os cabos das mesmas destinados à sua manipulação, são constituídos de maus condutores (madeira, borracha etc.).

2. Materiais como feltro, algodão etc. são usados para envolver depósitos de água quente, para impedir as fugas de calor. Da mesma forma, utilizam-se maus condutores como cortiça para isolar as geladeiras, impedindo a entrada de calor do exterior; pelo mesmo motivo, um pedaço de gelo, cercado de lã ou feltro, não se derrete ou pelo menos demora mais tempo para derreter-se do que se estivesse em contato direto com o ar.

3. Os agasalhos que usamos não servem para nos aquecer, isto é, não nos cedem calor. Seu papel é dificultar a transferência de calor para o ambiente. Os animais obtêm efeito semelhante eriçando os pêlos ou penas. Com isso, aumentam a camada estacionária de ar que envolve seus corpos e dificultam a troca de calor com o ambiente.

4. Se uma pessoa, ao levantar, coloca o pé descalço sobre um piso de cimento, ela sente frio, enquanto que se pisar num tapete sentirá muito menos frio; notemos, entretanto, que tanto o piso de cimento como o tapete se encontram à mesma temperatura, ocorrendo a diferença somente pelo fato de o primeiro ser um bom condutor, enquanto que o tapete, constituído de lã ou algodão, é mau condutor.

LEIS GERAISDIAGRAMAS DE ESTADO

Leis Gerais da Mudançade Estado Físico

1ª Lei: Durante a mudança de estado físico, a temperatura da substância permanece constante se a pressão permanecer constante.

2ª Lei: Durante uma mudança de estado físico, à pressão constante, o volume varia segundo o diagrama.

volume diminui

gasoso líquido sólido

volume aumenta

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Exceções a esta lei:

•  Fusão da Ag, H20 e Bi, onde o volume diminui;

•  Solidificação da Ag, H2O e Bi, onde o volume aumenta.

3ª Lei: Cada substância apresenta para cada pressão, uma temperatura bem determinada de mudança de estado físico.

Influência da Pressão sobre a Temperatura de Fusão

A maioria das substâncias aumenta de volume quando se fundem. Neste caso, um aumento de pressão torna a fusão mais difícil. Podemos, então, concluir que, quanto maior for a pressão aplicada, maior é a temperatura de fusão das substâncias que aumentam de volume, ao passar do estado sólido para o líquido.Algumas substâncias (gelo, prata, bismuto) diminuem de volume, quando fundem. Para elas, um aumento de pressão torna a fusão mais fácil. Podemos, então, concluir que, quanto maior for a pressão aplicada, menor será a temperatura de fusão das substâncias que diminuem de volume ao passar do estado sólido para o líquido.

Diagramas de Estado

Cada substância pode ter um diagrama de estado que é representado em plano cartesiano, tendo como coordenadas a pressão e a temperatura.

•  Diagrama 1 - representa genericamente a maioria das substâncias

PT = denomina-se ponto tríplice.PC = denomina-se ponto crítico.OPT = denomina-se curva de sublimação.PTB = denomina-se curva de fusão ou de solidificação.

As regiõesCada diagrama tem o plano cartesiano dividido em quatro regiões, cada uma representando um estado físico. Conhecendo-se a pressão e a temperatura de uma substância, determina-se, em seu diagrama, o ponto no plano. Segundo a região em que este ponto se encontre, tem-se o estado físico da substância.

Importante

1. Qual é a principal diferença entre um gás e um vapor?

É que um gás não pode ser liquefeito mantendo-se a temperatura constante, enquanto o vapor o pode.

PTPC = denomina-se curva de vaporização ou condensação.Reta C = denomina-se isoterma crítica.

•  Diagrama 2 - Representa as substâncias: água, prata e bismuto.

2. Como distingue-se um vapor seco de um vapor úmido?

“O vapor úmido sempre coexiste com o líquido que o gerou, enquanto que o vapor seco não está em equilíbrio com o líquido gerador”.

TESTES37. Considere o diagrama de estado a seguir:

Determine a soma dos números associados às alternativas que apresentam as relações corretas entre os pontos e os respectivos estados físicos:

01) A - sólido02) B - vapor seco04) C - líquido08) D - gás

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38. Considere o diagrama de estado a seguir.

Determine a soma das alternativas em que as transformações estão corretamente denominadas:

01) AB: vaporização02) CB: fusão04) AB: fusão08) CB: vaporização16) BA: fusão32) CD: condensação64) CB: condensação

39. (UFPR) Assinale a alternativa que completa a frase a seguir: A análise do diagrama de estado de uma substância mostra que a curva de sublimação só existe...

a) acima da temperatura crítica.b) entre zero absoluto e o ponto crítico.c) entre o ponto tríplice e o ponto crítico.d) entre o zero absoluto e o ponto tríplice.e) se a pressão for superior à do ponto tríplice.

40. Para liquefazer um gás:

01) Basta comprimi-lo.02) É necessário reduzir a pressão e aumentar a temperatura.04) É necessário aumentar a pressão e a temperatura.08) É necessário esfriá-lo abaixo de sua temperatura crítica e,

eventualmente, comprimi-lo.16) É impossível liquefazer um gás.

41. (UFSC) Numa panela de pressão podemos obter:

a) Alta temperatura de ebulição e alta pressão.b) Alta temperatura de ebulição e baixa pressão.c) Baixa temperatura de ebulição e alta pressão.d) Temperatura de ebulição de 100oC e baixa pressão.e) Temperatura de ebulição de 100oC e alta pressão.

42. (UFPR) Conhecido o diagrama P - T (pressão versus temperatura), e considerando as condições ambientais na superfície de Marte (pressão atmosférica 6 mmHg, temperatura máxima 10oC, temperatura mínima -120oC), podemos afirmar que a água superficial porventura existente:

a) Permanecerá no estado líquido.b) Permanecerá no estado sólido.c) Permanecerá no estado gasoso.d) Se decompõe em H2 e O2 rapidamente.e) Pode estar no estado sólido, no estado líquido ou no estado

gasoso.

43. (PUC-PR) Colocando-se um arame fino sobre uma barra de gelo preso a dois pesos iguais, conforme figura, notamos que o arame atravessa a barra sem, no entanto parti-la. Explicamos o fato baseado em que:

a) Por ser suficientemente fino, o arame passa através do gelo sem deslocar as moléculas do mesmo.

b) O arame parte o gelo, mas este tem a propriedade de soldar-se.c) Pela pressão do arame, o gelo derrete; deixando de existir

a pressão, o gelo refaz-se.d) O arame atua como catalisador à sua passagem.e) Não há explicação plausível para o fenômeno.

44. Com relação aos estados da matéria é correto afirmar que:1) Acima da pressão do ponto crítico, a substância não pode

ser líquida.2) Abaixo da temperatura tríplice, a substância não sofre solidificação.3) A ebulição só é possível acima da pressão tríplice.4) A liquefação só é possível acima da temperatura crítica.5) Um sólido não pode ser obtido abaixo da temperatura tríplice.

(*) Considere o diagrama de estado P x T dado a seguir para responder às questões 34 e 35:

45. Some as corretas:

01) O ponto A representa o ponto crítico.02) O ponto B representa o ponto tríplice.04) A região I corresponde ao estado gasoso.08) A região II corresponde ao estado sólido.16) A região III corresponde à forma de vapor seco.32) A região IV corresponde à forma de gás.

46. A transformação CD é uma:

a) sublimação isotérmica;b) sublimação isobárica;c) cristalização isobárica;d) cristalização isotérmica;e) fusão isotérmica.

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VOCÊ SABIA?Como funciona a panela de pressão

A água ferve normalmente a 100º C, ao nível do mar e num recipiente aberto. Qualquer que seja o tempo que a água demore para ferver nessas condições, a temperatura continuará a mesma. Se você mantiver alta a chama de gás, depois que a água já estiver fervendo, estará apenas desperdiçando gás. O que estiver dentro da água levará o mesmo tempo para cozinhar. O excesso de calor produzirá apenas a evaporação mais rápida da água. É possível, entretanto, tornar a água mais quente que 100º C, aumentando a pressão. É o que fazem as panelas de pressão. Como são recipientes fechados, conservam o calor e a pressão aumenta. Nessas panelas, em vez de ferver a 100º C, a água (e o vapor) atinge temperaturas mais altas, cerca de 120º C. Evidentemente a carne, batata e feijão ou qualquer outro alimento cozinham muito mais depressa. Como o vapor exerce uma pressão considerável, as panelas possuem válvulas de segurança que funcionam quando a pressão atingir um ponto perigoso.

1° PRINCÍPIO DA TERMODINÂMICA

“A termodinâmica é a ciência que trata das relações entre os fenômenos mecânicos e os caloríficos”.

Trabalho Termodinâmico

É o trabalho realizado ou recebido por um gás perfeito. Convencionamos como positivo o trabalho realizado por um gás e como negativo aquele recebido pelo gás.

Um cilindro rígido de êmbolo móvel, aprisiona um gás ideal que se encontra a uma temperatura T1. O sistema se encontra em equilíbrio na posição que se vê na figura.

Fornecendo-se CALOR (energia) ao sistema, o gás aquece (T ↑) realizando então um trabalho. Este trabalho que o gás realiza é o de “empurrar” o êmbolo mais acima, como se nota na figura.

Observe que o trabalho realizado pelo gás dependeu de sua dilatação, isto é, do aumento de seu volume. Logo, um gás realiza trabalho quando seu volume aumenta.

Conclusão

“O trabalho termodinâmico depende da variação de volume do gás.Se o volume aumenta, o gás realiza trabalho. Se o volume diminui, o gás recebe trabalho e se o volume não varia (evolução isométrica), o gás não realiza nem recebe trabalho”.

•  Trabalho realizado pelo gás (τ = +);•  Expansão (aumento de volume)

•  Trabalho recebido pelo gás (τ = –);•  Compressão (diminuição de volume)

Transformação Cíclica

É aquela em que o sistema volta as mesmas condições iniciais. As máquinas térmicas (qualquer que transforme calor em outra forma de energia) como o motor do automóvel, operam segundo transformações cíclicas. Considere um sistema que percorre o ciclo, representado abaixo, saindo de (1) indo para (2) e voltando para (1).

Determinando os trabalhos separadamente:

O trabalho trocado no ciclo é a soma algébrica dos trabalhos das transformações parciais. Logo:

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Observação:Esta regra vale também para quando a pressão não for constante.

Energia Interna

A energia interna (U) de um sistema relaciona-se com suas condições intrísecas. No caso de um gás real a energia interna deve-se predominantemente à energia cinética das partículas do gás.Energia cinética, que se associa ao movimento de agitação térmica das moléculas e que só depende da temperatura.

As partículas de um sistema têm vários tipos de energia, e a soma de todas elas é o que chamamos Energia interna de um sistema.Para que este somatório seja calculado, são consideradas as energias cinéticas de agitação , potencial de agregação, de ligação e nuclear entre as partículas.Nem todas estas energias consideradas são térmicas. Ao ser fornecida a um corpo energia térmica, provoca-se uma variação na energia interna deste corpo. Esta variação é no que se baseiam os princípios da termodinâmica.Se o sistema em que a energia interna está sofrendo variação for um gás perfeito, a energia interna será resumida na energia de translação de suas partículas, sendo calculada através da Lei de Joule:

Onde:

U: energia interna do gás;n: número de mol do gás;R: constante universal dos gases perfeitos;T: temperatura absoluta (kelvin).

Como, para determinada massa de gás, n e R são constantes, a variação da energia interna dependerá da variação da temperatura absoluta do gás, ou seja:

• Quando houver aumento da temperatura absoluta ocorrerá uma variação positiva da energia interna .

• Quando houver diminuição da temperatura absoluta, há uma variação negativa de energia interna .

• E quando não houver variação na temperatura do gás, a variação da energia interna será igual a zero .

Primeiro Princípio daTermodinâmica

O 1º princípio da termodinâmica nada mais é do que o princípio da conservação da energia:

“A energia que um sistema recebe (calor, trabalho) ou fica acumulada no mesmo (energia interna) ou é devolvida para o ambiente (trabalho, calor)”.

Lembrete:

Calor recebido → Q > 0Calor cedido → Q < 0 Trabalho de Expansão → τ > 0 Trabalho de Compressão → τ < 0 Isotérmica (temperatura constante) → ∆E = 0Isométrica (volume constante) → τ = 0Adiabática (sistema não troca calor com o meio→ Q = 0

Conversão entre Joule e caloria

1 cal = 4,18J

Observação:Uma evolução rápida pode ser considerada adiabática uma evolução muito lenta pode ser considerada isotérmica.

TESTES47.(ENEM-MEC) O esquema da panela de pressão e um diagrama de fase da água são apresentados a seguir.

A vantagem do uso de panela de pressão é a rapidez para o cozimento de alimentos e isto se deve

a) à pressão no seu interior, que é igual à pressão externa.b) à temperatura de seu interior, que está acima da temperatura de ebulição da água no local.

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c) à quantidade de calor adicional que é transferida à panela.d) à quantidade de vapor que esta sendo liberada pela válvula.e) à espessura da sua parede, que é maior que a das panelas comuns.

48.(ENEM-MEC) A refrigeração e o congelamento de alimentos são responsáveis por uma parte significativa do consumo de energia elétrica numa residência típica.Para diminuir as perdas térmicas de uma geladeira, podem ser tomados alguns cuidados operacionais:

I – Distribuir os alimentos nas prateleiras deixando espaços vazios entre eles, para que ocorra a circulação do ar frio para baixo e do quente para cima.II – Manter as paredes do congelador com camada bem espessa de gelo, para que o aumento da massa de gelo aumente a troca de calor no congeladorIII – Limpar o radiador (“grade” na parte de trás) periodicamente, para que a gordura e o poeira que nele se depositam não reduzam a transferência de calor para o ambiente.

Para uma geladeira tradicional é correto indicar, apenas:

a) a operação Ib) a operação II.c) as operações I e II.d) as operações I e III.e) as operações II e III.

49.(ENEM 2014) Um sistema de pistão contendo um gás é mostrado na figura. Sobre a extremidade superior do êmbolo, que pode movimentar-se livremente sem atrito, encontra-se um objeto. Através de uma chapa de aquecimento é possível fornecer calor ao gás e, com auxílio de um manômetro, medir sua pressão. A partir de diferentes valores de calor fornecido, considerando o sistema como hermético, o objeto elevou-se em valores Δh, como mostrado no gráfico. Foram estudadas, separadamente, quantidades equimolares de dois diferentes gases, denominados M e V. A diferença no comportamento dos gases no experimento decorre do fato de o gás M, em relação ao V, apresentar

a) maior pressão de vapor.b) menor massa molecular.c) maior compressibilidade.d) menor energia de ativação.e) menor capacidade calorífica.

50. (UDESC) Um mol de um gás monoatômico sofreu a transformação ABC indicada no diagrama abaixo:

O trabalho (em joules) realizado na transformação AC é:

a) 6,0 x 105 Jb) 8,0 x 105 Jc) 4,0 x 105 Jd) 12,0 x 105 Je) 10,0 x 105 J

51. Some as corretas relativas a um gás perfeito:

01) O trabalho termodinâmico sobre um gás é função de seu volume.02) Numa expansão gasosa, o gás realiza trabalho sobre o exterior.04) Numa compressão gasosa, o gás recebe trabalho do exterior.08) Numa evolução isotérmica, o gás sempre realiza trabalho.16) Numa evolução isovolumétrica, o trabalho realizado sobre

o gás é nulo.

52. (Pucrs) Uma certa quantidade de ar contido num cilindro com pistão é comprimida adiabaticamente, realizando-se um trabalho de -1,5kJ. Portanto, os valores do calor trocado com o meio externo e da variação de energia interna do ar nessa compressão adiabática são, respectivamente,

a) -1,5kJ e 1,5kJ.b) 0,0kJ e -1,5kJ.c) 0,0kJ e 1,5kJ.d) 1,5kJ e -1,5kJ.e) 1,5kJ e 0,0kJ.

53. (MARINGÁ) Uma massa de gás recebe 2000J de calor e sofre uma transformação isobárica, sob pressão de 40 N/m2, como ilustra o diagrama a seguir. A variação de energia interna será:

a) 40Jb) 600Jc) 1960Jd) 1979Je) 2000J

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54. (PUC-PR) Uma amostra de gás perfeito sofre uma transformação isobárica sob pressão de 60 N/m2, como ilustra o diagrama. Admita que, na transformação, o gás receba uma quantidade de calor igual a 200J.

Calcular, em Joules, a variação de energia interna do gás.

55. O êmbolo do cilindro a seguir varia de 5,0 cm sua posição e o gás ideal no interior do cilindro sofre uma expansão isobárica, sob pressão atmosférica. O que ocorre com a temperatura do gás durante essa transformação termodinâmica? Qual o valor do trabalho W realizado sobre o sistema pela atmosfera, durante a expansão? Dados: pressão atmosférica: 105 N/m2 e área da base do êmbolo: 10 cm2.

a) a temperatura aumenta; W = - 5,0 J;b) a temperatura diminui; W = 5,0 J;c) a temperatura aumenta; W = - 5,0.10-2 J;d) a temperatura não muda; W = 5,0.10-2 J;e) a temperatura diminui; W = - 5,0 J;

56. (UFSC) Quando fornecemos 100 Joules de calor a um gás ideal, esse realiza um trabalho conforme o gráfico a seguir, indo do estado A ao estado B. Qual é a variação de energia interna do gás, em joules, para essa transformação?

57. (CEFET-PR) Um gás sofre uma transformação, indo de A até B esquematizada pelo gráfico. O trabalho realizado pelo gás é de:

a) 1,00 x 105 Jb) 2,25 x 106 Jc) 1,95 x 105 Jd) 3,25 x 103 Je) 1,25 x 104 J

58.(UFSM) Quando um gás ideal sofre uma expansão isotérmica,

a) a energia recebida pelo gás na forma de calor é igual ao trabalho realizado pelo gás na expansão.

b) não troca energia na forma de calor com o meio exterior.c) não troca energia na forma de trabalho com o meio exterior.d) a energia recebida pelo gás na forma de calor é igual à

variação da energia interna do gás.e) o trabalho realizado pelo gás é igual à variação da energia

interna do gás.

59. (UFPR) Considere um sistema submetido ao ciclo termodinâmico descrito na figura abaixo, onde V representa o seu volume e P a sua pressão.

É correto afirmar:

01) O trabalho realizado pelo sistema durante o ciclo é igual a 15J.02) O trabalho realizado pelo sistema no trecho bc do ciclo é

igual a 15J.04) Se, no trecho bc do ciclo, fornecermos ao sistema 48J de

calor, a variação da sua energia interna será de 24J.08) No trecho ab do ciclo, a variação da energia interna do

sistema é igual ao calor a ele fornecido.16) No trecho da do ciclo, o trabalho realizado pelo sistema é

nulo.32) Os trechos bc e da do ciclo representam transformações

isobáricas, enquanto os trechos ab e cd representam transformações isovolumétricas.

Observações: 1 Pa (pascal) = 1N/m2

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60. (UFPR) Considere um sistema formado por uma massa de gás ideal encerrada num reservatório provido de um êmbolo de massa desprezível, de forma que seu volume possa ser variado. É correto afirmar que:

01) Numa transformação isovolumétrica, o trabalho realizado sobre o sistema é nulo.

02) Quando o gás se expande isobaricamente, ele não absorve e nem cede calor.

04) Expandindo-se isotermicamente o gás, o trabalho por ele realizado é igual ao calor a ele fornecido.

08) Para se comprimir isobaricamente o gás, deve-se realizar um trabalho sobre ele igual ao produto da pressão do gás pelo módulo da variação do seu volume.

16) Num processo qualquer de expansão do gás, o calor a ele fornecido será igual à variação da sua energia interna somada ao trabalho por ele realizado.

61. (ITA) A primeira lei da termodinâmica diz respeito à:

a) dilatação térmica;b) conservação da massa;c) conservação da quantidade de movimento;d) conservação da energia;e) irreversibilidade do tempo.

62. (UNICAMP) Numa câmara frigorífica, um bloco de gelo de massa m = 8,0 Kg desliza pela rampa de madeira da figura abaixo, partindo do repouso, de uma altura h = 1,8 m.

a) Se o atrito entre o gelo e a madeira fosse desprezível, qual seria o valor da velocidade do bloco ao atingir o solo (ponto A da figura)? Adote: g = 10 m/s2.

b) Entretanto, apesar de pequeno, o atrito entre o gelo e a madeira não é desprezível, de modo que o bloco de gelo chega a base da rampa com velocidade de 4,0 m/s. Qual foi a energia dissipada pelo atrito?

c) Qual a massa de gelo (a 0 ºC) que seria fundida com esta energia? Considere o calor latente de fusão do gelo L = 80 cal/g, e, para simplificar, adote 1 cal = 4,0 J.

63. Um bloco de gelo com 200 g, a 0 ºC, é colocado no interior de um calorímetro ideal que contém 400 g de água a 30 ºC. Sendo o calor específico da água igual a 1 cal/g ºC e o calor latente da fusão do gelo igual a 80 cal/g, determine:

a) a temperatura final de equilíbrio térmico;

b) a massa final de liquído.

64.(FGV-SP) Para garantir a dosagem precisa, um medicamento pediátrico é acompanhado de uma seringa. Depois de destampado o frasco de vidro que contém o remédio, a seringa é nele encaixada com seu êmbolo completamente recolhido. Em seguida, o frasco é posicionado de cabeça para baixo e o remédio é então sugado para o interior da seringa, enquanto o êmbolo é puxado para baixo. Como consequência da retirada do líquido, o ar que já se encontrava dentro do frasco, expande-se isotermicamente, preenchendo o volume antes ocupado pelo remédio.Ao retirar-se uma dose de 40 mL de líquido do frasco, que continha um volume ocupado pelo ar de 100 mL, o êmbolo encontra certa resistência, devido ao fato de a pressão no interior do frasco ter se tornado, aproximadamente, em Pa,Dados: Pressão atmosférica = 1,0×105 Pa — Suponha que o ar dentro do frasco se comporte como um gás ideal — Considere desprezível o atrito entre o êmbolo e a parede interna da seringa.

a) 57 000. b) 68 000. c) 71 000. d) 83 000. e) 94 000.

65. (MACKENZIE) Uma barra metálica é aquecida conforme a figura A, B e C são termômetros. Admita a condução em regime estacionário e no sentido longitudinal da barra. Quando os termômetros das extremidades indicarem 200oC e 80oC, o intermediário indicará:

a) 195oCb) 175oCc) 140oCd) 125oCe) 100oC

66. (MACKENZIE) Tem-se três cilindros de secções transversais iguais, de cobre, latão e aço, cujos comprimentos são, respectivamente, 46 cm, 13 cm e 12 cm. Soldam-se os cilindros, formando o perfil em Y, indicado na figura. O extremo livre do cilindro de cobre é mantido a 100 oC, e os cilindros de latão e aço a 0 oC. Supor que a superfície lateral dos cilindros esteja isolada termicamente. As condutividades térmicas do cobre, latão e aço valem, respectivamente, 0,92, 0,26 e 0,12, expressas em cal.cm-1.s -1.oC -1. No regime estacionário de condução, a temperatura na junção é igual a:

a) 100oCb) 80oCc) 67oCd) 20oCe) 40oC

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termometria fÍSICA bapostila 02

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67. (UFAL-AL) Um gás ideal possui, inicialmente, volume Vo e encontra-se sob uma pressão po. O gás passa por uma transformação isotérmica, ao final da qual o seu volume torna-se igual a V0/2. Em seguida, o gás passa por uma transformação isobárica, após a qual seu volume é 2V0. Denotando a temperatura absoluta inicial do gás por T0, a sua temperatura absoluta ao final das duas transformações é igual a:

68. (VUNESP) Num mesmo local e ocasião, massas diferentes de água pura são aquecidas lado a lado, em dois recipientes abertos, desde a temperatura ambiente até começarem a ferver. Assinale a alternativa correta em relação aos valores para os dois recipientes, das:

• quantidades de calor recebidas pelas massas de água desde o início do aquecimento até começarem a ferver (despreze quaisquer tipos de perda);

• temperatura finais atingidas pelas massas de água; e• densidades (ou massas específicas) das massas de água

quando estão fervendo.

As quantidades de calor recebidas são:

a) iguaisb) diferentesc) iguaisd) diferentese) diferentes

As temperaturas finais atingidas são:

iguaisdiferentesdiferentesiguaisiguais

As densidades são:

iguaisdiferentesdiferentesdiferentesiguais

(PUC-MG) Para responder as questões 69 e 70 leia atentamente o diálogo seguinte, retirado do livro Aprenda física brincando, de J. Perelmann:

‘’Ben-Zuf encheu a panela de água e a colocou a ferver... Quando, após 2 min, a panela começou a ferver, Ben-Zuf exclamou:– Puxa, como o fogo deve estar quente!– Não é o fogo que está mais quente -retrucou Servadac após breve reflexão - mas a água é que ferve antes.Ele, então, retirou o termômetro centígrado da parede e o mergulhou na água fervente. Indicava exatamente 66 oC’’.

69. A partir do diálogo apresentado, é incorreto afirmar:

a) para cozinhar um ovo, em panela comum, no local onde se realiza o diálogo, leva-se mais tempo do que ao nível do mar.

b) o local do diálogo pode ser o topo de uma montanha bem alta.

c) no local do diálogo, o gelo funde a uma temperatura maior do que 0 oC.

d) no local do diálogo, o ar deve estar rarefeito.e) a pressão atmosférica, no local do diálogo, é maior do que

ao nível do mar.

70. Sabendo que, a cada quilometro de altura, a temperatura de ebulição da água diminui aproximadamente 3 oC, é correto afirmar que a altura, em relação ao nível do mar, no local onde ocorre o diálogo, é aproximadamente:

a) 15 kmb) 9 kmc) 22 kmd) 30 kme) 11 km

71. (PUC-MG) Uma certa massa de gás ideal é submetida a uma série de transformações mostradas na figura abaixo.

As afirmativas seguintes foram feitas em relação a essas transformações:

I. O trabalho total trocado com o meio externo pode ser obtido pela área do triângulo ABC.

II. B é o ponto onde a energia interna do gás é máxima.III. A transformação CA corresponde a uma transformação

isovolumétrica.

Assinale:

a) se somente a afirmativa I está correta.b) se somente a afirmativa II está correta.c) se somente as afirmativas I e III estão corretas.d) se somente as afirmativas II e III estão corretas.e) se as afirmativas I, II e III estão corretas.

72. (ITA-SP) Um recipiente de volume ajustável contém n mols de moléculas de uma gás ideal. Inicialmente, o gás está no estado A, ocupando o volume V à pressão p. Em seguida, o gás é submetido à transformação indicada na figura. Calcular o calor absorvido pelo gás na transformação cíclica ABCA.

a) Q = 0

b)

c)

d)

e)

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física bapostila 02 termometria

Física B - Apostila 0218

73. (UNISINOS-RS) Na pressa de preparar o seu jantar, uma patrulha chilena danificou a válvula de um botijão de gás, que saltou fora, provocando um rápido e intenso vazamento. Durante o conserto emergencial, constatou-se que o botijão se encontrava à temperatura muito baixa, inclusive regionalmente encoberto por uma crosta de gelo. O esfriamento do botijão deveu-se ao fato de:

I. ter ocorrido expansão rápida do gás, o que equivale à realização de trabalho deste sobre o meio externo, consequente diminuição de sua energia interna.

II. ter havido fuga de calor do gás, que habitualmente seria empregado no aquecimento da comida.

III. que o botijão fatalmente ficaria gelado, com a aproximação da noite, em um acampamento.

Das afirmativas:

a) somente I é correta.b) somente II é correta.c) apenas I e II são corretas.d) apenas I e III são corretas.e) I, II e III são corretas.

74. (MACKENZIE) Qual dos ciclos abaixo representa a transformação isobárica, isotérmica e isométrica, respectivamente?

75.(ITA-SP) A pressão total do ar no interior de um pneu era de 2,30 atm, quando a temperatura do pneu era de 27ºC. Depois de ter rodado um certo tempo com este pneu, mediu-se novamente sua pressão e verificou-se que esta agora era de 2,53 atm. Supondo a variação de volume do pneu desprezível, a nova temperatura será:

a) 29,7ºCb) 57,0 ºCc) 33,0 ºCd) 330 ºCe) n.d.a.

76.(Cesgranrio-RJ) Antes da largada e “na volta de apresentação” de um Grande Prêmio de Fórmula 1, os pneus são preaquecidos para melhorar o desempenho do carro. Supondo desprezível a variação do volume do pneu durante a prova, qual dos gráficos a seguir representa a variação da pressão do ar no interior do pneu em função da variação de temperatura absoluta atingida pelo pneu na reta de chegada?

77.(ITA) Uma máquina térmica opera segundo o ciclo JKLMJ mostrado no diagrama T-S da figura. Pode-se afirmar que:a) processo JK corresponde a uma compressão isotérmica.b) o trabalho realizado pela máquina em um ciclo é W = (T2 – T1)(S2 – S1).c) o rendimento da máquina é dado por η = 1 – T2/T1.d) durante o processo LM, uma quantidade de calor QLM = T1(S2 – S1) é absorvida pelo sistema.e) outra máquina térmica que opere entre T2 e T1 poderia eventualmente possuir um rendimento maior que a desta.

78.(UEM) A respeito da primeira lei da Termodinâmica, marque a alternativa incorreta:

a) Em uma transformação isotérmica, a variação da energia interna é nula.b) A primeira lei da Termodinâmica trata da conservação da energia.c) Em uma transformação isocórica, não haverá realização de trabalho.d) Em uma transformação adiabática, o trabalho será realizado sobre gás quando a variação da energia interna é positiva.e) A primeira lei da Termodinâmica diz que o calor fornecido a um gás é igual à soma do trabalho realizado pelo gás e a sua variação da energia interna.

79.(UFRS-RS) Em uma transformação termodinâmica sofrida por uma amostra de gás ideal, o volume e a temperatura absoluta variam como indica o gráfico a seguir, enquanto a pressão se mantém igual a 20 N/m2.

Sabendo-se que nessa transformação o gás absorve 250 J de calor, pode-se afirmar que a variação de sua energia interna é de

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Física B - Apostila 02

termometria fÍSICA bapostila 02

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a) 100J. b) 150J. c) 250J. d) 350J. e) 400 J.

80.(UFBA) Tendo em vista a transformação gasosa acima descrita, assinale o que for correto:

01) O produto nR varia entre 0,10atm . R/K e 0,050atm .R/K.02) A pressão final do gás foi de 1,0atm.04) A densidade do gás permaneceu constante.08) O produto nR tem um valor constante de 0,050atm . R/K.16) O produto nR tem um valor constante de 50atm.cm3/K.32) A densidade final do gás foi de 50% do valor inicial.

81.(CEFET – PR) O 2° princípio da Termodinâmica pode ser enunciado da seguinte forma: “É impossível construir uma máquina térmica operando em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em trabalho.” Por extensão, esse princípio nos leva a concluir que:

a) sempre se pode construir máquinas térmicas cujo rendimento seja 100%;b) qualquer máquina térmica necessita apenas de uma fonte quente;c) calor e trabalho não são grandezas homogêneas;d) qualquer máquina térmica retira calor de uma fonte quente e rejeita parte desse calor para uma fonte fria;e) somente com uma fonte fria, mantida sempre a 0°C, seria possível a uma certa máquina térmica converter integralmente calor em trabalho.

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física bapostila 02 termometria

Física B - Apostila 0220

GABARITO

01 B 11 A 21 B 31 17 41 A 51 23 61 D 71 E

02 D 12 68 22 A 32 * 42 E 52 C 62 * 72 E

03 A 13 28 23 E 33 E 43 C 53 C 63 * 73 A

04 E 14 C 24 A 34 D 44 03 54 80 64 C 74 E

05 D 15 63 25 E 35 E 45 48 55 A 65 D 75 B

06 D 16 15 26 E 36 15 46 A 56 -20 66 D 76 B

07 B 17 * 27 D 37 09 47 B 57 C 67 E 77 B

08 B 18 C 28 11 38 68 48 D 58 A 68 E 78 E

09 40 19 D 29 C 39 D 49 E 59 40 69 E 79 B

10 01 20 D 30 D 40 08 50 E 60 29 70 E 80 34

81 D

TESTES

17.a) 24 cal/gb) 80oC

32. 20,44 / 22,22

62. a) 6 m/sb) 80 Jc) 0,25g

63. a) 0 oCb) 550 g