Física - Termofísica - Questões de Vestibulares de 2016

físicatermofísica QUESTÕES DE VESTIBULARES 2016.1 (1o semestre) 2016.2 (2o semestre) sumário termômetros e escalas termométricas VESTIBULARES 2016.1 ..............................................................................................................................2 VESTIBULARES 2016.2 ..............................................................................................................................4 calor sensível VESTIBULARES 2016.1 ............................................................................................................................... 5 VESTIBULARES 2016.2 ............................................................................................................................... 8 calor latente VESTIBULARES 2016.1 .............................................................................................................................10 VESTIBULARES 2016.2 ............................................................................................................................. 15 sistema termicamente isolado VESTIBULARES 2016.1 .............................................................................................................................. 17 VESTIBULARES 2016.2 .............................................................................................................................. 19 transmissão de calor VESTIBULARES 2016.1 ............................................................................................................................. 20 VESTIBULARES 2016.2 ............................................................................................................................. 23 dilatação térmica VESTIBULARES 2016.1 ............................................................................................................................. 25 VESTIBULARES 2016.2 ............................................................................................................................. 27 transformações gasosas VESTIBULARES 2016.1 ............................................................................................................................. 29 VESTIBULARES 2016.2 ............................................................................................................................. 32 trabalho da força de pressão VESTIBULARES 2016.1 ............................................................................................................................. 33 VESTIBULARES 2016.2 ............................................................................................................................. 33 primeira lei da termodinâmica VESTIBULARES 2016.1 .............................................................................................................................. 34 VESTIBULARES 2016.2 .............................................................................................................................. 37 segunda lei da termodinâmica VESTIBULARES 2016.1 ............................................................................................................................. 39 VESTIBULARES 2016.2 ............................................................................................................................. 41 [email protected] TERMOFÍSICA termômetros e escalas termométricas VESTIBULARES 2016.1 (UNICENTRO/PR-2016.1) - ALTERNATIVA: D Sobre temperatura e calor, atribua V (verdadeiro) ou F (falso) às afirmativas a seguir. ( ) Temperatura é a medida da sensação de quente ou frio de uma substância. ( ) O calor do corpo humano é uma indicação de que o corpo está em equilíbrio térmico com o meio ambiente onde se encontra. ( ) O conceito de temperatura de um corpo está relacionado à energia cinética média dos átomos ou moléculas que compõem esse corpo. ( ) Calor é a energia transferida de um corpo que está a uma temperatura T para outro corpo de temperatura T’, tal que T > T’. Assinale a alternativa que contém, de cima para baixo, a sequência correta. a) V, V, F, F. b) V, F, V, F. c) F, V, F, V. *d) F, F, V, V. (UEG/GO-2016.1) - ALTERNATIVA: D Analise a figura a seguir. (UNITAU/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: D Um estudante encontrou um termômetro graduado em uma desconhecida escala de temperatura. Quando o estudante usou o termômetro para medir a temperatura do ponto de solidificação da água, ao nível do mar e sob a pressão atmosférica, obteve o valor de 20 ºQ. Quando o mesmo termômetro foi usado para medir o ponto de ebulição da água, também ao nível do mar e sob a pressão atmosférica, obteve o valor de 140 ºQ. A partir dessas medidas, o estudante obteve uma equação para transformar valores medidos na escala Celsius (θC) para a escala Q (θ Q). Assinale a alternativa que apresenta a equação CORRETA. a) θC = 1,2 θ Q + 20 *d) θ Q = 1,2 θC + 20 b) θ Q = 1,4 θC – 20 e) θ Q = 1,4 θC + 20 c) θC = 20 θ Q + 1,2 (ACAFE/SC-2016.1) - QUESTÃO ANULADA A Conservação Seminal é utilizada na medicina com o objeftivo de garantir a fertilidade de homens que irão se submeter a procedimentos que possam prejudicar a sua capacidade fértil [,,,]. Existem também os bancos de sêmen de doadores, [...] que podem ser utilizados em técnicas de reprodução assistida. Um dos tipos de congelamento chamado rápido é realizado em três fases: (1ª) o sêmem é colocado em um freezer a uma temperatura de −20 ºC , (2ª) as amostras são colocadas em suspensão em vapor de nitrogênio líquido onde são resfriadas até alcançar uma temperatura de −80 ºC , (3ª) as amostras são colocadas diretamente em nitrogênio líquido onde ficarão armazenadas a −196 ºC . Fonte: disponível em: http://www.medicinareprodutiva.com.br/congelamento-de-espermatozoides , acesso em: 26 de agosto de 2015. Utilize os dados expostos acima para assinalar a alternativa correta. a) Na fase 1 do congelamento as moléculas dos espermatozóides possuem maior calor do que na fase 3. b) A energia térmica das moléculas dos espermatozóides é menor na fase 1 do congelamento do que na fase 2. c) De acordo com o texto, os espermatozóides são congelados até o zero absoluto que ocorre na fase 3 do congelamento. d) As moléculas do espermatozóide estão em maior vibração na fase 3 do congelamento rápido do que na fase 1. Os termômetros no Brasil usam a escala Celsius para a leitura de temperatura. Em um país que adota a escala Fahrenheit (°F), o marcador da chupeta-termômetro irá indicar aproximadamente a) 20,5 b) 52,5 c) 66,6 *d) 98,6 (VUNESP/UEAM-2016.1) - ALTERNATIVA: A Ao analisar por 32 anos as temperaturas da superfície global registradas por satélites, os cientistas encontraram o ponto mais frio da Terra. Eles descobriram que, em agosto de 2010, em um cume no Planalto do Leste da Antártica, a temperatura atingiu –136 °F. (http://oglobo.globo.com. Adaptado.) OBS.: Não tem alternativa correta. Na alternativa B, se trocar “menor” por “maior” ela se torna correta. (PUC/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: A O Slide, nome dado ao skate futurista, usa levitação magnética para se manter longe do chão e ainda ser capaz de carregar o peso de uma pessoa. É o mesmo princípio utilizado, por exemplo, pelos trens ultrarrápidos japoneses. Para operar, o Slide deve ter a sua estrutura metálica interna resfriada a temperaturas baixíssimas, alcançadas com nitrogênio líquido. Daí a “fumaça” que se vê nas imagens, que, na verdade, é o nitrogênio vaporizando novamente devido à temperatura ambiente e que, para permanecer no estado líquido, deve ser mantido a aproximadamente –200 graus Celsius. Então, quando o nitrogênio acaba, o skate para de “voar”. Se registrada por um termômetro graduado na escala Celsius, essa temperatura corresponderia, aproximadamente, a *a) – 93. d) – 36. b) – 70. e) – 18. c) – 57. (UCS/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: B Uma sonda espacial está se aproximando do Sol para efetuar pesquisas. A exatos 6.000.000 km do centro do Sol, a temperatura média da sonda é de 1.000 ºC. Suponha que tal temperatura média aumente 1 ºC a cada 1.500 km aproximados na direção ao centro do Sol. Qual a distância máxima que a sonda, cujo ponto de fusão (para a pressão nas condições que ela se encontra) é 1.773 K, poderia se aproximar do Sol, sem derreter? Considere 0 ºC = 273 K e, para fins de simplificação, que o material no ponto de fusão não derreta. a) 5.600.000 km *b) 5.250.000 km c) 4.873.000 km d) 4.357.000 km e) 4.000.000 km [email protected] Fumaça que aparenta sair do skate, na verdade, é nitrogênio em gaseificação (Foto: Divulgação/Lexus) Fonte: www.techtudo.com.br/noticias/noticia/2015/07/comofunciona-o-skatevoador-inspirado-no-filme-de-volta-para-o-futuro-2.html. Consultado em: 03/07/2015 Com relação ao texto, a temperatura do nitrogênio líquido, –200oC, que resfria a estrutura metálica interna do Slide, quando convertida para as escalas Fahrenheit e Kelvin, seria respectivamente: *a) –328 e 73 b) –392 e 73 c) –392 e –473 d) –328 e –73 2 (CEFET/MG-2016.1) - ALTERNATIVA: C Para verificar se uma pessoa está febril, pode-se usar um termômetro clínico de uso doméstico que consiste em um líquido como o mercúrio colocado dentro de um tubo de vidro graduado, fechado em uma das extremidades e com uma escala indicando os valores de temperatura. Em seguida, coloca-se o termômetro debaixo da axila e aguardam-se alguns minutos para fazer a leitura. As afirmativas a seguir referem-se ao funcionamento do termômetro. I- A temperatura marcada no termômetro coincidirá com a temperatura de ebulição do mercúrio do dispositivo. II- A temperatura marcada na escala do termômetro está relacionada com a dilatação térmica do mercúrio. III- O tempo de espera citado acima refere-se ao tempo necessário para que se atinja o equilíbrio térmico entre o paciente e o termômetro. IV- Se a substância do mesmo termômetro for trocada por álcool, a temperatura indicada será a mesma. As afirmativas corretas são a) I e II. b) I e IV. *c) II e III. d) III e IV. (FEI/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: B Ao sair de uma estação de metrô em Londres, uma turista brasileira leu a temperatura de 59,0 ºF (Fahrenheit). Desejando saber o valor correto dessa temperatura em graus Celsius, ela liga para você, que sabe que os pontos de congelamento e de ebulição da água na escala Fahrenheit são 32 ºF e 212 ºF, respectivamente. Sua resposta é: a) 48,6 ºC *b) 15,0 ºC c) 27,0 ºC d) 13,5 ºC e) 32,8 ºC (UEM/PR-2016.1) - RESPOSTA: SOMA = 11 (01+02+08) Para se quantificarem fenômenos físicos que acontecem ao nosso redor, muitas vezes precisamos realizar medidas das grandezas envolvidas nesses fenômenos. A medida do valor da temperatura, por exemplo, é feita por meio de um aparelho chamado termômetro. Na maioria dos termômetros as diferentes temperaturas são medidas por meio da variação do comprimento de uma coluna de mercúrio. Analise as proposições a seguir sobre os termômetros e as escalas de temperatura e assinale a(s) correta(s). Considere condições normais de temperatura e pressão. 01) Um termômetro de mercúrio pode ser calibrado na escala Celsius de temperatura colocando-o em contato com gelo fundente e marcando-se a altura da coluna como sendo o zero da escala. Em seguida coloca-se este termômetro em contato com água em ebulição e marca-se a nova altura da coluna de mercúrio como sendo uma centena de graus. Por fim, divide-se a distância entre o ponto 0 ºC e o ponto 100 ºC em cem partes iguais. 02) A escala Reamur adota 0 ºR para a temperatura de gelo fundente e 80 ºR para a temperatura da água em ebulição. Portanto, a equação de conversão da escala Reamur para a escala Celsius é tR tC = , onde t R e t C são as temperaturas medidas em graus Rea4 5 mur e em graus Celsius, respectivamente. 04) A maioria dos países de língua inglesa adota como escala de temperatura a escala Fahrenheit. Nesta escala a temperatura de 20 ºC corresponde a 36 ºF. 08) Num termômetro de mercúrio, graduado na escala Celsius, a coluna apresenta a altura de 0,4 cm, quando este está em contato com gelo fundente, e 20,4 cm, na presença de vapores de água em ebulição. A temperatura indicada por este termômetro quando sua coluna líquida apresenta 8,4 cm de altura é de 40 ºC. 16) Num determinado dia de verão a meteorologia anunciou que a temperatura da cidade de Maringá ficou entre 25 e 35 ºC. Se este anúncio fosse feito na escala Kelvin a amplitude térmica durante este mesmo dia seria de 18 K. [email protected] 3 VESTIBULARES 2016.2 (UFT/TO-2016.2) - ALTERNATIVA: B Uma criança foi a um mercado, perto de sua casa, para comprar uma pequena barra de chocolate. Antes de abrir, ela resolver olhar com mais detalhes as informações contidas no produto e uma delas chamou a sua atenção, onde dizia: “Este produto deve ser conservado a temperatura de 68°F.” Na escala Celsius, essa temperatura corresponde a: a) 15°C d) 30°C *b) 20°C e) 35°C c) 25°C (UCB/DF-2016.2) - ALTERNATIVA: E Dois corpos estão em equilíbrio térmico e isolados (não há troca de calor com o meio externo). Um terceiro corpo, com o dobro da massa do primeiro e metade da massa do segundo, é colocado entre os dois primeiros. Observa-se que, apesar de estarem em contato, não houve mudança de temperatura em nenhum dos corpos. Considerando essa situação hipotética, é correto afirmar que o terceiro corpo a) cedeu calor aos outros dois corpos. b) recebeu calor dos outros dois corpos. c) possuia temperatura menor que o primeiro e maior que o segundo. d) possuia temperatura maior que o primeiro e menor que o segundo. *e) possuia a mesma temperatura dos outros dois corpos. (UTFPR-2016.2) - ALTERNATIVA: D Um pediatra brasileiro está fazendo especialização médica em Londres. Ao medir a temperatura de uma criança com suspeita de infecção, obtém em seu termômetro clínico a indicação 101,84 ºF .Sobre esta temperatura é correto afirmar que: a) este valor é preocupante, pois equivale a uma febre de 39,6 ºC. b) o valor correspondente é 37,8 ºC, não sendo considerado como febre. c) este valor corresponde a 37 ºC, sendo a temperatura corpórea normal do ser humano. *d) a criança está com temperatura de 38,8 ºC, indicando estado febril. e) a indicação do termômetro traduz um quadro de hipotermia de 34,8 ºC. (UNINORTE/AC-2016.2) - ALTERNATIVA: B A procura pelo serviço de “congelamento” ou vitrificação de óvulos e embriões aumentou, significativamente, nas clínicas de reprodução humana assistida, desde que a microcefalia atingiu índices alarmantes, modificando os planos de maternidade de mulheres no limite da idade fértil. Na fase de armazenamento, o óvulo é inserido em nitrogênio líquido a uma temperatura absoluta de 77K. Essa temperatura medida na escala Celsius é igual a, aproximadamente, a) –273. d) –77. *b) –196. e) –32. c) –173. (VUNESP/CEFSA-2016.2) - ALTERNATIVA: C Um estudante de nível médio do Colégio Termomecânica recebeu, em sua casa, durante o mês de abril passado, um amigo norte-americano. Foram dias de agradável convivência, apesar das altas temperaturas típicas do verão, na marca dos 35 ºC, embora o outono já estivesse vigorando. No termômetro desse seu amigo, graduado na escala Fahrenheit, tal temperatura deve ter sido de a) 85 ºF. d) 100 ºF. b) 90 ºF. e) 105 ºF. *c) 95 ºF. (USS/RJ-2016.2) - ALTERNATIVA: B Em um laboratório são utilizados dois termômetros, um graduado na escala Celsius e outro na escala X. A relação entre essas duas escalas está indicada no gráfico abaixo. Considere que, ao se aferir a temperatura de uma substância com um dos termômetros, o valor encontrado foi 5 °C. Com o outro termômetro, essa temperatura, em graus na escala X, corresponde a: a) −25 *b) −10 c) 5 d) 15 [email protected] 4 TERMOFÍSICA calor sensível VESTIBULARES 2016.1 (CESGRANRIO-FMP/RJ-2016.1) - ALTERNATIVA: E Um ferro elétrico utilizado para passar roupas está ligado a uma fonte de 110 V, e a corrente que o atravessa é de 8 A. O calor específico da água vale 1 cal/(g.°C), e 1 caloria equivale a 4,18 J. A quantidade de calor gerada em 5 minutos de funcionamento desse ferro seria capaz de elevar a temperatura de 3 quilos de água a 20 °C de um valor ∆T. O valor aproximado, em graus Celsius, desse aumento de temperatura, ∆T, é a) 168 b) 88 c) 0,3 d) 63 *e) 21 (UERJ-2016.1) - ALTERNATIVA: C Em um experimento que recebeu seu nome, James Joule determinou o equivalente mecânico do calor : 1 cal = 4,2 J. Para isso, ele utilizou um dispositivo em que um conjunto de paletas giram imersas em água no interior de um recipiente. Considere um dispositivo igual a esse, no qual a energia cinética das paletas em movimento, totalmente convertida em calor, provoque uma variação de 2 ºC em 100 g de água. Essa quantidade de calor corresponde à variação da energia cinética de um corpo de massa igual a 10 kg ao cair em queda livre de uma determinada altura. Essa altura, em metros, corresponde a: Dados: calor específico da água = 1 cal.g−1.ºC−1 aceleração da gravidade = 10 m.s−2 a) 2,1 b) 4,2 *c) 8,4 d) 16,8 (UERJ-2016.1) - ALTERNATIVA: C Admita duas amostras de substâncias distintas com a mesma capacidade térmica, ou seja, que sofrem a mesma variação de temperatura ao receberem a mesma quantidade de calor. A diferença entre suas massas é igual a 100 g, e a razão entre seus calores específicos é igual a 6 / 5 . A massa da amostra mais leve, em gramas, corresponde a: a) 250 b) 300 *c) 500 d) 600 (VUNESP/UNIFACEF-2016.1) - ALTERNATIVA: E O gráfico representa a variação da temperatura em função do tempo de uma amostra de 1,0 kg de água, ao receber uma certa quantidade de calor. Sendo 1,0 cal = 4 J e o calor específico da água 1,0 cal/(g ∙ºC), desprezando a perda de calor para o meio ambiente, a potência da fonte térmica que forneceu esta quantidade de calor a uma taxa constante, em quilowatts, é igual a a) 4,0. d) 2,5. b) 3,5. *e) 2,0. c) 3,0. [email protected] (PUC-CAMPINAS/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: E Um dispositivo mecânico usado para medir o equivalente mecânico do calor recebe 250 J de energia mecânica e agita, por meio de pás, 100 g de água que acabam por sofrer elevação de 0,50 °C de sua temperatura. Adote 1 cal = 4,2 J e cágua = 1,0 cal/g °C. O rendimento do dispositivo nesse processo de aquecimento é de a) 16%. d) 81%. b) 19%. *e) 84%. c) 67%. (FAC. ISRAELITA/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: C Por decisão da Assembleia Geral da Unesco, realizada em dezembro de 2013, a luz e as tecnologias nela baseadas serão celebradas ao longo de 2015, que passará a ser referido simplesmente como Ano Internacional da Luz. O trabalho de Albert Einstein sobre o efeito fotoelétrico (1905) foi fundamental para a ciência e a tecnologia desenvolvidas a partir de 1950, incluindo a fotônica, tida como a tecnologia do século 21. Com o intuito de homenagear o célebre cientista, um eletricista elabora um inusitado aquecedor conforme mostra a figura abaixo. Esse aquecedor será submetido a uma tensão elétrica de 120 V, entre seus terminais A e B, e será utilizado, totalmente imerso, para aquecer a água que enche completamente um aquário de dimensões 30cm x 50cm x 80cm. Desprezando qualquer tipo de perda, supondo constante a potência do aquecedor e considerando que a distribuição de calor para a água se dê de maneira uniforme, determine após quantas horas de funcionamento, aproximadamente, ele será capaz de provocar uma variação de temperatura de 36°F na água desse aquário. Adote: Pressão atmosférica = 1 atm Densidade da água = 1 g/cm3 Calor específico da água = 1 cal.g−1.C−1 1 cal = 4,2 J = resistor de 1 Ω B A a) 1,88 b) 2,00 *c) 2,33 d) 4,00 (CEFET/MG-2016.1) - ALTERNATIVA: C Analise as afirmações a seguir e assinale (V) para as verdadeiras ou (F) para as falsas. ( ) Ao segurar um corrimão de madeira e outro de metal, ambos à mesma temperatura, tem-se a sensação de que a madeira está mais quente porque ela conduz melhor o calor. ( ) Uma geladeira funcionando dentro de uma cozinha, sempre causará o aquecimento do ambiente. ( ) Considere dois materiais diferentes, de mesma massa e à mesma temperatura. Para que eles sejam aquecidos até atingirem uma mesma temperatura final, a quantidade de calor necessária será a mesma. ( ) Considere dois materiais iguais, de volumes diferentes e à mesma temperatura. Para que eles sejam aquecidos até atingirem uma mesma temperatura final, a quantidade de calor necessária será a mesma. A sequência correta encontrada é a) F, F, V, V. b) V, V, F, F. *c) F, V, F, F. d) V, F, F, V. 5 (UCS/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: A Churros é uma composição que normalmente consiste em um tubo de massa de farinha de trigo recheado com um doce. Suponha que a mãe prepara para a filha, no forno, churros com recheio de doce de leite. O churros é servido no prato e a menina consegue pegar a parte da massa com a mão, mas ao abocanhar o churros, afasta-o rapidamente da boca porque sente que o recheio de doce de leite está bem mais quente que a massa. Assumindo que no instante da retirada de dentro do forno todas as partes do churros estavam na mesma temperatura, que a parte do doce de leite e a parte da massa possuem a mesma quantidade de gramas, e que houve fluxo de calor para fora do churros desse instante até o momento que a menina é servida, a diferença de temperatura entre massa e recheio, quando a menina mordeu, ocorreu porque o *a) calor específico do doce de leite é maior do que o calor específico da massa. b) calor latente de sublimação do doce de leite é maior do que o calor latente de sublimação da massa. c) coeficiente de dilatação térmica da massa é maior do que o coeficiente de dilatação térmica do doce de leite. d) calor latente de sublimação do doce de leite é menor do que o calor latente de sublimação da massa. e) o coeficiente de dilatação térmica do doce de leite é maior do que o coeficiente de dilatação térmica da massa. (IF/PE-2016.1) - ALTERNATIVA: A Um aluno do curso de Química do IFPE aquece certo material com o objetivo de obter sua capacidade térmica. Para isso utilizou uma fonte térmica de potência constante de 80 cal/s, um cronômetro e um termômetro graduado na escala Celsius obtendo o gráfico abaixo. Após análise do gráfico obtido, o aluno concluiu que a capacidade térmica do material vale: *a) 40 cal/ºC. d) 10 cal/ºC. b) 20 cal/ºC. e) 50 cal/ºC. c) 30 cal/ºC. (FEI/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: D Com relação às afirmativas: I. Dois blocos de mesmo material, mas com massas diferentes, podem ter calores específicos diferentes. II. Para produzir o mesmo aumento de temperatura em 100 g e em 300 g de água, devemos fornecer 3 vezes mais calor a 300 g de água. III. Uma diferença de temperatura de 100 K equivale a uma diferença de 180 ºF. São corretas: a) I, II e III. b) Somente I e II. c) Somente I e III. *d) Somente II e III. e) Somente I. (UNITAU/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: A Considere um aquecedor elétrico de imersão constituído por um resistor do tipo linear, tal que todo o calor gerado pelo aparelho seja absorvido pela água. Esse aparelho é usado para aquecer 30 kg de água em um intervalo de cinco minutos, sendo a temperatura inicial da água 15 ºC, ea final, 20 ºC. Sabendo-se que o calor específico da água é aproximadamente igual a 4 ×103 J/(kg.ºC), a potência desenvolvida pelo aquecedor é igual a *a) 2 × 103 watts. b) 4 × 103 watts. c) 6 × 105 watts. d) 8 × 105 watts. e) 12 × 104 watts. [email protected] (UFLA/MG-2016.1) - ALTERNATIA: D Um calorímetro geralmente é utilizado no laboratório de física para medir o fator de conversão da unidade de energia joules para a unidade de medida de calor. Num dia de experimento, foi feita a conversão de 100 calorias. É CORRETO afirmar que 100 calorias equivalem a a) 418 g m2/s. b) 418 g m2/s2. c) 418 kg m2/s. *d) 418 kg m2/s2. (UEL/PR-2016.1) - RESPOSTA: a) T0 = 25 ºC b) ∆T/∆t = 15ºC/min Em uma chaleira, são colocados 2 litros de água para ferver. A chaleira, que tem um dispositivo que apita quando a água atinge o ponto de ebulição, começa a apitar após 5 minutos. Sabendo que o calor específico da água é 1 cal/g.ºC e que a densidade específica da água é 1 000 kg/m3, responda aos itens a seguir. a) O fogo forneceu 150 000 cal para a água até a chaleira começar a apitar. Assumindo que todo o calor cedido pelo fogo foi absorvido pela água, calcule a temperatura inicial da água. b) Calcule a taxa de variação da temperatura da água no tempo (∆T/∆t) . (UNIGRANRIO/RJ-2016.1) - ALTERNATIVA: A Para aquecer 400 g de um metal desconhecido, aumentando sua temperatura de 20 ºC para 770 ºC, são utilizados 30% do calor liberado na queima de 10 g de um gás. A partir dessas informações e sabendo que este gás libera 1,1.104 calorias por grama queimado, determine o calor específico desse metal. *a) 0,11 cal/g.ºC d) 0,72 cal/g.ºC b) 0,22 cal/g.ºC e) 1,00 cal/g.ºC c) 0,50 cal/g.ºC (IF/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: C Calor é o termo associado à transferência de energia térmica de um sistema a outro, ou entre partes de um mesmo sistema, exclusivamente em virtude da diferença de temperatura entre os corpos. O fluxo de calor ocorre espontaneamente no sentido do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura, até que os corpos atinjam o equilíbrio térmico. Num dia frio de temperatura ambiente igual a 6 ºC, um quarto vazio de dimensões 3,0 m x 4,0 m x 2,0 m deve ser aquecido utilizando-se um aparelho de ar condicionado de 12 mil BTU (equivalente a aproximadamente 3 500 W). O quarto contém apenas ar (densidade do ar = 1 kg/m3 e deseja-se aquecê-lo utilizando o aparelho de ar condicionado em máxima e constante potência. Sabendo que o calor específico do ar vale aproximadamente 1,0 J/gºC, e que até atingir 26 ºC as paredes de concreto absorvem 16 000 kJ, o tempo necessário para atingir a temperatura desejada no interior do quarto é de a) 37 min. d) 1h40min. b) 50 min. e) 2h16min. *c) 1h18min. (FATEC/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: A Considere as especificações técnicas de um chuveiro elétrico. Chuveiro elétrico – Especificações Técnicas Tensão: 220 V – Vazão: 3 L/min Potência (W) Seletor de temperatura 2 700 Verão 5 400 Inverno Se toda a energia elétrica no chuveiro for transformada integralmente em energia térmica, quando o chuveiro for usado naposição inverno, o aumento da temperatura da água na vazão especificada, em graus Celsius, será de *a) 25,7. Lembre-se de que: b) 19,4. • calor específico da água: 4 200 J/kg°C • densidade da água: 1 kg/L c) 12,9. • 1 W = 1 J/s d) 7,7. e) 6,5. 6 (UECE-2016.1) - ALTERNATIVA: B Considere duas garrafas idênticas, uma contendo 1 kg de leite e outra contendo 1 kg de água, ambas inicialmente a 15 °C e expostas à temperatura ambiente de 21 °C. A capacidade térmica do leite integral é, aproximadamente, 3,93 kJ·K−1·kg−1 e da água é 4,19 kJ·K−1·kg−1. Considere que a condutividade e a emissividade térmica sejam as mesmas para os dois líquidos. Com base nessas informações, é correto afirmar que, ao atingir o equilíbrio térmico com o ambiente, a) o leite tem calor específico superior ao da água. *b) o leite atinge a temperatura ambiente antes da água. c) a água passa por uma transição de fase antes de atingir a temperatura ambiente. d) o leite tem mais energia térmica armazenada que a água. (UECE-2016.1) - ALTERNATIVA: B Considere que duas panelas elétricas, de diferentes fabricantes (Z e Y), elevam a temperatura da água de 21 °C até a fervura ao nível do mar. Em uma delas, a do fabricante Z, 2 litros de água fervem em 5 minutos e na outra, a do fabricante Y, 4 litros chegam à ebulição em 10 minutos. Sobre a potência utilizada para o aquecimento do líquido nas panelas dos fabricantes Z e Y, é correto afirmar que a) POTÊNCIA Z = 2 × POTÊNCIA Y. *b) POTÊNCIA Z = POTÊNCIA Y. c) POTÊNCIA Z = 5 × POTÊNCIA Y. d) POTÊNCIA Z = 10 × POTÊNCIA Y. (UFES-2016.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Um estudante construiu um equipamento rudimentar, composto de um resistor de resistência R conectado a uma bateria ideal de f.e.m. U . A função do equipamento é aquecer certa quantidade de água. O resistor é isolado eletricamente, mas não termicamente, e então imerso em um recipiente com a massa de água desejada. As paredes do recipiente são isoladas termicamente (ver figura abaixo). Quando a chave S é ligada, a temperatura T da água cresce uniformemente com o tempo t (em minutos), de acordo com o gráfico apresentado abaixo. O calor específico da água à pressão atmosférica é c = 4,20×103 J ∙kg ∙ºC−1. Considere que o estudante encheu o recipiente com a massa m = 4,00 kg de água, à temperatura inicial To = 20,0 ºC, e que a resistência tenha o valor R = 3,50 Ω. Considerando, ainda, que todo o calor dissipado no resistor foi absorvido pela água, determine a) a potência dissipada no resistor; b) o valor da f.e.m. U ; c) o tempo que levará para a temperatura da água ir do valor inicial To = 20,0 ºC ao valor final T = 100,0 ºC . RESPOSTA UFES-2016.1: a) P = 1,40×103 W [email protected] b) U = 70,0 V c) ∆t = 16,0 min (EBMSP/BA-2016.1) - RESPOSTA: Q = 19 500 cal A sopa instantânea de piranha desidratada é uma das novidades dos produtos apresentados no Salão de Projetos da Feira Internacional da Amazônia, Fiam, que deverá chegar ao mercado. Essa sopa é muito rica em proteínas, não usa nenhum tipo de conservante, aromatizante ou química, precisa apenas de água quente para seu preparo. Considerando-se que no preparo da sopa instantânea de piranha sejam necessários 300,0g de água com a temperatura próxima à da ebulição, ao nível do mar, sabendo-se que o calor específico da água é igual a 1,0 cal/(g.ºC) e desprezando-se a perda de calor para o ambiente, determine a quantidade de calor necessário para o aquecimento da água de 25 ºC até 90 ºC. (EBMSP/BA-2016.1) - ALTERNATIVA: B Considerando-se a densidade do ferro igual a 8,0 g/cm3 e a do alumínio igual a 3,0 g/cm3, o calor específico do ferro igual a 0,12 cal/ g.ºC e o do alumínio igual a 0,24 cal/g.ºC, e supondo-se que panelas de ferro e de alumínio têm o mesmo volume e que sofrem as mesmas variações de temperatura, pode-se afirmar que a razão entre a quantidade de calor liberada pela panela de ferro e a quantidade de calor liberada pela panela de alumínio é de, aproximadamente, a) 1,0 *b) 1,3 c) 2,0 d) 2,5 e) 3,6 (ITA/SP-2016.1) - RESPOSTA: ∆t = 800 minutos Considere uma garrafa térmica fechada contendo uma certa quantidade de água inicialmente a 20 °C. Elevando-se a garrafa a uma certa altura e baixando-a em seguida, suponha que toda a água sofra uma queda livre de 42 cm em seu interior. Este processo se repete 100 vezes por minuto. Supondo que toda a energia cinética se transforme em calor a cada movimento, determine o tempo necessário para ferver toda a água. Dados: Aceleração da gravidade: 10 m/s2. 1,0 cal = 4,2 J. Calor específico da água: 1,0 cal/g.K. (IFSUL/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: C Um corpo de massa m está em movimento de translação em relação a uma superfície horizontal animado com velocidade de módulo igual a 144,75 m/s. Considerando que toda a sua energia cinética seja utilizada para aquecer uma porção de mesma massa m de água inicialmente a 37,80°C, qual é, aproximadamente, a variação de temperatura, em Fahrenheit, que essa porção de água será submetida? (Utilize: Calor específico da água no estado líquido igual a 4190,00 J/kg.K). a) 1,39°F b) 2,50°F *c) 4,50°F d) 5,00°F (UNICAMP/SP-2016.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO O Parque Güell em Barcelona é um dos mais impressionantes parques públicos do mundo e representa uma das obras mais marcantes do arquiteto Antoni Gaudí. Em sua obra, Gaudí utilizou um número imenso de azulejos coloridos. a) Considere que, no Parque Güell, existe um número N = 2 × 106 de azulejos cujas faces estão perfeitamente perpendiculares à direção da radiação solar quando o sol está a pino na cidade de Barcelona. Nessa situação, a intensidade da radiação solar no local é I = 1200 W/m2. Estime a área de um azulejo tipicamente presente em casas e, a partir da área total dos N azulejos, calcule a energia solar que incide sobre esses azulejos durante um tempo t = 60 s. b) Uma das esculturas mais emblemáticas do parque Güell tem a forma de um réptil multicolorido conhecido como El Drac, que se converteu em um dos símbolos da cidade de Barcelona. Considere que a escultura absorva, em um dia ensolarado, uma quantidade de calor Q = 3500 kJ. Considerando que a massa da escultura é m = 500 kg e seu calor específico é c = 700 J/(kg.K), calcule a variação de temperatura sofrida pela escultura, desprezando as perdas de calor para o ambiente. RESPOSTA UNICAMP/SP-2016.1: a) Estimando A = 10cm×10cm ⇒ E = 1,44×109 J b) ∆T = 10 K 7 (UFRGS/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: E Considere dois motores, um refrigerado com água e outro com ar. No processo de resfriamento desses motores, os calores trocados com as respectivas substâncias refrigeradoras, Qag e Qar , são iguais. Considere ainda que os dois motores sofrem a mesma variação de temperatura no processo de resfriamento, e que o quociente entre os calores específicos da água, cag , e do ar, car , são tais que cag /car = 4. Qual é o valor do quociente mar /mag entre as massas de ar, mar , e de água, mag , utilizadas no processo? a) 1/4. b) 1/2. c) 1. d) 2. *e) 4. (FMABC/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: C Considere um calorímetro ideal (capacidade térmica desprezível e de paredes adiabáticas) dotado de um resistor interno R e preenchido com 1 litro de água a 18 ºC. O resistor é ligado a uma tensão elétrica de 120V por 30 segundos, o que provoca uma variação de temperatura na água de 3,6 ºC. Considerando que toda a energia térmica dissipada pelo resistor foi absorvida pela água, determine o valor de R, em ohms. a) 10 b) 20 *c) 30 d) 40 VESTIBULARES 2016.2 (UFU/MG-2016.2) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Assim como uma lâmpada, o Sol também tem associado a ele um valor de potência. Um método usado para determinar a potência do Sol é calcular quanta energia a Terra recebe dele por unidade de tempo. Para tal, pode-se usar uma lata cilíndrica de alumínio, pintada na cor preta, que funcionará como um corpo negro. Em uma situação experimental, foi usada uma lata cuja face que recebe diretamente os raios solares possui as dimensões da sombra projetada sobre o suporte, conforme esquema a seguir. O recipiente foi totalmente preenchido com 500 ml de água pura à temperatura de 25°C e exposto ao Sol durante 5 minutos. Após esse tempo, a água atingiu 26°C. Com base nas informações, faça o que se pede. a) Considerando que a massa de alumínio da lata é muito menor do que a da água nela contida, despreze o calor recebido pelo recipiente e considere que a elevação de temperatura do líquido se deu unicamente pelo calor recebido do Sol. A partir dos dados indicados, calcule quantos joules de energia a água recebeu por segundo. Considere o calor específico da água: 1 cal/g.°C e que 1 cal = 4,2J b) Considerando a área da lateral da lata que os raios solares atingiram diretamente, calcule quantos joules de energia cada centímetro dessa área recebeu a cada segundo. c) A Terra pode ser considerada envolta em uma esfera imaginária, cujo raio é a distância entre nosso planeta e o Sol, ou seja, 150.000.000 Km. Cada centímetro quadrado dessa esfera imaginária recebe a mesma quantidade de joules de energia por segundo recebida por cada centímetro quadrado da lateral da lata. A partir de tais informações, calcule quantos joules de energia por segundo o Sol emite. Considere π = 3. RESPOSTA UFU/MG-2016.2: a) P = 7 J/s b) I = 0,125 J/s.cm2 c) P’ = 3,375×1026 J/s (PUC/PR-2016.2) - ALTERNATIVA: B Um corpo A, homogêneo, de massa 200 g, varia sua temperatura de 20ºC para 50ºC ao receber 1 200 calorias de uma fonte térmica. Durante todo o aquecimento, o corpo A se mantém na fase sólida. Um outro corpo B, homogêneo, constituído da mesma substância do corpo A, tem o dobro da sua massa. Qual é, em cal/gºC, o calor específico da substância de B? a) 0,1 d) 0,8 *b) 0,2 e) 1,6 c) 0,6 C (cal/ºC) (UERJ-2016.2) - ALTERNATIVA: B Analise o gráfico a seguir, que indica a variação da capacidade térmica de um material (C) em função da temperatura (θ). θ (ºC) A quantidade de calor absorvida pelo material até a temperatura de 50 ºC, em calorias, é igual a: a) 500 *b) 1 500 c) 2 000 d) 2 200 [email protected] 8 (UEG/GO-2016.2) - ALTERNATIVA: E Uma pessoa consome diariamente 5 copos de 200 mL de água a uma temperatura de 16 °C por 30 dias e, por vias metabólicas, o organismo deve manter a temperatura corporal a aproximadamente 36 °C. Nesse período, supondo um caso ideal, para elevar a temperatura da água até a temperatura corporal, o total de energia consumida pelo organismo, em kcal, será de aproximadamente a) 20 Dados para a água: b) 80 calor específico = 1cal/g°C; c) 120 densidade = 1g/mL. d) 350 *e) 600 (VUNESP/CEFSA-2016.2) - ALTERNATIVA: D A afirmação comumente usada pelas pessoas ‘Estou com calor’ é, de acordo com a definição científica de calor, a) correta, pois calor é uma forma de energia potencial acumulada nos corpos. b) correta, pois sentir calor implica em não transferir energia térmica para o meio ambiente. c) correta, pois o conceito de calor se confunde com o de energia interna ou térmica. *d) incorreta, pois calor é uma forma de energia em trânsito entre corpos a diferentes temperaturas. e) incorreta, pois calor é uma forma de energia térmica, ou interna, inerente aos seres vivos. (VUNESP/CEFSA-2016.2) - ALTERNATIVA: B Dentre os diversos efeitos que uma corrente elétrica pode causar, um é o efeito térmico, que consiste em aquecer um meio material pelo qual a corrente elétrica transite. Experimentos levaram à conclusão de que há uma proporção direta entre o quadrado da corrente através de um resistor ôhmico e a variação de temperatura sofrida pelo líquido em que esse resistor esteja imerso. Assim, para se obter uma variação ∆θ na temperatura de certa massa de um líquido, é necessário que uma corrente i percorra o resistor; para se atingir uma variação duas vezes maior (2.∆θ) na temperatura da mesma massa, do mesmo líquido, num mesmo intervalo de tempo, será necessário que a corrente através do resistor seja igual a a) i. *b) √2 i. c) 2 i. d) 4 i. e) 8 i. (VUNESP/CEFSA-2016.2) - ALTERNATIVA: D Na aula prática de calorimetria, um aluno coloca em dois recipientes de vidro, idênticos, massas iguais de água e de etanol, à mesma temperatura. Em seguida, os recipientes são devidamente posicionados sobre uma chapa metálica aquecida. (UNICEUB/DF-2016.2) - RESPOSTA: 59 E ; 60 C : 61 E A temperatura do ar é o elemento climático que reflete os estados térmicos de frio e calor do ar atmosférico. No que se refere aos fatores responsáveis por sua variação, julgue os itens subsecutivos como CERTO (C) ou ERRADO (E). 59) Quanto maior a altitude, maiores a pressão atmosférica e a retenção de calor. 60) As variações de temperatura do ar são mais acentuadas sobre os continentes do que sobre os oceanos. 61) No globo, a temperatura do ar diminui com a diminuição da latitude. (UNINORTE/AC-2016.2) - ALTERNATIVA: A Para aquecer a água que será colocada em uma bolsa térmica, usada no tratamento de um paciente, utilizou-se um aquecedor elétrico de imersão mergulhado em um recipiente contendo 1,0 L de água a 20,0 ºC. Desprezando-se as perdas de calor, considerando-se o calor específico da água igual a 4,2 J/gºC , sabendo-se que a água – de densidade 1,0 g/cm3 – atingiu 60,0 ºC, no intervalo de 8,0min, pode-se afirmar que a potência elétrica desse aquecedor é igual, em watts, a *a) 350. d) 610. b) 400. e) 700. c) 540. (USS/2016.2) - ALTERNATIVA: D Em um laboratório, foi utilizada uma fonte térmica para aquecer 120 g de água até 60 °C, conforme ilustra a imagem. Considere os dados abaixo: • potência do ebulidor = 300 W; • temperatura inicial da água = 20 °C; • calor específico da água = 1,0 cal×g−1×°C−1; • 1 cal = 4 J. Nesse procedimento, toda a energia térmica fornecida pela fonte foi integralmente absorvida pela água, que atingiu a temperatura desejada no tempo t. O valor de t, em segundos, corresponde a: a) 34 b) 46 c) 58 *d) 64 (UNITAU/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: B Um aquecedor fornece, a uma massa de 20 kg de um líquido, uma potência de 8 W. Devido a essa energia transferida ao líquido, a temperatura do material sobe de 20 ºC para 80 ºC, sem nenhuma mudança de estado. Considerando o sistema líquido mais aquecedor, perfeitamente isolado do universo, e sabendo que o calor específico do líquido é igual a 4 J/(kg.ºC), a ação do aquecedor tem duração de a) 5 minutos. *b) 10 minutos. c) 15 minutos. d) 20 minutos. e) 25 minutos. Após alguns instantes, o aluno verifica que o termômetro inserido no recipiente que contém etanol indica temperatura maior do que a do recipiente com água. Admitindo que as amostras de água e de etanol recebam a mesma quantidade de energia térmica da chapa, a amostra de etanol atinge uma temperatura superior porque a) a condutividade térmica da água é igual à do etanol. b) a condutividade térmica do etanol é maior do que a da água. c) o calor específico do etanol é igual ao da água. *d) o calor específico da água é maior do que o do etanol. e) o calor específico do etanol é maior do que o da água. [email protected] (UEPG/PR-2016.2) - RESPOSTA: SOMA = 06 (02+04) Em relação ao conceito de calor, assinale o que for correto. 01) Quando uma substância recebe calor, sua temperatura necessariamente aumenta. 02) Para que, espontaneamente, ocorra troca de calor entre dois corpos, é necessário que eles estejam em temperaturas diferentes. 04) Calor é uma forma de energia. 08) Calor é uma substância que se incorpora aos corpos ou sistema na forma de calórico. 9 TERMOFÍSICA calor latente VESTIBULARES 2016.1 (PUC/RJ-2016.1) - ALTERNATIVA: E Uma substância no estado sólido está em sua temperatura de liquefação quando começa a ser aquecida por uma fonte de calor estável. Observa-se que o tempo que a substância leva para se liquefazer totalmente é o mesmo tempo que leva, a partir de então, para que sua temperatura se eleve em 45 ºC. Sabendo que seu calor latente é 25 cal/g, qual é o seu calor específico, em cal/g.ºC ? a) 1,13 d) 0,45 b) 0,25 *e) 0,56 c) 1,8 (PUC/PR-2016.1) - ALTERNATIVA: A Uma forma de gelo com água a 25°C é colocada num freezer de uma geladeira para formar gelo. O freezer está no nível de congelamento mínimo, cuja temperatura corresponde a −18°C. As etapas do processo de trocas de calor e de mudança de estado da substância água podem ser identificadas num gráfico da temperatura X quantidade de calor cedida. Qual dos gráficos a seguir mostra, corretamente (sem considerar a escala), as etapas de mudança de fase da água e de seu resfriamento para uma atmosfera ? *a) Temperatura 25ºC Quantidade de calor 0ºC (USS/RJ-2016.1) - ALTERNATIVA: C No gráfico está representada, em função da massa, a quantidade de calor recebida por uma substância na fase sólida para que ocorra mudança em seu estado físico. −18ºC b) Temperatura 25ºC Quantidade de calor 0ºC −18ºC O calor latente de fusão da substância, em cal/g, é: a) 10 b) 15 *c) 20 d) 25 (CEFET/RJ-2016.1) - ALTERNATIVA: D O café solúvel é obtido a partir do café comum dissolvido em água. A solução é congelada e, a seguir, diminui-se bruscamente a pressão. Com isso, a água passa direta e rapidamente para o estado gasoso, sendo eliminada do sistema por sucção. Com a remoção da água do sistema, por esse meio, resta o café em pó e seco. Identifique as mudanças de estado físico ocorridas neste processo: a) solidificação e fusão. b) vaporização e liquefação. c) fusão e ebulição. *d) solidificação e sublimação. c) 25ºC Pode-se afirmar que, após 15 minutos de funcionamento, tem-se no interior do calorímetro (assinale a alternativa correta): a) Apenas gelo a uma temperatura de −2°C. b) Gelo e água a uma temperatura de 0°C. c) Apenas água a uma temperatura de 28°C. *d) Apenas água a uma temperatura de 50°C. [email protected] Quantidade de calor 0ºC −18ºC d) Temperatura 25ºC (PUC/GO-2016.1) - ALTERNATIVA: D O Texto 3 cita o uso de lampiões na iluminação pública, técnica que foi substituída pela corrente elétrica, que também gera energia térmica. Considere um calorímetro (recipiente termicamente isolado) equipado com um aquecedor elétrico cuja resistência é percorrida por uma corrente de 5,1 A quando ligado a uma rede de 220 V. São colocados 1 800 gramas de gelo a −10°C no calorímetro, que é ligado à tensão de 220 V. Considerando-se: • que existe troca de energia apenas entre gelo, água e a resistência do aquecedor; • que Tg = 0°C é o ponto de fusão da água; • que Lg = 3,3 × 105 J/kg é o calor latente de fusão do gelo; • que cg = 2,1 × 103 J/kg.K é o calor específico do gelo; • e que ca = 4,2 × 103 J/kg.K é o calor específico da água. Temperatura Quantidade de calor 0ºC −18ºC e) Temperatura 25ºC 0ºC Quantidade de calor −18ºC 10 (UNICEUB/DF-2016.1) - RESPOSTA: 83 C; 84 E; 85 C; 86 E; 87 E Ao contrário da ficção científica, a ficção climática está mais para advertência do que para descoberta, trazendo atenção aos riscos advindos das mudanças no clima. Não é sempre que histórias nessa linha se passam no futuro. Muitas vezes, elas acontecem aqui e agora, no presente. A narrativa clássica desse tipo de ficção é bem simples e plausível: o comportamento nocivo do homem em relação à Terra e a exploração desmedida dos recursos energéticos provocam mudanças no clima, e estas, por sua vez, podem trazer consequências violentas, tais como enchentes, secas e furacões. Fora da ficção, sabe-se que as mudanças climáticas antropogênicas estão associadas a queimadas, desmatamentos e à formação de ilhas de calor nas grandes cidades. Sabe-se também que, a partir do final do século XIX e início do século XX, houve um aumento da quantidade de poluentes na atmosfera, intensificando-se o efeito estufa. Com o aumento do efeito estufa, há também o aumento da temperatura média da Terra. O principal gás responsável pelo efeito estufa é o dióxido de carbono. Existem fortes indícios de que o clima esteja mudando: a última década de 90 foi a mais quente dos últimos mil anos. As previsões indicam que, nos próximos cem anos, haverá um aumento de temperatura que, em média, pode chegar a 5,8 ºC. Com um aquecimento dessa magnitude, pode haver o derretimento das geleiras localizadas em terra firme contribuindo para que o nível médio do mar suba até 77 cm. Internet: <www.planetasustentavel.abril.com.br> e <www.videoseducacionais.cptec.inpe.br> (com adaptações). (MACKENZIE/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: A Um recipiente de capacidade térmica desprezível contém 100 g de gelo à temperatura de –10,0 ºC. O conjunto é aquecido até a temperatura de +10,0 ºC através de uma fonte térmica que fornece calor à razão constante de 1 000 cal/min. Dados: • calor específico do gelo: cg = 0,50 cal/g.ºC • calor específico da água: ca = 1,0 cal/g.ºC • calor latente de fusão do gelo: Lf = 80 cal/g A temperatura do conjunto (θ) em função do tempo (t) de aquecimento é melhor representado por *a) Com referência às informações do texto acima, julgue os itens que se seguem como CERTO (C) ou ERRADO (E), considerando que o calor específico da água seja c = 1,0 cal/gºC e que o calor latente de fusão da água seja L = 80 cal/g. 83. O derretimento de geleiras que já se encontram flutuando no oceano não deve contribuir significativamente para a elevação do nível do mar, o que pode ser demonstrado na observação de uma pedra de gelo flutuante em um copo com água: ao derreter, ela não eleva o nível da água. b) 84. Uma geladeira em funcionamento, com a porta aberta, contribui, ainda que de maneira pouco expressiva, para a redução da temperatura média do planeta. 85. É impossível criar uma máquina térmica que, operando em ciclos, transforme integralmente calor em energia mecânica. 86. O efeito estufa não ocorria no planeta Terra antes da emissão de poluentes pelo homem. c) 87. Uma tonelada de gelo que, ao nível do mar, tenha sofrido um aumento de temperatura de 5,8 ºC adquiriu menos de 85 000 kcal de energia térmica nesse processo. (UEPG/PR-2016.1) - RESPOSTA: SOMA = 11 (01+02+08) O processo de resfriamento à pressão constante de determinada massa de uma substância está representa-da no gráfico da temperatura T (ºC) da substância, em função do tempo t (minutos) de resfriamento. d) e) Sobre a curva de resfriamento dessa substância, assinale o que for correto. 01) Os patamares A, C e E representam o resfriamento isobárico da substância. 02) A 70ºC, no intervalo de tempo de 8 minutos, ocorre a condensação da substância. 04) O patamar D corresponde ao intervalo de tempo no qual ocorre a fusão. 08) No instante t = 50 minutos, a substância será sólida. [email protected] Obs.: A alternativa A é a melhor representação mas ela possui imprecisões pois a temperatura da amostra atinge +10 ºC no instante 9,5 min. 11 (ACAFE/SC-2016.1) - ALTERNATIVA: A Em Criciúma (SC), uma mina de carvão tem 500 m de profundidade. Coloca-se no fundo da mina um recipiente aberto com água a ferver. O que acontece com a água nessa situação? *a) Entra em ebulição a uma temperatura superior a 100ºC. b) Entra em ebulição a uma temperatura inferior a 100ºC. c) Entra em ebulição a 100ºC. d) Não consegue entrar em ebulição. (UERJ-2016.1) - RESPOSTA: x = 7,74 kg Um trem com massa de 100 toneladas e velocidade de 72 km/h, é freado até parar. O trabalho realizado pelo trem, até atingir o repouso, produz energia suficiente para evaporar completamente uma massa x de água. Sendo a temperatura inicial da água igual a 20 ºC, calcule, em kg, o valor de x. (UFU-ESTES/MG-2016.1) - ALTERNATIVA: C Uma porção de parafina que, em temperatura ambiente, permanece em estado sólido, é aquecida até se fundir totalmente e atingir a temperatura de 90 ºC, sem ocorrer ebulição. Em seguida, a parafina líquida obtida é colocada em um ambiente com temperatura de 25 ºC com um termômetro em seu interior. A temperatura do sistema é monitorada durante o processo de resfriamento e solidificação, até que o sistema fique em equilíbrio térmico com o ambiente. Qual das figuras representa o gráfico de temperatura devido ao módulo do calor trocado pela parafina que se obtém com este experimento ? a) Dados: • Calor específico da água: 1 cal/g.ºC • Calor latente de vaporização da água: 540 cal/g • 1 J = 0,24 cal (FGV/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: D Uma pedra de gelo, de 1,0 kg de massa, é retirada de um ambiente em que se encontrava em equilíbrio térmico a –100 ºC e recebe 150 kcal de uma fonte de calor. Considerando o calor específico do gelo 0,5 cal/(g.ºC), o da água 1,0 cal/(g.ºC), e o calor latente de fusão do gelo 80 cal/g, o gráfico que representa corretamente a curva de aquecimento dessa amostra é: b) a) *c) b) c) d) *d) e) (IFG/GO-2016.1) - ALTERNATIVA: C Um determinado aluno se depara com um problema que seu professor coloca em sala de aula: durante a “mudança de estado físico de um corpo” o que ocorre? Intrigado com esse problema, o aluno vai em busca da resposta esperada. Ele procura a biblioteca de sua escola e com auxilio da bibliotecária ele tem a sua disposição algumas obras que tratam do assunto. Diante de sua pesquisa, assinale a alternativa correta. a) A temperatura sofre alteração. b) O corpo não recebe quantidade de calor. *c) A temperatura permanece constante. d) O corpo não muda o seu estado. e) O corpo cede quantidade de calor. [email protected] 12 (CEFET/MG-2016.1) - ALTERNATIVA: B Observe os dois gráficos de variação da temperatura ao longo do tempo, disponibilizados abaixo: (UFJF/MG-2016.1) - ALTERNATIVA: A Um estudante de física, durante seu intervalo de aula, preparou um café. Durante o processo, ele utilizou uma vasilha com 1 litro de água cuja temperatura inicial era de 21,0 ºC. Ele lembrou ter ouvido, em suas aulas de Laboratório de Física II, que a água em Juiz de Fora entra em ebulição a 98,3 ºC. Sabendo que os processos ocorreram à pressão constante, o estudante chega às seguintes conclusões: I ) Levando-se em conta que o calor especifico da água é aproximadamente 1,0 cal/gºC, a energia gasta para aquecer a água até a ebulição foi de 77 300,0 cal; II ) Após a água entrar em ebulição, a temperatura da água aumentou até 118,3 ºC; III ) Durante o processo de aquecimento, o volume de água não se alterou; IV ) A quantidade de calor fornecida para água, após ela entrar em ebulição, é gasta na transformação de fase líquido/gás. Marque a alternativa CORRETA. *a) I e IV estão corretas. b) IV e II estão incorretas. c) II e III estão corretas. d) III e IV estão corretas. e) Todas as afirmativas estão corretas. Um dos gráficos corresponde ao perfil de uma substância pura e o outro, ao perfil de uma mistura. O período de tempo que a substância pura permanece totalmente líquida e a temperatura de ebulição da mistura, respectivamente, são a) 5 s e 10°C. *b) 5 s e 100°C. c) 10 s e 50°C. d) 10 s e 60°C. (UFSM/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: E A água também é usada para fazer funcionar as usinas termelétricas e nucleares. São turbinas a vapor que movimentam os geradores indutivos de eletricidade dessas usinas. Para vaporizar a água, toneladas de combustíveis fósseis, biomassa ou combustível nuclear são consumidas diariamente. Por outro lado, como a maior parte desta energia é dissipada termicamente, a água também é usada para refrigeração e condensação. (PUC/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: C Considere as informações e as afirmativas sobre o gráfico a seguir. O gráfico abaixo representa a temperatura (T) em função da quantidade de calor fornecido (Q) para uma substância pura de massa igual a 0,1 kg, inicialmente na fase sólida (trecho a). Disponível em: <www.aneel.gov.br/arquivos/pdf/atlas_par3_cap9.pdf>. Acesso em: 15 set. 2015. (Adaptado) I. A temperatura de fusão da substância é 30ºC. II. O calor específico da substância na fase sólida é constante. III. Ao longo de todo o trecho b, a substância encontra-se integralmente na fase líquida. Está/Estão correta(s) apenas a(s) afirmativa(s) a) I. b) II. *c) I e II. d) I e III. e) II e III. (IFSUL/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: A Coloca-se uma certa quantidade de água em um recipiente aberto. Sabe-se que essa quantidade de água vai evaporar por estar em contato com o ar livre. O processo que contribui para reduzir a quantidade de água evaporada por unidade de tempo, é *a) o aumento da pressão atmosférica. b) a diminuição da umidade relativa do ar. c) o aumento da velocidade do vento. d) a mudança da água para um recipiente de diâmetro maior. [email protected] Sabendo que o calor latente de vaporização da água é de 2,25×106 J/kg e que a densidade da água é de 1 000 kg/m3, calcula-se que a energia que precisa ser obtida com a queima do carvão para vaporizar 1 m3 de água (a 100ºC e 1 atm) é de a) 2 250 cal. d) 2 250 kJ. b) 2 250 kcal. *e) 2 250 MJ. c) 2 250 J. (SENAI/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: C Na natureza, a matéria é encontrada nas três fases – sólida, líquida ou gasosa – considerando-se que os átomos ou as moléculas que a compõem organizam-se de maneiras diferentes. Essas fases não são fixas e, em geral, é possível a migração de uma para outra, por mudanças nas condições de pressão ou de temperatura. A partir dessas informações, está correto concluir que um a) gás caracteriza-se como um sistema que apresenta partículas com grau de coesão superior ao de um sólido. b) líquido corresponde a uma substância na qual as partículas constituintes têm grau máximo de repulsão. *c) gás tem o seu odor facilmente detectado porque nesse estado físico as partículas têm alto grau de liberdade. d) sólido, como o gelo, tem partículas pouco organizadas e esta é a razão para que funda se deixado fora do freezer. e) líquido tem partículas com grau mínimo de coesão e, por esta razão, diminui drasticamente de volume pelo aumento da pressão. 13 (SENAC/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: B O gráfico abaixo representa o aquecimento de uma determinada massa de água, numa cidade ao nível do mar, por meio de uma fonte térmica de potência constante 42 W. θ (ºC) 100 0 800 1800 Q (cal) Sabendo-se que 1cal = 4,2 J, o tempo necessário para esta massa de água atingir seu ponto de ebulição, a partir do instante em que se encerrou a fusão do gelo é, em segundos, a) 50. *b) 100. c) 420. d) 200. e) 150. (CESGRANRIO/RJ-2016.1) - ALTERNATIVA: E Joaquim pega 10 cubos de gelo no freezer e coloca-os dentro de uma jarra com água. Agita várias vezes a jarra, até que as pedras de gelo estejam pequenas, boiando na água sem derreter. Ao final dessa situação, a) a temperatura da água é de cerca de 5 ºC. b) a temperatura da água é de cerca de 10 ºC. c) a temperatura da água é de cerca de −10 ºC. d) não é possível estimar a temperatura da água, pois não são conhecidos os valores das massas envolvidas. *e) a temperatura da água é de cerca de 0 ºC. (IFNORTE/MG-2016.1) - ALTERNATIVA: B A professora Amélia perguntou a Pedro sobre o funcionamento dos aparelhos de refrigeração que mantém uma pista de patinação no gelo; em seguida, a Paulo, pediu que citasse a causa do derretimento do gelo na pista, com a passagem dos patinadores. Ao responderem, os alunos apresentaram as seguintes hipóteses: • Pedro: Os refrigeradores empregam energia elétrica para retirar calor da pista e transferir para o meio externo. • Paulo: A pressão adicional, exercida pelas lâminas dos patins na pista, diminui a temperatura de fusão do gelo. Quanto às hipóteses apresentadas pelos alunos, assinale a alternativa correta. a) Somente a hipótese de Pedro é verdadeira. *b) As duas hipóteses são verdadeiras. c) Somente a hipótese de Paulo é verdadeira. d) As duas hipóteses são falsas. (UEM/PR-2016.1) - RESPOSTA OFICIAL: SOMA = 11 (01+02+08) Um corpo de massa 200 gramas é constituído por uma substância de calor específico 0,8 cal/(g.ºC). Assinale o que for correto. 01) Para que esse corpo varie a temperatura de 8 ºC para 23 ºC é necessário que ele receba uma quantidade de calor de 2 400 cal, assumindo que nenhuma transição de fases esteja envolvida no processo. 02) A capacidade térmica do corpo é de 160 cal/ºC. 04) O calor específico de um corpo depende de sua massa. 08) A capacidade térmica de um corpo mede a quantidade de calor cujo ganho (ou cuja perda) produz nele uma variação de temperatura. 16) Se um corpo receber calor, ele sofrerá uma variação de temperatura. (SENAI/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: E A evaporação é a mudança lenta de estado físico em que uma substância líquida se transforma em vapor. Esse processo pode ser notado em peças de tecidos estendidas em varal onde a maior eficiência na secagem ocorre quando a) as roupas são dobradas ao serem dispostas em varais. b) todas as roupas são lavadas com produtos amaciantes. c) a lavagem manual é substituída por lavagem mecânica. d) as roupas ficam todas alinhadas e fechadas em uma estufa. *e) a área molhada está em máxima exposição. (IFNORTE/MG-2016.1) - ALTERNATIVA: B Aninha realizou o experimento seguinte. Levou ao fogo um recipiente cheio até a metade com água, inicialmente fechado. Depois que a água estava fervendo, retirou o recipiente do fogo e, assim que a água parou de ferver, destampou-o sob uma torneira de onde sai água fria, como ilustra a figura ao lado. Aninha observou que a água dentro do recipiente voltou a ferver. Curiosa, pesquisou em seu livro de Física uma possível explicação para Disponível em: o fenômeno observado. http://worldinsidepictures.com. Dentre as opções seAcesso: 12 nov. 2015. guintes, assinale aquela que explica corretamente o experimento realizado por Aninha. a) A água fria esquenta, ao entrar em contato com o recipiente, aumentando a temperatura em seu interior. *b) A água fria faz com que o vapor, dentro do recipiente, condense, reduzindo a pressão interna. c) A temperatura do recipiente diminui e ele se contrai levemente, o que aumenta a pressão em seu interior. d) A água fria reduz o valor do calor latente de vaporização da água que estava no recipiente e tal redução favorece a agitação térmica de suas moléculas. [email protected] 14 VESTIBULARES 2016.2 (SENAI/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: A Alpinistas sabem, por experiência própria, que o cozimento de alimentos é mais lento em altitudes elevadas. Isso acontece porque, nessas condições, a água entra em ebulição em temperaturas inferiores a 100°C. Essa redução na temperatura de ebulição da água se deve, diretamente, à *a) menor pressão atmosférica. b) menor umidade relativa do ar. c) menor temperatura ambiente naquelas condições. d) maior quantidade de poluentes dispersos no ar. e) maior quantidade de gases atmosféricos. (IFNORTE/MG-2016.2) - ALTERNATIVA: A No laboratório de uma indústria metalúrgica, faz-se um teste com duas amostras de materiais diferentes (R e S), mas de mesma massa, ambos, inicialmente, no estado sólido e à temperatura ambiente. Nesse teste, as duas amostras são aquecidas em um forno, tendo este potência constante. O gráfico da figura abaixo descreve a evolução da temperatura de R (linha pontilhada) e de S (linha cheia) em função do tempo. As engenheiras Ana e Flávia, após analisarem o referido gráfico, fizeram as deduções seguintes: ● Ana – O calor específico de R, no estado líquido, é menor que o de S. ● Flávia – O calor latente de fusão de R é maior que o de S. Nessas condições, assinale a alternativa correta quanto às deduções de Ana e Flávia. *a) Somente a dedução de Ana é verdadeira. b) Somente a dedução de Flávia é verdadeira. c) As deduções de Ana e Flávia são verdadeiras. d) As deduções de Ana e Flávia são falsas. (IF/SC-2016.2) - ALTERNATIVA: A O calor pode ser definido como uma forma de energia em trânsito, motivada por uma diferença de temperatura. Um corpo pode receber ou ceder energia na forma de calor, mas nunca armazená-la. O ato de fornecer ou ceder calor para uma substância pode acarretar consequências, como mudança de fase ou variação da temperatura. Com base nesses conhecimentos, o que acontecerá se fornecermos calor continuamente a um bloco de gelo que se encontra a 0ºC, na pressão de 1 atmosfera? Assinale a alternativa CORRETA. *a) Primeiro o bloco irá se fundir e, depois, aquecer-se. b) Primeiro o bloco irá se aquecer e, depois, fundir-se. c) Primeiro o bloco irá se fundir para, depois, solidificar-se. d) Não acontecerá nada. e) O bloco irá se aquecer. (VUNESP/CEFSA-2016.2) - ALTERNATIVA: A Os gráficos (I) e (II) a seguir representam o comportamento da temperatura T da mesma amostra de uma substância inicialmente líquida, em função da quantidade de calor Q trocada por essa amostra. Da análise dos gráficos, conclui-se, corretamente, que essa amostra sofreu uma *a) solidificação em (I) e uma vaporização em (II). b) solidificação em (I) e uma condensação em (II). c) fusão em (I) e uma ebulição em (II). d) fusão em (I) e uma liquefação em (II). e) liquefação em (I) e uma ebulição em (II). (UNITAU/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: D Um utensílio doméstico muito popular nas cozinhas brasileiras é a chamada “panela de pressão”. Esse instrumento é usado porque possibilita o cozimento de alimentos em intervalos de tempo menores do que os obtidos com as panelas convencionais. Assim, é possível economizar energia. Sobre o processo de cozimento de alimentos em “panelas de pressão” em fogões tradicionais a gás, é totalmente CORRETO afirmar que, no estágio final do cozimento, a) as panelas de pressão mantêm os alimentos em seu interior à pressão constante, possibilitando que sejam atingidas temperaturas mais altas do que em panelas convencionais. b) as panelas de pressão mantêm os alimentos em seu interior à temperatura constante, possibilitando que sejam atingidas temperaturas mais altas do que em panelas convencionais. c) as panelas de pressão mantêm os alimentos em seu interior a volume constante, possibilitando que sejam mantidas temperaturas mais baixas do que em panelas convencionais. *d) as panelas de pressão mantêm os alimentos em seu interior a volume constante, possibilitando que sejam atingidas temperaturas mais altas do que em panelas convencionais. e) as panelas de pressão mantêm os alimentos em seu interior à pressão constante, possibilitando que sejam mantidas temperaturas mais baixas do que em panelas convencionais. (IFSUL/RS-2016.2) - ALTERNATIVA: D O gráfico (fora de escala) representa o que está acontecendo com uma massa de 200 g de certa substância num processo térmico. (PUC/RJ-2016.2) - ALTERNATIVA: A Uma quantidade de 750 ml de água a 90 ºC é paulatinamente resfriada até chegar ao equilíbrio térmico com o reservatório que a contém, cedendo um total de 130 kcal para esse reservatório. Sobre a água ao fim do processo, é correto afirmar que Considere: calor específico da água líquida cágua = 1,0 cal/gºC calor específico do gelo cgelo = 0,55 cal/gºC calor latente de solidificação da água CL = 80 cal/g densidade da água líquida ρágua = 1,0 g/ml *a) a água se encontra inteiramente em forma de gelo. b) a água se encontra a uma temperatura de 0 ºC. c) a água se encontra inteiramente em estado líquido. d) a temperatura final da água é de 4 ºC. e) há uma mistura de gelo e água líquida. [email protected] Uma análise do gráfico fornecido acima nos permite concluir que as temperaturas de a) condensação e de vaporização são respectivamente 444,6 ºC e 119,0 ºC. b) solidificação e de vaporização são respectivamente 444,6 ºC e 119,0 ºC. c) condensação e de solidificação são respectivamente 119,0 ºC e 444,6 ºC. *d) condensação e de solidificação são respectivamente 444,6 ºC e 119,0 ºC. 15 (UEPG/PR-2016.2) - RESPOSTA: SOMA = 06 (02+04) Em relação ao conceito de calor, assinale o que for correto. 01) Quando uma substância recebe calor, sua temperatura necessariamente aumenta. 02) Para que, espontaneamente, ocorra troca de calor entre dois corpos, é necessário que eles estejam em temperaturas diferentes. 04) Calor é uma forma de energia. 08) Calor é uma substância que se incorpora aos corpos ou sistema na forma de calórico. (UEM/PR-2016.2) - RESPOSTA: SOMA = 23 (01+02+04+16) Ao observar uma quantidade de água líquida sendo aquecida num recipiente fechado, à pressão atmosférica, é correto afirmar que: 01) O calor absorvido pela água até a transição de estados denomina-se calor sensível. 02) A água no estado líquido absorverá calor até uma determinada temperatura, e, a partir daí, ocorrerá uma mudança de estado com a temperatura constante. 04) Quando ocorrer a transição do estado líquido para o estado de vapor, a entropia irá aumentar. 08) A transição do estado líquido para o estado de vapor é uma transição irreversível. 16) De toda a energia absorvida pela água, uma parte dela produzirá um aumento da sua temperatura até um determinado valor, e a outra parte será utilizada para a mudança do estado líquido para o estado de vapor. (UEM/PR-2016.2) - RESPOSTA: SOMA = 13 (01+04+08) Um pequeno aquecedor elétrico é usado para aquecer 100 g de água na temperatura inicial de 23 ºC. O aquecedor tem uma potência de 200 W. Ignorando quaisquer perdas de calor e sabendo que o calor específico da água é de 4190 J/kg.K, é correto afirmar que: 01) A massa de água aquecerá até o ponto de ebulição em menos de 3 minutos. 02) Sabendo que o calor latente de vaporização à 100 ºC é de Lv = 2,26 MJ/kg, a energia absorvida pela água para somente mudar de estado é de 770 kJ. 04) A energia térmica decorrente da dissipação de calor por efeito Joule no aquecedor é responsável pelo aquecimento da água. 08) Assumindo que 1 cal = 4,19 J, o calor sensível necessário para aquecer a água até 100 ºC será de 7 700 cal. 16) O calor sensível absorvido pela água fará com que ela mude do estado líquido para o estado de vapor. (SENAI/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: D A matéria pode se apresentar no estado sólido, líquido ou gasoso. I. No estado sólido, as partículas encontram-se fortemente unidas. II. No estado líquido, as partículas se movimentam com maior liberdade que no estado sólido. III. No estado gasoso, as partículas não se movimentam se estiverem em recipiente fechado. As afirmativas que descrevem o comportamento da matéria nos respectivos estados físicos são a) I, apenas. *d) I e II, apenas. b) II, apenas. e) II e III, apenas. c) III, apenas. (UTFPR-2016.2) - ALTERNATIVA: B Recentemente a NASA, Agência Espacial Norte Americana, divulgou imagens da superfície de Plutão, um planeta anão. Nessas imagens foi observada “uma névoa de baixa altitude em Plutão, evidência adicional da existência, no planeta-anão, de um fenômeno semelhante ao ciclo de água na Terra, mas envolvendo nitrogênio congelado” (disponível em www.notícias. terra.com.br, acessado em 18/09/2015). Considerando seus conhecimentos químicos sobre as transformações da matéria, assinale a alternativa correta. a) A existência dessa névoa indica a existência do fenômeno de liquefação na passagem de estado líquido para o estado gasoso. *b) A existência de “gelo de nitrogênio” indica que Plutão deve ser um planeta muito mais frio do que a Terra. c) A informação alerta sobre a mudança de estado físico do nitrogênio que ocorreria à temperatura de 0 ºC em Plutão. d) A existência de nitrogênio em Plutão confirma a existência de água neste planeta. e) A atmosfera de Plutão sendo formada por nitrogênio indica condições propícias para a existência de vida humana neste planeta. [email protected] 16 TERMOFÍSICA sistema termicamente isolado VESTIBULARES 2016.1 (PUC/RJ-2016.1) - ALTERNATIVA: D Uma quantidade de um líquido A, a uma temperatura de 40 ºC, é misturada a uma outra quantidade de um líquido B, a uma temperatura de 20 ºC, em um calorímetro isolado termicamente de sua vizinhança e de capacidade térmica desprezível. A temperatura final de equilíbrio do sistema é de 30 ºC. Dado que o calor específico do líquido A é o dobro daquele do líquido B, calcule o valor aproximado da porcentagem de massa do líquido A na mistura. a) 100% b) 67% c) 50% *d) 33% e) 0% (ENEM-2015) - ALTERNATIVA: D Uma garrafa térmica tem como função evitar a troca de calor entre o líquido nela contido e o ambiente, mantendo a temperatura de seu conteúdo constante. Uma forma de orientar os consumidores na compra de uma garrafa térmica seria criar um selo de qualidade, como se faz atualmente para informar o consumo de energia de eletrodomésticos. O selo identificaria cinco categorias e informaria a variação de temperatura do conteúdo da garrafa, depois de decorridas seis horas de seu fechamento, por meio de uma porcentagem do valor inicial da temperatura de equilíbrio do líquido na garrafa. O quadro apresenta as categorias e os intervalos de variação percentual da temperatura. Tipo de selo Variação de temperatura A menor que 10% B entre 10% e 25% C entre 25% e 40% D entre 40% e 55% E maior que 55% Para atribuir uma categoria a um modelo de garrafa térmica, são preparadas e misturadas, em uma garrafa, duas amostras de água, uma a 10°C e outra a 40°C, na proporção de um terço de água fria para dois terços de água quente. A garrafa é fechada. Seis horas depois, abre-se a garrafa e mede-se a temperatura da água, obtendo-se 16°C. Qual selo deveria ser posto na garrafa térmica testada? a) A b) B c) C *d) D e) E (UNICENTRO/PR-2016.1) - ANULADA (RESPOSTA NO FINAL) Um ferreiro utiliza a água para “esfriar” a temperatura do ferro. Suponha que ele mergulhe um bloco de ferro de 1,0 kg a 200 ºC em um recipiente termicamente isolado com 10,0 kg de água a 20 ºC. Considerando que o calor específico da água é igual a 1,0 cal/gºC e que o calor específico do ferro é igual a 0,12 cal/gºC , assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a temperatura final, T, de equilíbrio térmico do sistema. a) T = 20,2 ºC b) T = 24,2 ºC c) T = 30,2 ºC d) T = 34,2 ºC e) T = 54,2 ºC RESPOSTA CORRETA: T ≅ 22,1 ºC (VUNESP/EMBRAER-2016.1) - ALTERNATIVA: C Um calorímetro (A) contendo água quente foi conectado, por meio de uma barra metálica, a outro calorímetro (B) contendo em seu interior água fria. Em cada um desses calorímetros, foi colocado um termômetro para que a temperatura fosse medida de minuto em minuto durante 10 minutos. A ilustração a seguir representa o experimento. ÁGUA FRIA B ÁGUA QUENTE A Considerando-se que o volume de água é igual nos dois calorímetros, a partir dos registros de temperatura, foi elaborado um gráfico que registra a temperatura dos dois calorímetros durante os 10 minutos. O gráfico que representa corretamente o resultado do experimento é: a) *c) b) d) (UEG/GO-2016.1) - ALTERNATIVA: A Considere dois corpos completamente iguais, o primeiro está a 80 °C e o segundo a 30 °C. Após o equilíbrio térmico, a temperatura do conjunto *a) é a média aritmética das temperaturas do conjunto. b) se encontra na metade da temperatura de 80 °C. c) está próxima do valor da temperatura de 80° C. d) é o valor da diferença entre as temperaturas. (IF/PE-2016.1) - ALTERNATIVA: A No preparo de uma xícara de café com leite, são utilizados 150 ml (150 g) de café, a 80 °C, e 50 ml (50 g) de leite, a 20 °C. Qual será a temperatura do café com leite? (Utilize o calor específico do café = calor específico do leite = 1,0 cal/g°C) *a) 65°C b) 50°C c) 75°C d) 80°C e) 90°C [email protected] (FEI/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: D Um calorímetro de capacidade térmica igual a 50,0 cal/ºC contém 250 g de água. Inicialmente a temperatura do conjunto calorímetro e água é de 40,0 ºC. Adicionando-se 500 g de gelo a 0 ºC à água do calorímetro, a massa de gelo derretida até o estabelecimento do equilíbrio térmico será: Dados: a) 250 g calor de fusão do gelo = 80,0 cal/g; b) 500 g calor específico da água = 1,00 cal/(g.ºC). c) 300 g Considerar que somente haja trocas de *d) 150 g calor entre água, gelo e calorímetro. e) 125 g 17 (UFGD/MS-2016.1) - ALTERNATIVA: B Um grande bloco de gelo a 0 °C contém uma cavidade na qual são colocados 800 g de Mercúrio a 100 °C. Qual será a massa fundida de gelo? São dados o calor latente de fusão do gelo (80 cal/g) e o calor específico do Mercúrio (0,033 cal/g.°C). Considere um sistema isolado. a) 3 g *b) 33 g c) 80 g d) 100 g e) 800 g (UNIFESP-2016.1) - REPOSTA: a) Q = 6 600 cal b) m = 11 g Considere um copo de vidro de 100 g contendo 200 g de água líquida, ambos inicialmente em equilíbrio térmico a 20 ºC. O copo e a água líquida foram aquecidos até o equilíbrio térmico a 50 ºC, em um ambiente fechado por paredes adiabáticas, com vapor de água inicialmente a 120 ºC. A tabela apresenta valores de calores específicos e latentes das substâncias envolvidas nesse processo. calor específico da água líquida 1,0 cal/(g·ºC) calor específico do vapor de água 0,5 cal/(g·ºC) calor específico do vidro 0,2 cal/(g·ºC) calor latente de liquefação do vapor de água – 540 cal/g Considerando os dados da tabela, que todo o calor perdido pelo vapor tenha sido absorvido pelo copo com água líquida e que o processo tenha ocorrido ao nível do mar, calcule: a) a quantidade de calor, em cal, necessária para elevar a temperatura do copo com água líquida de 20 ºC para 50 ºC. b) a massa de vapor de água, em gramas, necessária para elevar a temperatura do copo com água líquida até atingir o equilíbrio térmico a 50 ºC. (IFSUL/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: A Dentro de um calorímetro que contém 4 litros de água a 15 ºC, coloca-se 600 g de gelo a 0 ºC e deixa-se atingir o equilíbrio térmico. Considerando que o calor específico da água é 1 cal/gºC, o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g e a massa específica da água, 1 kg/L ; a temperatura aproximada do equilíbrio térmico será *a) 2,6 ºC b) −2,6 ºC c) 3 ºC d) −3 ºC (UEM/PR-2016.1) - RESPOSTA: SOMA = 05 (01+04) Uma massa de 1000 g de água é mantida em um calorímetro ideal de massa desprezível. Considere o calor específico da água como sendo 1,0 cal/g.ºC, o calor latente de fusão da água como sendo 80 cal/g, e assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01) Calor é adicionado continuamente à razão de 100 cal/s. Se a temperatura inicial da água é de 20 ºC, após 4 minutos esta temperatura será de 44 ºC. 02) Quando a água no interior do calorímetro está a 20 ºC, um cubo de alumínio de massa 100 g e de temperatura 71 ºC é submerso na mesma. Após atingir o equilíbrio térmico, a temperatura do sistema bloco + água é de 46 ºC. Considere o calor específico do alumínio como sendo 0,2 cal/g.ºC. 04) Para que toda a água no interior do calorímetro seja congelada a uma temperatura de 0 ºC deve-se retirar 90 kcal do sistema. Considere que a água inicialmente estava a uma temperatura de 10 ºC. 08) A capacidade térmica é a quantidade de calor que se deve fornecer a 1,0 g de uma determinada substância para que a sua temperatura se eleve em 1,0 ºC. 16) O calor específico é a quantidade de calor que um corpo necessita receber ou ceder para que a sua temperatura varie uma unidade. (UFPR-2016.1) - RESPOSTA: θ = 286 ºC Um ferreiro aquece uma ferradura de ferro (calor sensível igual a 0,12 cal/g.ºC) com massa de 0,2 kg e, em seguida, a resfria num recipiente com 1 litro de água (densidade da água igual a 1 g/cm3), inicialmente com temperatura igual a 30 ºC. Após a ferradura entrar em equilíbrio térmico com a água, verifica-se que o conjunto atinge 36 ºC. Desprezando-se as perdas de calor, qual era a temperatura da ferradura imediatamente antes de o ferreiro a colocar na água? (VUNESP/FAMERP-2016.1) - ALTERNATIVA: A Para realizar um experimento no litoral, um cientista precisa de 8 litros de água a 80 ºC. Como não dispõe de um termômetro, decide misturar uma porção de água a 0 ºC com outra a 100 ºC. Ele obtém água a 0 ºC a partir de uma mistura, em equilíbrio térmico, de água líquida com gelo fundente, e água a 100 ºC, a partir de água em ebulição. Considerando que haja troca de calor apenas entre as duas porções de água, os volumes, em litros, de água a 0 ºC e de água a 100 ºC que o cientista deve misturar para obter água a 80 ºC são iguais, respectivamente, a *a) 1,6 e 6,4. b) 3,2 e 4,8. c) 4,0 e 4,0. d) 2,4 e 5,6. e) 5,2 e 2,8. (VUNESP/FIEB-2016.1) - ALTERNATIVA: A O copo interno de um calorímetro é feito de alumínio e tem massa de 30 g. Em seu interior, onde há 150 g de água pura à temperatura de 20 ºC, são despejados 200 g de bolinhas de aço que se encontram inicialmente à temperatura de 60 ºC. Sabendo que o calor específico do alumínio é 0,2 cal/g∙ºC, o da água 1 cal/g∙ºC e a temperatura de equilíbrio térmico do conjunto igual a 25 ºC, o calor específico do aço e a quantidade de calor trocada pelas bolinhas de aço com o sistema têm valores, respectivos e aproximadamente, iguais a *a) 0,11 cal/g∙ºC e 780 cal, cedidas. b) 0,11 cal/g∙ºC e 780 cal, recebidas. c) 0,55 cal/g∙ºC e 890 cal, cedidas. d) 0,55 cal/g∙ºC e 890 cal, recebidas. e) 0,88 cal/g∙ºC e 780 cal, cedidas. [email protected] 18 VESTIBULARES 2016.2 (UCB/DF-2016.2) - ALTERNATIVA: E Dois corpos estão em equilíbrio térmico e isolados (não há troca de calor com o meio externo). Um terceiro corpo, com o dobro da massa do primeiro e metade da massa do segundo, é colocado entre os dois primeiros. Observa-se que, apesar de estarem em contato, não houve mudança de temperatura em nenhum dos corpos. Considerando essa situação hipotética, é correto afirmar que o terceiro corpo a) cedeu calor aos outros dois corpos. b) recebeu calor dos outros dois corpos. c) possuia temperatura menor que o primeiro e maior que o segundo. d) possuia temperatura maior que o primeiro e menor que o segundo. *e) possuia a mesma temperatura dos outros dois corpos. (IFSUL/MG-2016.2) - ALTERNATIVA: C Um rapaz, querendo resfriar uma quantidade de 10 litros de refrigerante que está a 24° C à temperatura de 0°C, sabe que o calor específico do refrigerante é de aproximadamente 1,0 cal/g°C e que o calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g. Considerando somente o gelo e o refrigerante trocando calor entre si, a quantidade mínima de gelo em fusão que o rapaz deve comprar para ter sucesso é de: Considere que 1 litro de refrigerante corresponde a 1kg de refrigerante. a) 1 kg b) 2 kg *c) 3 kg d) 4 kg (PUC-CAMPINAS/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: C A perspectiva de uma pessoa que usa uma garrafa térmica é que esta não permita a troca de calor entre o meio ambiente e o conteúdo da garrafa. Porém, em geral, a própria garrafa já provoca uma pequena redução de temperatura quando nela colocamos um líquido quente, como o café, uma vez que a capacidade térmica da garrafa não é nula. Numa garrafa térmica que está a 24 °C colocam-se 500 g de água (c = 1 cal/g °C) a 90 °C e, após algum tempo, nota-se que a temperatura estabiliza em 84 °C. Pode-se afirmar que a capacidade térmica desta garrafa é, em cal/°C, a) 5. b) 6. *c) 50. d) 60. e) 100. (UNITAU/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: E Considere quatro corpos cujas capacidades térmicas são C1, C2, C3 e C4; as massas são m1, m2, m3 e m4; e as temperaturas iniciais são θ1, θ2, θ3 e θ4. Os quatro corpos são colocados em contato térmico uns com os outros, em um ambiente termicamente isolado do restante do universo. Após algum tempo, o equilíbrio térmico entre os quatro corpos é alcançado a uma temperatura (comum) θe . Sabendo que θe > θ1, θe > θ2, θe < θ3 e θe < θ4 , é CORRETO afirmar que o calor específico c4 pode ser calculado como: a) c4 = C1(θe − θ1) + C2(θe − θ2) + C3(θ3 − θe) . m4(θ4 − θe) b) c4 = C1(θe − θ1) + C2(θe − θ2) − C3(θe − θ3) . m4(θ4 − θe) c) c4 = C1(θe − θ1) + C2(θe − θ2) − C3(θ3 − θe) . m4(θe − θ4) d) c4 = C1(θe − θ1) + C2(θe − θ2) + C3(θ3 − θe) . m4(θe − θ4) *e) c4 = (FEI/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: E Em um calorímetro ideal são colocados 200 g de gelo a −10 ºC e 100 g de água a 30 ºC. Após o equilíbrio térmico, é correto afirmar que a massa de gelo no calorímetro é: Dados: calor específico da água = 1 cal/gºC calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g calor específico do gelo = 0,5 cal/gºC a) 25 g b) 75 g c) 100 g d) 150 g *e) 175 g (IFSUL/RS-2016.2) - ALTERNATIVA: D Um objeto de metal de 2,0 kg a 90 ºC é submerso em 1,0 kg de água (calor específico 1,0 cal/g.ºC) a 20 ºC. O sistema água-metal atinge o equilíbrio térmico a 32 ºC. Nessas condições, afirma-se que o calor específico do metal é a) 0,840 kJ/kg.K. b) 0,129 kJ/kg.K. c) 0,512 kJ/kg.K. *d) 0,433 kJ/kg.K. (IFSUL/RS-2016.2) - ALTERNATIVA: B Um Físico acorda pela manhã em um dia muito frio e vai logo preparar seu café. Para tanto, ele utiliza uma xícara de alumínio que tem massa igual a 200,0 g e está a uma temperatura igual a 5,0 ºC. Ele coloca dentro dessa xícara 300,0 g de café inicialmente a 90,0 ºC. Considerando as trocas de calor apenas entre a xícara e o café e sabendo-se que o calor específico do alumínio é 0,2 cal/g.ºC e que o calor específico do café é 1,0 cal/g.ºC, qual é a temperatura final do conjunto (xícara e café) ao atingir o equilíbrio térmico? a) 85,0 ºC *b) 80,0 ºC c) 75,0 ºC d) 70,0 ºC (VUNESP/UNIFEV-2016.2) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Dois líquidos miscíveis A e B são colocados no interior de um calorímetro ideal. O líquido A tem massa igual a 40 g, calor específico igual a 1,5 cal/(g ∙ºC) e está inicialmente a 80 ºC. O líquido B tem massa desconhecida, mas sabe-se que o volume utilizado tem capacidade térmica igual a 180 cal/ºC e encontra-se inicialmente a 20 ºC. a) Determine a temperatura atingida no equilíbrio térmico quando os dois volumes dos líquidos A e B são misturados. b) Determine a capacidade térmica do líquido A. Supondo que ambos os líquidos recebam a mesma quantidade de calor, explique por que o líquido A terá maior variação de temperatura. RESPOSTA VUNESP/UNIFEV-2016.2: a) θe = 35 ºC b) CA = 60 cal/ºC – por que CA < CB (UEPG/PR-2016.2) - RESPOSTA: SOMA = 11 (01+02+08) Em um calorímetro de vidro de capacidade térmica 16,5 cal/ºC contendo 250 cm3 de água à temperatura de 82 ºC, colocam-se três cubos de gelo de 10 gramas cada um, a uma temperatura de –7 ºC. Considerando que não há troca de energia com o meio ambiente, assinale o que for correto. Dados: Lgelo = 80 cal/g cgelo = 0,5 cal/gºC cvidro = 0,11 cal/gºC 01) Os cubos de gelo que foram colocados dentro do calorímetro, depois de um certo tempo, derretem-se por completo. 02) A temperatura final do sistema será de aproximadamente 65 ºC. 04) Se reduzirmos a água para 34% do seu volume, um cubo de gelo bastará para que a temperatura final da água seja de 50 ºC. 08) A grandeza que é trocada entre água, calorímetro e gelo nesta experiência é o calor, que pode ser medido em kg.m2.s–2 . 16) Se nas mesmas condições, no lugar do calorímetro fosse utilizado um recipiente de acrílico de calor específico 0,35 cal/gºC, ele iria resistir menos à variação de temperatura e a água esfriaria mais rápido. C1(θe − θ1) + C2(θe − θ2) − C3(θ3 − θe) . m4(θ4 − θe) [email protected] 19 TERMOFÍSICA transmissão de calor VESTIBULARES 2016.1 (CEFET/RJ-2016.1) - ALTERNATIVA: B “Luz do sol, Que a folha traga e traduz, Em verde novo Em folha, em graça, em vida, em força, em luz...” (Caetano Veloso, Luz do Sol) Esse trecho da canção de Caetano Veloso nos faz lembrar que a luz do Sol provê de energia o nosso planeta. Certamente não haveria vida na Terra sem ela! O processo de transferência de energia térmica que explica a transmissão do Sol a Terra, por meio da luz é chamado de a) convecção. *b) irradiação. c) contato. d) raios cósmicos. (UFSC-2016.1) - ALTERNATIVA: C Um produtor rural resolve aproveitar ao máximo a energia solar. Uma das alternativas adotadas é o uso de um forno solar para aquecer ou, até mesmo, cozinhar alguns alimentos, conforme esquematizado abaixo. es ar s io Ra l so (VUNESP/UEAM-2016.1) - ALTERNATIVA: A Devido ao forte calor em Manaus, é comum a instalação de aparelhos de ar condicionado, principalmente em locais públicos fechados. O ar resfriado pelo aparelho de ar condicionado troca calor com o ambiente interno principalmente por *a) convecção e esse processo necessita de um meio material para se realizar. b) convecção e esse processo ocorre nos meios materiais e no vácuo. c) irradiação e esse processo não ocorre nos meios materiais e no vácuo. d) condução e esse processo depende da umidade do ar, que é um meio material. e) condução e esse processo não ocorre nos meios materiais e no vácuo. (ENEM-2015) - ALTERNATIVA: A As altas temperaturas de combustão e o atrito entre suas peças móveis são alguns dos fatores que provocam o aquecimento dos motores à combustão interna. Para evitar o superaquecimento e consequentes danos a esses motores, foram desenvolvidos os atuais sistemas de refrigeração, em que um fluido arrefecedor com propriedades especiais circula pelo interior do motor, absorvendo o calor que, ao passar pelo radiador, é transferido para a atmosfera. Qual propriedade o fluido arrefecedor deve possuir para cumprir seu objetivo com maior eficiência ? *a) Alto calor específico. b) Alto calor latente de fusão. c) Baixa condutividade térmica. d) Baixa temperatura de ebulição. e) Alto coeficiente de dilatação térmica. (CEFET/MG-2016.1) - ALTERNATIVA: C Analise as afirmações a seguir e assinale (V) para as verdadeiras ou (F) para as falsas. Espelho Vidro Isolante térmico O forno é constituído por duas caixas, uma dentro da outra, separadas por um isolante térmico. O fundo da caixa menor (interna) contém uma chapa de metal pintada de preto fosco e as paredes são espelhadas. A parte superior da caixa, por onde incidem os raios solares, é vedada com duas placas de vidro. Para cozinhar alimentos, o produtor rural tem à disposição duas panelas, uma de alumínio pintada de preto e outra de alumínio sem pintura. Identifique se são verdadeiras (V) ou falsas (F) as afirmativas abaixo. ( ) Para a luz solar, as placas de vidro são transparentes. ( ) As paredes espelhadas refratam a luz solar, facilitando o aquecimento. ( ) O forno solar funciona com o mesmo princípio de uma estufa solar. ( ) Para melhorar a eficiência do cozimento, deve-se utilizar a panela de alumínio sem pintura. ( ) A radiação de calor (raios infravermelhos) encontra dificuldades em atravessar os vidros, porque eles são opacos para ela. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA, de cima para baixo. a) V – V – F – V – F b) F – F – V – V – V *c) V – F – V – F – V d) F – V – V – F – F [email protected] ( ) Ao segurar um corrimão de madeira e outro de metal, ambos à mesma temperatura, tem-se a sensação de que a madeira está mais quente porque ela conduz melhor o calor. ( ) Uma geladeira funcionando dentro de uma cozinha, sempre causará o aquecimento do ambiente. ( ) Considere dois materiais diferentes, de mesma massa e à mesma temperatura. Para que eles sejam aquecidos até atingirem uma mesma temperatura final, a quantidade de calor necessária será a mesma. ( ) Considere dois materiais iguais, de volumes diferentes e à mesma temperatura. Para que eles sejam aquecidos até atingirem uma mesma temperatura final, a quantidade de calor necessária será a mesma. A sequência correta encontrada é a) F, F, V, V. b) V, V, F, F. *c) F, V, F, F. d) V, F, F, V. (UNICAMP/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: D Um isolamento térmico eficiente é um constante desafio a ser superado para que o homem possa viver em condições extremas de temperatura. Para isso, o entendimento completo dos mecanismos de troca de calor é imprescindível. Em cada uma das situações descritas a seguir, você deve reconhecer o processo de troca de calor envolvido. I. As prateleiras de uma geladeira doméstica são grades vazadas, para facilitar fluxo de energia térmica até o congelador por [...] II. O único processo de troca de calor que pode ocorrer no vácuo é por [...]. III. Em uma garrafa térmica, é mantido vácuo entre as paredes duplas de vidro para evitar que o calor saia ou entre por [....]. Na ordem, os processos de troca de calor utilizados para preencher as lacunas corretamente são: a) condução, convecção e radiação. b) condução, radiação e convecção. c) convecção, condução e radiação. *d) convecção, radiação e condução. 20 (UFLA/MG-2016.1) - ALTERNATIVA: B O calor do Sol chega à Terra pelo processo de a) condução *b) irradiação c) convecção d) transdução (VUNESP/UFSCar-2016.1) - ALTERNATIVA OFICIAL: B Um recipiente cilíndrico de vidro tem área da base relativamente pequena se comparada com sua altura. Ele contém água à temperatura ambiente até quase a sua borda. A seguir, ele é colocado sobre a chama de um fogão, como ilustra a figura. A transmissão do calor através das moléculas da água durante seu aquecimento ocorre apenas por a) condução. *b) convecção. c) irradiação. d) condução e convecção. e) convecção e irradiação. (SENAI/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: B Alguns materiais conduzem rapidamente o calor, por isso são denominados bons condutores térmicos. Outros conduzem mal e, à vista disso, são denominados isolantes térmicos. O quadro a seguir apresenta algumas possibilidades de condutores e isolantes. Condutores de calor Isolantes térmicos 1 Isopor Ar 2 Placa metálica Placa de madeira 3 Vidro Cortiça 4 Lã Metal 5 Cobre Ferro No quadro acima, condutores e isolantes do calor são representados pelos objetos apontados em a) 1. d) 4. *b) 2. e) 5. c) 3. (SENAI/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: D Observe a imagem a seguir. (IF/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: A Observando um refrigerador, a geladeira comum de sua casa, um aluno escreveu as seguintes afirmações: I - A energia na forma de calor que sai dos alimentos chega ao congelador pelo processo de convecção na maior proporção e muito pouco por radiação. II - O congelador está situado na parte superior para receber o ar aquecido pelo calor dos alimentos. III - As camadas que formam as paredes da geladeira são intercaladas por material isolante para evitar a entrada de calor por condução. IV - Os espaços internos são divididos por grades vazadas que facilitam o movimento por convecção das massas do ar quente e frio. As afirmativas corretas são: *a) I, II, III e IV. b) I, II e III, apenas. c) II e IV, apenas. d) II, III e IV, apenas. e) III e IV, apenas. (UFU/MG-2016.1) - ALTERNATIVA: A A emissão de radiação eletromagnética pelos corpos é uma função da temperatura, sendo que corpos em maior temperatura emitem radiação com menor comprimento de onda. Cotidianamente, a humanidade faz vários usos da radiação emitida por corpos em alta temperatura. Um exemplo do que está descrito no trecho acima é a utilização da radiação emitida por *a) lâmpada incandescente na iluminação. b) óleo quente na fritura de alimentos. c) ferro elétrico no alisamento de roupas. d) resistência de chuveiro no aquecimento da água. (UECE-2016.1) - ALTERNATIVA: B Considere duas garrafas idênticas, uma contendo 1 kg de leite e outra contendo 1 kg de água, ambas inicialmente a 15 °C e expostas à temperatura ambiente de 21 °C. A capacidade térmica do leite integral é, aproximadamente, 3,93 kJ·K−1·kg−1 e da água é 4,19 kJ·K−1·kg−1. Considere que a condutividade e a emissividade térmica sejam as mesmas para os dois líquidos. Com base nessas informações, é correto afirmar que, ao atingir o equilíbrio térmico com o ambiente, a) o leite tem calor específico superior ao da água. *b) o leite atinge a temperatura ambiente antes da água. c) a água passa por uma transição de fase antes de atingir a temperatura ambiente. d) o leite tem mais energia térmica armazenada que a água. [email protected] Fonte: adaptado de: Disponível em: <http://www.if.ufrgs.br/~leila/propaga. htm>. Acesso em: 15 maio 2015. Se, após algum tempo, a extremidade oposta à que está sendo aquecida for tocada com os dedos, verifica-se que ela estará a) aquecida, porque a luz emitida pela chama transfere energia de um átomo para o outro, por irradiação. b) na temperatura ambiente, porque o calor produzido pela chama é insuficiente para aquecer toda a barra. c) na temperatura ambiente, porque há perda de energia na forma de luz para o meio externo, por mecanismos de condução. *d) aquecida, porque o calor fornecido pela chama eleva a energia dos átomos no ponto de aquecimento e é transmitido aos demais, por condução. e) na temperatura ambiente, porque ao alcançá-la, o calor produzido pela chama retorna, por convecção, ao ponto onde está sendo aplicado. (UEM/PR-2016.1) - RESPOSTA: SOMA = 05 (01+04) Sobre os processos de propagação do calor, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01) A condução de calor em materiais sólidos ocorre por meio da transferência de energia pela vibração dos átomos. Em geral, materiais que são bons condutores de corrente elétrica também são bons condutores de calor. 02) Em uma câmara fria mantida a −5 ºC, a propagação de calor por condução através de suas paredes, quando a temperatura externa for de 25 ºC, será maior do que quando a temperatura externa for de 40 ºC. 04) Para tornar uma geladeira mais eficiente, diminuindo as perdas térmicas, deve-se distribuir os alimentos nas prateleiras deixando espaços vazios entre eles. Isto facilita o trânsito do ar frio para baixo e do ar quente para cima, em um processo de convecção. 08) O processo de propagação de calor por irradiação ocorre por meio do movimento de massas de ar frio se deslocando para menores altitudes e massas de ar quente se deslocando para maiores altitudes. 16) Uma garrafa térmica é um recipiente de vidro constituído de paredes duplas de vidro, e com vácuo entre essas paredes. As faces internas e externas das paredes são espelhadas. O vácuo entre as paredes de vidro evita a propagação de calor por condução, e as paredes espelhadas evitam a propagação de calor por convecção. 21 (SENAI/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: E Considerando que os diversos materiais conhecidos têm diferentes comportamentos térmicos, leia as seguintes afirmações sobre as propriedades de alguns deles. I. Objetos comuns em cozinhas como panelas, assadeiras e as grades do fogão são feitos de materiais condutores de calor. II. Casacos, cachecóis e cobertores são confeccionados com materiais condutores de calor e, por isto, em dias frios, aquecem o corpo. III. O ar é mistura de diferentes moléculas gasosas que, por estarem muito próximas umas das outras, o tornam um excelente condutor de calor. IV. Enquanto o cabo do ferro de passar roupas é fabricado em material isolante, a base do aparelho deve ser condutora de calor. (UECE-2016.1) - ALTERNATIVA: D A humanidade acaba de chegar ao meio de um caminho considerado sem volta rumo a mudanças climáticas de grande impacto. Um estudo divulgado pelo serviço britânico de meteorologia mostrou que a temperatura média da Terra teve um aumento de 1,02 °C no período correspondente ao início da Revolução Industrial até os dias atuais. É a primeira vez que se registra um aumento dessa magnitude e se rompe o patamar de 1 °C, um flagrante desequilíbrio no planeta. A fonte predominante e a forma de transmissão dessa energia térmica que chega à Terra é, respectivamente, a) o sol e a convecção. b) o efeito estufa e a irradiação. c) o efeito estufa e a circulação atmosférica. *d) o sol e a irradiação. Está correto o que se afirma apenas em a) I e II. b) II e IV. c) III e IV. d) II e III. *e) I e IV. (SENAI/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: C A figura abaixo se refere à questão 47. Fonte: Disponível em: <http://assets.knowledge.allianz.com/img/greenhouse_effect_shutterstock_ah_51986.jpg>. Acesso em: 09 maio 2015. QUESTÃO 47 Sobre o efeito que está representado na figura, é correto afirmar que: a) os peixes e demais seres marinhos, independentemente de sua localização geográfica, não são afetadas de modo significativo por ele. b) os animais que habitam as regiões polares, bem como os recifes de corais, são as espécies menos atingidas. *c) a manutenção da temperatura média do planeta, em torno de 15°C, é um fenômeno natural, relacionado a ele. d) o aumento na ocorrência de grandes tempestades, furacões, tufões ou tornados não tem vínculo com a intensificação dele. e) o uso de combustível fóssil é um fator que não tem nenhuma associação às causas de sua intensificação. (SENAI/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: C Analise as afirmações a seguir. I. Os agasalhos diminuem ou eliminam a sensação de frio porque funcionam como isolantes térmicos, reduzindo a troca de calor do corpo com o ambiente. II. Quando o ar é aquecido, fica menos denso e sobe, deslocando a massa de ar mais fria que, por sua densidade, desce. Esses movimentos formam os ventos, correntes de convecção da atmosfera. III. Pode-se queimar uma folha de papel usando uma lente que concentre os raios solares. Esse fenômeno pode ser explicado devido à transferência de calor por irradiação. IV. Ao colocar uma colher de metal em um copo com água fervente, rapidamente sente-se o cabo da colher esquentar. Isso ocorre graças à transferência de calor por convecção. Estão corretas apenas as afirmações a) II e IV. b) III e IV. *c) I, II e III. d) I, III e IV. e) II, III e IV. [email protected] 22 VESTIBULARES 2016.2 (UFU/MG-2016.2) - ALTERNATIVA: C Em Los Angeles, Estados Unidos, fumaça e outros poluentes atmosféricos constituem o smog, que fica aprisionado sobre a cidade, devido a um fenômeno chamado “Inversão de temperatura”. Isso ocorre quando o ar frio e de baixa altitude, vindo do oceano, é retido sob o ar quente que se move por cima das montanhas, vindo do deserto de Mojave. O fenômeno é representado no esquema a seguir: (SENAI/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: E O barômetro, instrumento usado para determinar a pressão atmosférica, pode ser usado para fazer previsões de mudanças no clima, desde que se saiba que: I. a pressão atmosférica é maior em dias frios. II. a pressão atmosférica é maior em dias quentes. III. o uso desse instrumento deve ser associado ao conhecimento de outras condições atmosféricas para indicar tendências de mudanças. Sobre o uso do barômetro em previsões climáticas, está correto o que se afirma apenas em a) I. b) II. c) III. d) I e II. *e) I e III. HEWITT, P. G. Física Conceitual. 11ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2011. A principal propriedade física do smog, que dificulta sua dispersão, é a) sua umidade relativa. b) seu calor específico. *c) sua densidade. d) seu coeficiente de dilatação volumétrico. (ACAFE/SC-2016.2) - ALTERNATIVA: C Preparar um bom churrasco é uma arte e, em todas as famílias, sempre existe um que se diz bom no preparo. Em algumas casas a quantidade de carne assada é grande e se come no almoço e no jantar. Para manter as carnes aquecidas o dia todo, alguns utilizam uma caixa de isopor revestida de papel alumínio. A figura a seguir mostra, em corte lateral, uma caixa de isopor revestida de alumínio com carnes no seu interior. (UNICEUB/DF-2016.2) - RESPOSTA: 59 E ; 60 C : 61 E A temperatura do ar é o elemento climático que reflete os estados térmicos de frio e calor do ar atmosférico. No que se refere aos fatores responsáveis por sua variação, julgue os itens subsecutivos como CERTO (C) ou ERRADO (E). 59) Quanto maior a altitude, maiores a pressão atmosférica e a retenção de calor. 60) As variações de temperatura do ar são mais acentuadas sobre os continentes do que sobre os oceanos. 61) No globo, a temperatura do ar diminui com a diminuição da latitude. (SENAI/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: E A figura abaixo se refere à questão 51. Considerando o exposto, assinale a alternativa correta que completa as lacunas das frases a seguir. A caixa de isopor funciona como recipiente adiabático. O isopor tenta ______ a troca de calor com o meio por ________ e o alumínio tenta impedir _________. a) impedir - convecção - irradiação do calor b) facilitar - condução - convecção *c) impedir - condução - irradiação do calor d) facilitar - convecção - condução (IF/RS-2016.2) - ALTERNATIVA: E A dinâmica da vida na Terra, os fenômenos físicos naturais e os processos tecnológicos são compreendidos como transformações de energia. Considerando processos que envolvem transformações de energia, analise as afirmativas a seguir. Pelo contexto da charge, deduz-se que a recusa do personagem da direita se deve ao fato de ele estar sem as luvas feitas de material ____ térmico. Por outro lado, materiais como ferro e ____ são reconhecidamente ____ de calor. I - Uma lâmpada incandescente consome mais energia elétrica para produzir a mesma quantidade de luz que uma fluorescente porque emite muita radiação ultravioleta. II - Ao aquecer uma xícara de chá num microondas a energia eletromagnética emitida pelo eletrodoméstico provoca a agitação térmica das partículas aquecendo o conteúdo da xícara. III - A energia proveniente do Sol, além de iluminar, também aquece. O processo de propagação dessa energia, do Sol para a Terra, é chamado de irradiação. IV- A energia eólica, que gera a eletricidade com a força dos ventos, é de origem solar, isto é, os ventos são originados pelo aquecimento desigual da superfície terrestre pelo Sol, que provoca o deslocamento das massas de ar de regiões frias para regiões quentes. Assinale a alternativa que preenche, correta e respectivamente, as lacunas acima. a) isolante – borracha – condutores b) condutor – madeira – isolantes c) condutor – cobre – condutores d) condutor – vidro – isolantes *e) isolante – alumínio – condutores Assinale a alternativa correta. a) Apenas I. b) Apenas I e II. c) Apenas II e IV. d) Apenas I, II e III. *e) Apenas II, III e IV. Fonte: Disponível em: <http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/galerias/imagem/0000002178/0000026198.jpg>. Acesso em: 21 fev. 2015. QUESTÃO 51 [email protected] 23 (UNIFENAS/MG-2016.2) - ALTERNATIVA: 19 D e 20 D ENUNCIADO DAS QUESTÕES 19 E 20 Considere uma placa de metal com as seguintes dimensões: 3 m de comprimento, 2 m de largura e 30 cm de espessura. Sabe-se que sua condutibilidade térmica é de 0,45 unidades no sistema internacional. Tal placa separa duas regiões de temperaturas diferentes, de uma lado 212°F e do outro, 313 K. QUESTÃO 19 Obtenha a variação de temperatura na escala Celsius. a) 101 °C. b) 93 °C. c) 70°C. *d) 60°C. e) 51°C. QUESTÃO 20 Qual foi o fluxo de energia térmica, no sistema internacional, entre as regiões mencionadas? a) 15400. b) 14500. c) 12000. *d) 540. e) Não houve fluxo energético. (IFSUL/RS-2016.2) - ALTERNATIVA: B As formas de propagação do calor ocorrem em diversas situações, tanto na natureza quanto nas atividades humanas. Fenômenos aparentemente muito diferentes são semelhantes quando analisados mais detalhadamente. Assim, a energia emitida pelo Sol que aquece o nosso planeta e a energia emitida pelo magnétron do forno de micro-ondas, que aquece os alimentos colocados em seu interior, são fenômenos que envolvem as forma de propagação do calor. Portanto, afirma-se que as formas de propagação de energia entre o Sol e a Terra e entre o magnétron e os alimentos são, respectivamente: a) convecção e condução. *b) radiação e radiação. c) condução e irradiação. d) convecção e convecção. (PUC/GO-2016.2) - ALTERNATIVA: D No Texto 3 temos a passagem “Desconhece que mudanças climáticas instigam a ira da natureza”. Um dos fenômenos relacionados às mudanças climáticas é o chamado “efeito estufa”. Sobre esse fenômeno, analise os itens a seguir: (PUC/GO-2016.2) - ALTERNATIVA: D No Texto 1, a passagem “Tem dias que a gente parece estar sem controle mental e sensorial” remetenos à temática da percepção sensorial, como a percepção de temperatura dada pelo tato. Em um dia frio, um observador toca uma estaca de madeira e uma estaca de metal e tem a sensação de que o metal parece mais frio que a madeira, embora ambas estejam no mesmo ambiente e, por isso, em equilíbrio térmico. Assim, é correto afirmar que: a) Embora as estacas de metal e de madeira estejam no mesmo ambiente, a estaca de madeira está mais fria, por permitir maior mobilidade de seus átomos. b) A madeira é um isolante elétrico, ao passo que o metal é um condutor e, por essa razão, a estaca de madeira dificulta a propagação do calor, enquanto a de metal facilita. c) Por ser de origem orgânica, a estaca de madeira promove reações químicas exotérmicas que a aquecem. *d) O metal possui maior condutibilidade térmica que a madeira e, dessa forma, quando o observador o toca, ele retira calor de sua mão mais rapidamente do que a madeira. Isso leva à sensação térmica de que a estaca de metal está mais fria. (SENAI/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: A O calor pode ser transmitido por diferentes meios, como mostram as situações a seguir. I. O congelador fica na parte de cima da geladeira, porque o ar quente dos alimentos sobe para ser resfriado e o ar frio desce refrigerando-os por um processo de transmissão do calor por ____. II. Vendedores de picolé têm o hábito de revestirem as caixas de isopor com papel alumínio. Esta medida evita a perda do calor por ____. III. Em uma garrafa térmica, a parte interna é de vidro com paredes duplas, havendo quase vácuo entre elas. Isso dificulta a transmissão de calor por ____. Assinale a alternativa que completa, de forma correta e respectiva, as lacunas. *a) convecção – irradiação – condução b) irradiação – condução – convecção c) condução – irradiação – convecção d) convecção – condução – irradiação e) condução – convecção – irradiação I - O efeito estufa é uma consequência das emissões de CFC (clorofluor-carbono) na atmosfera. II - O efeito estufa é causado pela alta incidência dos raios ultravioleta no Polo Sul da Terra, devido ao buraco da camada de ozônio. III - O efeito estufa é causado pelo aumento da concentração de gases que absorvem a radiação infravermelha, como o dióxido de carbono, o óxido nitroso e o metano, produzidos pela ação antropogênica. IV - Parte da radiação solar que incide na superfície da Terra é absorvida; uma vez aquecida, a Terra emite radiação infravermelha que, em vez de se deslocar para o espaço, é absorvida por determinados gases existentes na atmosfera, o que resulta no seu aquecimento. Com base nas sentenças anteriores, marque a alternativa em que todos os itens estão corretos: a) I e II. b) I e IV. c) II e III *d) III e IV. (VUNESP-LICEU/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: A Hoje, acredita-se que o aumento da emissão de CO2 na atmosfera, devido à queima de combustíveis fósseis, intensifica o efeito estufa e eleva a temperatura média da atmosfera terrestre. Supondo que todo o calor que a atmosfera terrestre recebe seja proveniente da radiação solar, o aumento da sua temperatura média ocorre porque ela está *a) absorvendo mais calor do que perdendo. b) absorvendo menos calor do que perdendo. c) refletindo mais calor do que absorvendo. d) perdendo mais calor do que refletindo. [email protected] 24 TERMOFÍSICA dilatação térmica VESTIBULARES 2016.1 DILATAÇÃO DOS SÓLIDOS (UNICENTRO/PR-2016.1) - ALTERNATIVA: B O Concorde foi um avião supersônico de passageiros, que fez voos comerciais de 1976 até 2003. Essa aeronave voava acima dos 18 000 m de altura a uma velocidade de 2 179 km/h (Mach 2,04). Durante o voo, a estrutura do avião se alongava, chegando a aumentar em 24 cm o seu comprimento. Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o que explica esse fenômeno. a) A velocidade desenvolvida pelo Concorde em cruzeiro, 2,04 vezes maior do que a velocidade do som, não é suficiente para acarretar o aquecimento em sua estrutura metálica durante o voo, porque a temperatura na altura de 18 000 m, em que o Concorde voava, chegava a −70 ºC. Assim, o alongamento deve-se à alteração na sua densidade. *b) A velocidade desenvolvida pelo Concorde em cruzeiro, 2,04 vezes maior do que a velocidade do som, implicava um aquecimento na estrutura do avião durante o voo, devido aos efeitos do atrito aerodinâmico e da compressibilidade do ar, resultando em uma dilatação térmica significativa do avião. c) A altitude alcançada pelo concorde implicava o aquecimento da estrutura do avião durante o voo, devido aos efeitos da gravidade, resultando em uma dilatação térmica significativa do avião. d) A altitude alcançada pelo Concorde implicava um superaquecimento na estrutura do avião durante o voo, devido à maior proximidade do Concorde com o Sol, causando um alongamento do avião. (UFLA/MG-2016.1) - ALTERNATIVA: D Uma placa metálica quadrada de lado igual a 5 m é submetidam a uma variação de temperatura ∆T igual 100°C e tem sua área aumentada em 20%. O coeficiente de dilatação superficial será a) 0,1 × 10 −3 −1 °C . b) 0,2 × 10−3 °C−1. c) 1,0 × 10−3 °C−1. *d) 2,0 × 10−3 °C−1. (UERJ-2016.1) - RESPOSTA: ∆θ = 32,5 ºC FENDA NA PONTE RIO-NITERÓI É UMA JUNTA DE DILATAÇÃO, DIZ CCR De acordo com a CCR, no trecho sobre a Baía de Guanabara, as fendas existem a cada 400 metros, com cerca de 13 cm de abertura. oglobo.com, 10/04/2014. Admita que o material dos blocos que constituem a Ponte Rio-Niterói seja o concreto, cujo coeficiente de dilatação linear é igual a 1 × 10−5 ºC−1. Determine a variação necessária de temperatura para que as duas bordas de uma das fendas citadas na reportagem se unam. (ITA/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: C Um pêndulo simples é composto por uma massa presa a um fio metálico de peso desprezível. A figura registra medidas do tempo T em segundos, para 10 oscilações completas e seguidas do pêndulo ocorridas ao longo das horas do dia, t. Considerando que neste dia houve uma variação térmica total de 20°C, assinale o valor do coeficiente de dilatação térmica do fio deste pêndulo. (IFSUL/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: C Uma chapa de alumínio retangular tem massa de 200 g e uma temperatura inicial de 15 ºC. Sendo o coeficiente de dilatação linear do alumínio igual a 22 × 10−6 ºC−1, calor específico do alumínio igual a 0,217 cal/gºC, largura da chapa 50 cm e altura de 20 cm; se essa barra for aquecida até a temperatura de 60 ºC, a sua superfície final e a quantidade de calor necessário para que esse aumento ocorra serão, respectivamente, a) 1001,980 cm2 e 19500 cal . b) 1002,640 cm2 e 2640 cal . *c) 1001,980 cm2 e 1950 cal . d) 1002,640 cm2 e 26400 cal . (SENAI/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: B Analise as seguintes afirmações, considerando os efeitos do calor em diferentes corpos. I. Pontes e viadutos são construídos em partes que são montadas com uma folga entre si. II. Os trilhos das linhas de trem são montados de modo que fique um espaço entre eles. III. O motor do carro, quando ligado em um dia frio, pode apresentar ruídos incomuns. IV. Ao longo de milhões de anos, as rochas são fragmentadas pela alternância de calor e frio. Em relação às ocorrências relatadas em I, II, III e IV, é correto afirmar que se relacionam ao fenômeno térmico de a) inversão. *b) dilatação. c) condução. d) irradiação. e) convecção. DILATAÇÃO DOS LÍQUIDOS (VUNESP/UEAM-2016.1) - ALTERNATIVA: E Em um experimento, foram colocados em um béquer de vidro graduado 100 cm3 de um líquido à temperatura de 293 K. Aquecendo-se o sistema até 393 K, obteve-se um novo volume do líquido igual a 101,13 cm3. Sendo o coeficiente de dilatação linear do vidro α = 9 × 10 – 6 °C –1, o coeficiente de dilatação térmica real do líquido tem valor, em °C –1, igual a a) 9,0 × 10 – 4. b) 7,2 × 10 – 4. c) 5,6 × 10 – 4. d) 2,8 × 10 – 4. *e) 1,4 × 10 – 4. (VUNESP/FAMECA-2016.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO A figura mostra um termômetro clínico, cuja escala vai de 35 ºC a 42 ºC. (ipemsp.wordpress.com) d) 8 × 10–4 °C–1 a) Quais os valores desses limites de temperatura na escala kelvin? b) Supondo que no termômetro a 35 ºC haja 500 mm3 de mercúrio, cujo coeficiente de dilatação volumétrico é 1,8 × 10–4 /ºC, e que a distância entre as marcas de 35 ºC e 42 ºC seja de 90 mm, calcule a área da seção transversal do tubo capilar cilíndrico, em mm2, entre as marcas das citadas temperaturas, desprezando a dilatação do vidro. e) 10 × 10–4 °C–1 RESPOSTA VUNESP/FAMECA-2016.1: a) 308 K e 315 K b) S = 7,0×10−3 mm2 a) 2 × 10–4 °C–1 b) 4 × 10–4 °C–1 *c) 6 × 10–4 °C–1 [email protected] 25 (UNITAU/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: A Considere um recipiente cilíndrico de diâmetro D, altura H e fechado num dos seus extremos. Esse recipiente é capaz de armazenar um volume de líquido igual a V0L, sendo V0C o volume interno do cilindro. Os valores V0L e V0C são válidos quando o cilindro e o líquido estão à temperatura θ0, sendo que V0L < V0C. O sistema (cilindro + líquido) é aquecido até alcançar uma temperatura θ > θ0 , sem mudança de fase do líquido e nem do cilindro. Após o aumento de temperatura, foi observado que a altura da superfície do líquido permaneceu na mesma marca da escala do cilindro. Sabendo-se que os coeficientes de dilatação linear do líquido e do cilindro são, respectivamente, αL e αC , é CORRETO afirmar que *a) V0L / V0C = αC / αL d) 3 V0LV0C = αC αL b) V0C / V0L = αC / αL e) V0CV0L = αL / (3 αL) c) V0LV0C = 3 αC αL (FEI/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: D A 20,0 ºC, o diâmetro externo de uma roda mede 50,1 cm e o diâmetro interno de um aro metálico mede 50,0 cm. O coeficiente de dilatação linear do metal do aro é 1,00×10−5 ºC−1. Para que o aro se ajuste perfeitamente à roda, deve-se aquecer o aro até a temperatura de: a) 520 ºC b) 500 ºC c) 200 ºC *d) 220 ºC e) 120 ºC (IFSUL/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: B Analise cada uma das afirmativas abaixo, indicando, nos parênteses, se é verdadeira ou falsa, de acordo com o estudo da Calorimetria. ( ) A temperatura de 104 ºF corresponde a 40 ºC. ( ) A dilatação real de um líquido, quando aquecido, representa a dilatação do frasco mais a dilatação aparente do líquido. ( ) A transmissão de calor por convecção promove o movimento das camadas de um líquido ou de ar, sendo que as camadas frias sobem e as camadas quentes descem, devido à diferença de densidade entre elas. ( ) A mudança de fase ocorre sempre que,sob pressão constante, uma substância pura receba ou ceda calor, sem que ocorra variação de temperatura. ( ) A dilatação de uma certa massa de gás perfeito, que sofre uma transformação isobárica, faz com que um aumento de temperatura sobre esse gás provoque um aumento em seu volume. A sequência correta, de cima para baixo, é a) V - V - F - F – V. *b) V - V - F - V – V. c) V - F - F - V – V. d) V - F - V - F – V. DILATAÇÃO DO CORPO OCO (UDESC-2016.1) - ALTERNATIVA: B Uma placa de alumínio com um furo circular no centro foi utilizada para testes de dilatação térmica. Em um dos testes realizados, inseriu-se no furo da placa um cilindro maciço de aço. À temperatura ambiente, o cilindro ficou preso à placa, ajustando-se perfeitamente ao furo, conforme ilustra a figura abaixo. O valor do coeficiente de dilatação do alumínio é, aproximadamente, duas vezes o valor do coeficiente de dilatação térmica do aço. Aquecendo-se o conjunto a 200 °C, é correto afirmar que: a) o cilindro de aço ficará ainda mais fixado à placa de alumínio, pois, o diâmetro do furo da placa diminuirá e o diâmetro do cilindro aumentará. *b) o cilindro de aço soltar-se-á da placa de alumínio, pois, em decorrência do aumento de temperatura, o diâmetro do furo aumentará mais que o diâmetro do cilindro. c) não ocorrerá nenhuma mudança, pois, o conjunto foi submetido à mesma variação de temperatura. d) o cilindro soltar-se-á da placa porque sofrerá uma dilatação linear e, em função da conservação de massa, ocorrerá uma diminuição no diâmetro do cilindro. e) não é possível afirmar o que acontecerá, pois, as dimensões iniciais da placa e do cilindro são desconhecidas. [email protected] 26 VESTIBULARES 2016.2 (MACKENZIE/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: C O gráfico mostra a variação da área lateral de um cilindro metálico em função da temperatura, quando submetido a uma fonte de calor constante. DILATAÇÃO DOS SÓLIDOS (UNIFENAS/MG-2016.2) - ALTERNATIVA: E Recentemente, houve um acidente sob um viaduto situado em avenida nas proximidades do aeroporto de Congonhas, na cidade de São Paulo. Assim, esta ponte de concreto e metal, de 200 metros de comprimento foi aquecida de 25°C para 725°C. Considerando os efeitos de contração e expansão térmica para temperaturas neste intervalo e que o coeficiente de dilatação linear do metal é de 12 × 10−6 °C−1 , qual a variação esperada no comprimento da ponte? a) 9,45 m b) 2,05 m c) 3,03 m d) 0,93 m *e) 1,68 m (VUNESP/CEFSA-2016.2) - ALTERNATIVA: E Um bloco cúbico, feito de ferro, é submetido a certa variação de temperatura sofrendo uma dilatação volumétrica ∆V. Outro bloco cúbico, de mesmas dimensões iniciais das do bloco citado, mas feito de alumínio, é submetido a uma variação de temperatura igual ao dobro da anterior. Sabe-se que o coeficiente de dilatação linear do alumínio é duas vezes maior que o do ferro e que os blocos permanecem no estado sólido durante os processos de aquecimento. Assim, a dilatação volumétrica observada no bloco de alumínio será igual a a) ∆V/2. b) ∆V. c) 2 ∆V. d) 3 ∆V. *e) 4 ∆V. (UNITAU/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: D A figura abaixo representa a vista lateral de uma barra cilíndrica de raio r e comprimento L0 , engastada numa parede no ponto A e encostada numa superfície circular de raio R, ponto B. O coeficiente de dilatação volumétrica da barra é γ e a sua constante elástica é k. A dilatação da superfície circular de raio R é desprezível, em comparação com a dilatação da barra e, além disso, a deformação da barra respeita o limite elástico ao longo de todo o processo de dilatação térmica. Considere o instante em que a temperatura de todo o conjunto for duas vezes a temperatura inicial θ0 , e suponha que a dilatação da barra aconteça somente na direção preferencial, como representado na figura abaixo. O coeficiente de dilatação volumétrica média do material que constitui o cilindro é a) 60,0.10–6 ºC–1 b) 120.10–6 ºC–1 *c) 180.10–6 ºC–1 d) 240.10–6 ºC–1 e) 300.10–6 ºC–1 (UNIFENAS/MG-2016.2) - ALTERNATIVA: C Uma barra metálica de 3 metros foi aquecida de 200 °C, sofrendo uma dilatação de 3 milímetros. Qual o coeficiente de dilatação linear da barra? a) 5.10−4 °C−1 . b) 5.10−5 °C−1 . *c) 5.10−6 °C−1 . d) 5.10−7 °C−1 . e) 5.10−8 °C−1 . (IFSUL/RS-2016.2) - ALTERNATIVA: A Dois termômetros de mercúrio têm reservatórios idênticos e tubos cilíndricos feitos do mesmo vidro, mas apresentam diâmetros diferentes. Quais dos dois termômetros o que pode ser graduado para uma resolução melhor é *a) o termômetro com o tubo de menor diâmetro terá resolução melhor. b) o termômetro com o tubo de maior diâmetro terá melhor resolução. c) o diâmetro do tubo é irrelevante; é apenas o coeficiente de expansão de volume do mercúrio que importa. d) como o vidro é o mesmo o que importa é o coeficiente de expansão linear para o de maior diâmetro. (IFSUL/RS-2016.2) - ALTERNATIVA: C Nos rolamentos de automóveis, são utilizadas algumas pequenas esferas de aço, para facilitar o movimento e minimizar desgastes, conforme representa a figura abaixo. É CORRETO afirmar que a pressão sobre a superfície circular de raio R causada pela dilatação linear da barra é de  γ θ0  kL0 1 +  3   . a) P = π r2 b) P = c) P =  kL0 1 +  γ θ0 L0    . 3 π r2 k L 0 (1 + πr 2 γ θ0 ) . [email protected] *d) P = k L0 γ θ0 π R2 .  γ θ0  k L0 1 +  3   . e) P = π R2 Após certo tempo de funcionamento, a temperatura das esferas aumenta em 300 ºC devido ao atrito. Considere que o volume de uma esfera contida em um rolamento é 1 mm3 e que o coeficiente de dilatação linear do aço é 11 × 10−6 ºC−1. Nas condições propostas acima, conclui-se que a variação do volume e o volume de cada esfera, após o aquecimento em virtude do aquecimento por atrito, são, respectivamente: a) 1,0099 mm3 e 0,0099 mm3. b) 0,0066 mm3 e 1,0066 mm3. *c) 0,0099 mm3 e 1,0099 mm3. d) 1,0066 mm3 e 0,0066 mm3. 27 (IFSUL/RS-2016.2) - ALTERNATIVA: A O pisca-pisca das lanternas dos automóveis é comandado por relés térmicos, conforme esquema da figura abaixo, de modo que fechando-se o circuito com a chave A, a corrente aquece a lâmina bimetálica, provocando, no fim de certo tempo, a abertura do circuito pelo afastamento dos contatos em C. Observe os materiais disponíveis abaixo: Materiais disponíveis Coeficiente de dilatação linear Fe 10 × 10−6 ºC−1 Al 24 × 10−6 ºC−1 Cu 14 × 10−6 ºC−1 Latão 20 × 10−6 ºC−1 Zn 26 × 10−6 ºC−1 O par de metais componentes de uma lâmina que provoca maior afastamento dos contatos com o mesmo aumento de temperatura é *a) metal m = Fe ; metal n = Zn. b) metal m = Latão ; metal n = Al. c) metal m = Al ; metal n = Cu. d) metal m = Zn ; metal n = Al. (CESUPA-2016.2) - ALTERNATIVA: B O fenômeno da dilatação térmica é importante em várias situações práticas, mas as variações de comprimento dos materiais geralmente é bastante pequena. Este fato é refletido nos valores dos coeficientes de dilatação, que são sempre números muito pequenos. Por exemplo, o coeficiente de dilatação linear do cobre é α = 17 × 10−6 ºC−1. Se um fio de cobre de 50 m de comprimento sofrer uma variação de temperatura de 20 ºC, qual será a variação no seu comprimento? a) 3,4 cm. *b) 17 mm. c) 34 mm. d) 1,7 m. (UECE-2016.2) - ALTERNATIVA: A Considerando a unidade de medida de temperatura o grau Celsius, a unidade de medida do coeficiente de dilatação térmica no Sistema Internacional de Unidades é *a) °C−1. b) m × °C−1. c) (m × °C)−1. d) m−1 × °C. (SENAI/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: C A Ciência está presente constantemente em nosso cotidiano. Durante a construção de pontes, por exemplo, através de conhecimentos científicos, os engenheiros sabem que devem deixar pequenas fendas nessas estruturas, com o objetivo de a) aumentar a coesão entre os diferentes materiais. b) evitar a formação de gases e possíveis explosões. *c) permitir a dilatação térmica dos materiais em razão do aumento de temperatura. d) possibilitar o uso de ligas metálicas que unam as estruturas de cimento. e) impedir a contração dos materiais devido às quedas de temperatura. (UNEMAT/MT-2016.2) - ALTERNATIVA: D Uma ponte de aço possui 25 metros de comprimento quando a 12 graus Celsius. Para que não ocorram problemas estruturais que impossibilitariam o trânsito nas pontes metálicas, são instaladas juntas de dilatação. Qual o comprimento da junta de dilatação necessária para evitar problemas estruturais nesta ponte, quando a temperatura atingir 38 graus Celsius? Considere o coeficiente de dilatação linear do aço igual a 11×10−6 ºC−1. a) 7,15 m b) 7150 m c) 3,3 mm *d) 7,15 mm e) 0,01045 m DILATAÇÃO DO CORPO OCO (UNEMAT/MT-2016.2) - ALTERNATIVA: B Marque a alternativa que preenche adequadamente os espaços entre parênteses. Quando uma placa de aço sofre um aumento de temperatura ocorre uma (_____) superficial. Se esta placa tiver um orifício, ele fica com área (_____) como se fosse do/de (____) material. a) Contração/menor/outro. *b) Dilatação/maior/mesmo c) Contração/maior/outro d) Dilatação/menor/mesmo e) Contração/menor/mesmo (UECE-2016.2) - ALTERNATIVA: B Um varal de roupas é construído com um cabo de aço longo, muito fino e flexível. Em dias de calor intenso, há dilatação térmica do cabo. Assim, é correto afirmar que, para uma dada massa presa ao centro do varal, a tensão no cabo de aço a) é maior em um dia quente comparada a um dia frio. *b) é menor em um dia quente comparada a um dia frio. c) não depende do efeito de dilatação térmica. d) depende do efeito de dilatação térmica, mas não depende do valor da massa pendurada. (UECE-2016.2) - ALTERNATIVA: B Um pêndulo de relógio antigo foi construído com um fio metálico muito fino e flexível. Prendeu-se a uma das extremidades do fio uma massa e fixou-se a outra extremidade ao teto. Considerando exclusivamente os efeitos da temperatura ambiente no comprimento do fio, pode-se afirmar corretamente que, com um aumento de temperatura, o período e a frequência do pêndulo a) diminui e aumenta, respectivamente *b) aumenta e diminui, respectivamente c) aumenta e mantém-se constante, respectivamente. d) se mantêm constantes. [email protected] 28 TERMOFÍSICA transformações gasosas VESTIBULARES 2016.1 (UERJ-2016.1) - ALTERNATIVA: D Para descrever o comportamento dos gases ideais em função do volume V, da pressão P e da temperatura T, podem ser utilizadas as seguintes equações: Equação de Clapeyron P×V=n×R×T n – número de mols R – constante dos gases Equação de Boltzmann P×V=N×k×T N – número de moléculas k – constante de Boltzmann De acordo com essas equações, a razão R é aproximadamente k igual a: 1 a) × 10−23 6 Dado: 1 b) × 1023 6 Constante de Avogadro = 6 × 1023 partículas.mol−1 c) 6 × 10−23 *d) 6 × 10 23 (PUC/RJ-2016.1) - ALTERNATIVA: C Um gás inicialmente com pressão P, temperatura T e volume V, se expande a pressão constante até dobrar seu volume. Encontre a temperatura final do gás em função da temperatura inicial. a) 0,5T b) 1T *c) 2T d) 4T e) 5T (PUC/RJ-2016.1) - ALTERNATIVA: A Um gás ideal, incialmente a 300 K e a 1 atm, é aquecido a pressão constante até que seu volume seja o triplo do original. O gás é, então, comprimido de volta ao seu volume inicial, e sua pressão final é de 2 atm. Qual é a temperatura final do gás, em K? *a) 600 b) 300 c) 900 d) 100 e) 450 (VUNESP/UEAM-2016.1) - ALTERNATIVA: C Analise o gráfico. (ENEM-2015) - ALTERNATIVA: D Uma pessoa abre sua geladeira, verifica o que há dentro e depois fecha a porta dessa geladeira. Em seguida, ela tenta abrir a geladeira novamente, mas só consegue fazer isso depois de exercer uma força mais intensa do que a habitual. A dificuldade extra para reabrir a geladeira ocorre porque o (a) a) volume de ar dentro da geladeira diminuiu. b) motor da geladeira está funcionando com potência máxima. c) força exercida pelo ímã fixado na porta da geladeira aumenta. *d) pressão no interior da geladeira está abaixo da pressão externa. e) temperatura no interior da geladeira é inferior ao valor existente antes de ela ser aberta. (VUNESP/UEAM-2016.1) - ALTERNATIVA: D Todo o oxigênio contido em um cilindro de capacidade igual a 30 L, sob pressão de 4,4 bar, foi transferido para um cilindro maior, de capacidade igual a 40 L. Sabendo que a temperatura manteve-se constante, é correto afirmar que a pressão final de oxigênio, em bar, no cilindro maior é, aproximadamente, a) 0,8. *d) 3,3. b) 1,5. e) 4,6. c) 2,4. (UFPR-2016.1) - ALTERNATIVA: B Um cilindro com dilatação térmica desprezível possui volume de 25 litros. Nele estava contido um gás sob pressão de 4 atmosferas e temperatura de 227 ºC. Uma válvula de controle do gás do cilindro foi aberta até que a pressão no cilindro fosse de 1 atm. Verificou-se que, nessa situação, a temperatura do gás e do cilindro era a ambiente e igual a 27 ºC. (Considere que a temperatura de 0 ºC corresponde a 273 K) Assinale a alternativa que apresenta o volume de gás que escapou do cilindro, em litros. a) 11,8. d) 85. *b) 35. e) 241. c) 60. (FUVEST/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: A Uma garrafa tem um cilindro afixado em sua boca, no qual um êmbolo pode se movimentar sem atrito, mantendo constante a massa de ar dentro da garrafa, como ilustra a figura. Inicialmente, o sistema está em equilíbrio à temperatura de 27°C. O volume de ar na garrafa é igual a 600 cm3 e o êmbolo tem uma área transversal igual a 3 cm2. Na condição de equilíbrio, com a pressão atmosférica constante, para cada 1°C de aumento de temperatura do sistema, o êmbolo subirá aproximadamente *a) 0,7 cm b) 14 cm c) 2,1 cm d) 30 cm e) 60 cm Note e adote: 0°C = 273 K Considere o ar da garrafa como um gás ideal. (FEI/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: E Se p, V e T representam a pressão, o volume e a temperatura absoluta de um gás ideal, o gráfico abaixo pode estar representando: Um gás ideal, em seu estado inicial 1, encontra-se a uma pressão PA e volume VA. Ao ser submetido a uma transformação isotérmica, o gás passa para o estado 2, em que PB = 0,8PA. A relação entre os volumes VA e VB é a) VA = VB. b) 4VA = 5VB. *c) 5VA = 4VB. d) 8VA = VB. e) VA = 8VB. [email protected] I. p = f(T) para um gás a volume V constante. II. V = f(T) para um gás a pressão p constante. III. p = f(V) para um gás a temperatura T constante. a) Apenas I está correta. b) Apenas II está correta. c) Apenas III está correta. d) Apenas I e III estão corretas *e) Apenas I e II estão corretas. 29 (ITA/SP-2016.1) - ALTERNATIVA: C Balão com gás Hélio inicialmente a 27°C de temperatura e pressão de 1,0 atm, as mesmas do ar externo, sobe até o topo de uma montanha, quando o gás se resfria a –23°C e sua pressão reduz-se a 0,33 de atm, também as mesmas do ar externo. Considerando invariável a aceleração da gravidade na subida, a razão entre as forças de empuxo que atuam no balão nestas duas posições é a) 0,33. b) 0,40. *c) 1,0. d) 2,5. e) 3,0. (UNCISAL-2016.1) - ALTERNATIVA: D Durante o processo de fabricação de um componente, a pressão de um gás precisa ser reduzida do estado 1 (volume, 0,1 m3; pressão, 32 kPa) para o estado 2, como indica a figura, disponível no manual do fabricante. (VUNESP/FMJ-2016.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Um gás ideal, contido num recipiente dotado de êmbolo móvel, descreve um ciclo térmico ADCBA, como mostra o gráfico. Se a temperatura e o número de mols do gás são mantidos constantes e o volume do gás no estado 2 é 0,8 m3, concluímos, através da a) Lei de Boyle, que a pressão do gás nesse estado é igual a 256 kPa. b) Lei de Charles, que a pressão do gás nesse estado é igual a 256 kPa. c) Lei de Avogrado, que a pressão do gás nesse estado é igual a 4 kPa. *d) Lei dos Gases Ideais, que a pressão do gás nesse estado é igual a 4 kPa. e) Lei de Gay-Lussac, que a pressão do gás nesse estado é igual a 4 kPa. O processo entre A e D e entre C e B são isotérmicos. Com base no gráfico e sabendo que a temperatura em A é 200 K, determine: a) os trechos do ciclo ADCBA onde o processo é isocórico e onde é isobárico. b) o volume do gás ideal no ponto D e a temperatura da isoterma que liga os pontos B e C, em Kelvin. RESPOSTA VUNESP/FMJ-2016.1: a) isocórico → trecho DC e isobárico → trecho BA b) VD = 1,5 L e TCB = 400 K (VUNESP/FAMERP-2016.1) - RESP. NO FINAL DA QUESTÃO Um cilindro de mergulho tem capacidade de 12 L e contém ar comprimido a uma pressão de 200 atm à temperatura de 27 ºC. Acoplado à máscara da mergulhadora, há um regulador que reduz a pressão do ar a 3 atm, para que possa ser aspirado por ela embaixo d’água. Considere o ar dentro do cilindro como um gás ideal, que sua temperatura se mantenha constante e que R = 0,08 atm · L/mol · K. (IFG/GO-2016.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Um gás ideal é transferido para três recipientes iguais, sendo que cada um comporta um mol do gás. Em cada um deles, o volume ocupado é de 50 L à temperatura de 150ºC. No primeiro recipiente, é realizada uma transformação isobárica, sendo a temperatura final de 210ºC. No segundo recipiente, é realizada uma transformação isotérmica, e a pressão final é de 0,345 atm. No terceiro recipiente, é realizada uma transformação isométrica, e a temperatura final é de 218ºC. Deste modo, o volume final nos três recipientes, dado em litros, é, respectivamente Dado: Constante Universal dos Gases R = 0,082 atm.L (mol.K)−1. a) 70; 50; 50. d) 100; 50; 70. b) 50; 70; 100. e) 70; 100; 50. c) 70; 100; 100. OBS.: A resposta oficial é alternativa E. A resposta correta é: 57; 100; 50. (IFNORTE/MG-2016.1) - ALTERNATIVA: C Henrique realizou um experimento com uma bomba de bicicleta, acoplando-a na válvula de um pneu, conforme ilustra a figura abaixo. O tubo da bomba tem comprimento igual a 24 cm e, inicialmente, o seu êmbolo está recuado e a pressão do ar no seu interior vale 1,0 atm. regulador de pressão cilindro de ar comprimido (http://pt.net-diver.org. Adaptado.) Considerando que em um mergulho o ar seja aspirado a uma vazão média de 5 L/min, calcule: a) o número de mols de ar existentes dentro do cilindro no início do mergulho. b) o tempo de duração, em minutos, do ar dentro do cilindro. Expresse os cálculos efetuados. RESPOSTA VUNESP/FAMERP-2016.1: a) n = 100 mols b) ∆t = 160 minutos [email protected] O estudante verificou que é preciso avançar o êmbolo de 8,0 cm para que a válvula do pneumático seja aberta e que, durante o processo, a temperatura do sistema permaneceu praticamente constante. Assinale a alternativa que apresenta corretamente, em atm, o valor da pressão, na câmara de ar, quando a válvula do pneu se abre. a) 0,5 b) 3,2 *c) 1,5 d) 3,0 30 ∆P (UERJ-2016.1) - RESPOSTA: = 3,36% P Um motorista estaciona seu carro completamente fechado sob o Sol. Nesse instante, a temperatura no interior do carro é igual a 25 ºC. Ao retornar, algum tempo depois, verifica que essa temperatura interna é igual a 35 ºC. Considerando o ar como um gás perfeito, calcule a variação percentual da pressão, ∆P , entre os dois momentos, no interior do carro. P (IFSUL/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: B Abaixo temos o diagrama p x V onde estão representadas três transformações que levam um gás ideal do estado inicial (i) para o estado final (f). Considerando o estudo das transformações gasosas, os três processos aos quais o gás é submetido são, respectivamente a) isobárico, isotérmico e isovolumétrico. *b) isovolumétrico, isobárico e isotérmico. c) isotérmico, isobárico e isovolumétrico. d) isovolumétrico, isotérmico e isobárico. (UFRGS/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: B Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. Segundo a Teoria Cinética dos Gases, um gás ideal é constituído de um número enorme de moléculas cujas dimensões são desprezíveis, comparadas às distâncias médias entre elas. As moléculas movem-se continuamente em todas as direções e só há interação quando elas colidem entre si. Nesse modelo de gás ideal, as colisões entre as moléculas são ........ , e a energia cinética total das moléculas ........ . a) elásticas - aumenta *b) elásticas - permanece constante c) elásticas - diminui d) i nelásticas - aumenta e) inelásticas - diminui (UNICAMP/SP-2016.1) - RESPOSTA: a) T1 = 240 K b) P = 90 Pa Os reguladores de pressão são acessórios de segurança fundamentais para reduzir a pressão de gases no interior dos cilindros até que se atinja sua pressão de utilização. Cada tipo de gás possui um regulador específico. a) Tipicamente, gases podem ser armazenados em cilindros a uma pressão interna de P0 = 2,0 × 107 Pa e ser utilizados com uma pressão de saída do regulador de P1 = 1,6 × 107 Pa. Considere um gás ideal mantido em recipiente fechado a uma temperatura inicial de T0 = 300 K. Calcule a temperatura final T1 do gás se ele for submetido isovolumetricamente à variação de pressão dada acima. b) Quando os gases saem dos reguladores para o circuito de utilização, é comum que o fluxo do gás (definido como sendo o volume do gás que atravessa a tubulação por unidade de tempo) seja monitorado através de um instrumento denominado fluxômetro. Considere um tanque cilíndrico com a área da base igual a A = 2,0 m2 que se encontra inicialmente vazio e que será preenchido com gás nitrogênio. Durante o preenchimento, o fluxo de gás que entra no tanque é medido pela posição da esfera sólida preta do fluxômetro, como ilustra a figura ao lado. A escala do fluxômetro é dada em litros/minuto. A medida do fluxo de nitrogênio e sua densidade d = 1,0 kg/m3 permaneceram constantes durante todo o processo de preenchimento, que durou um intervalo de tempo ∆t = 12 h. Após este intervalo de tempo, a válvula do tanque é fechada com certa quantidade de gás nitrogênio em repouso no seu interior. Calcule a pressão exercida pelo gás na base do tanque. Caso necessário, use g = 10 m/s2. [email protected] (UFRGS/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: D Nos gráficos I e II abaixo, p representa a pressão a que certa massa de gás ideal está sujeita, T a sua temperatura e V o volume por ela ocupado. Escolha a alternativa que identifica de forma correta as transformações sofridas por esse gás, representadas, respectivamente, em I e II. a) Isobárica e isocórica. b) Isotérmica e isocórica. c) Isotérmica e isobárica. *d) Isocórica e isobárica. e) Isocórica e isotérmica. (UEM/PR-2016.1) - RESPOSTA: SOMA = 25 (01+08+16) Um determinado gás (considerado ideal) é submetido a um processo de mudança de temperatura. Esse processo consiste em armazenar o gás em um recipiente e colocá-lo em uma câmara com temperatura constante igual a Tc. Durante todo o processo, o gás permanece dentro do recipiente com volume constante e a sua temperatura, t segundos após o início do processo, é dada pela função T(t) = Tc + k∙10−t , onde k é uma constante que depende das condições iniciais do processo. Sobre esse procedimento, assinale o que for correto. 01) Se k > 0 então o processo é de resfriamento do gás. 02) Se k > 0 então a pressão do gás durante o processo aumenta. 04) Se k < 0 então o processo é isobárico. 08) A constante k é a diferença entre a temperatura inicial do gás e a temperatura da câmara. 16) A pressão do gás, t segundos após o início do processo, é representada por uma função da forma P(t) = A + B∙10−t , onde A e B são constantes. (IME/RJ-2016.1) - ALTERNATIVA: C Um êmbolo está conectado a uma haste, a qual está fixada a uma parede. A haste é aquecida, recebendo uma energia de 400 J. A haste se dilata, movimentando o êmbolo que comprime um gás ideal, confinado no reservatório, representado na figura. O gás é comprimido isotermicamente. P − Pi Diante do exposto, o valor da expressão: f é Pf Dados: • pressão final do gás: Pf ; • pressão inicial do gás: Pi ; • capacidade térmica da haste: 4 J/K; • coeficiente de dilatação térmica linear da haste: 0,000001 K−1. a) 0,01 b) 0,001 *c) 0,0001 d) 0,00001 e) 0,000001 31 VESTIBULARES 2016.2 (IFSUL/RS-2016.2) - ALTERNATIVA: C No estudo da termodinâmica dos gases perfeitos, o comportamento do gás é analisado através das suas propriedades macroscópicas, levando em conta as grandezas físicas a ele associadas. Essas grandezas, denominadas variáveis de estado, são: temperatura, volume e pressão. Em geral, quando determinada massa de gás perfeito sofre uma transformação, pelo menos duas dessas grandezas sofrem variações. Analise as seguintes afirmativas referentes às transformações termodinâmicas em um gás perfeito: (FATEC/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: E Aviões a jato, ao voarem em altitudes aproximadas de 25 mil pés, geram rastros chamados de contrails (ou trilhas de condensação), que nada mais são do que os rastros do ar, ejetados das turbinas das aeronaves. I. Quando determinada massa de gás perfeito sofre uma transformação isotérmica, sua pressão é inversamente proporcional ao volume por ele ocupado. II. Quando determinada massa de gás perfeito sofre uma transformação isobárica, seu volume é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta. III. Quando determinada massa de gás perfeito sofre uma transformação isométrica, sua pressão é inversamente proporcional à sua temperatura absoluta. Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s) a) I. b) III. *c) I e II. d) II e III. (SENAI/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: B Na figura a seguir estão representados o mar e os valores assumidos pela pressão atmosférica em diferentes profundidades. Fonte: Disponível em: <http://www.e24h.com.br/files/antenado/images/desvendamos/pressao_atmosferica.jpg>. Acesso em: 19 fev. 2015. Nessas condições, conclui-se que, se um balão fabricado em material flexível, cheio de ar, se deslocar verticalmente, seu volume a) permanecerá inalterado em qualquer profundidade. *b) diminuirá, conforme a profundidade aumenta. c) aumentará, conforme a profundidade aumenta. d) permanecerá inalterado, em qualquer altitude. e) diminuirá nos primeiros metros e depois voltará a se expandir. (CESGRANRIO/RJ-2016.2) - ALTERNATIVA: D Um balão inflável é preenchido com determinado gás a uma temperatura de 15 °C até o balão atingir um raio de 2 cm. O gás no interior do balão é então aquecido. Suponha que o balão permaneça esférico durante o processo e que a pressão do gás não varie. Sabendo que o diâmetro final do balão é 4,2 cm, determine aproximadamente a temperatura do gás nesta situação final. a) 90 ºC *d) 60 °C b) 215 ºC e) 333 ºC c) 273 ºC (UECE-2016.2) - ALTERNATIVA: D Em um gás ideal, a pressão, o volume e a temperatura são relacionados pela equação pV = nRT. Para esse gás, a razão entre a pressão e a temperatura é a) inversamente proporcional à densidade do gás. b) não depende da densidade do gás. c) diretamente proporcional ao quadrado da densidade do gás. *d) diretamente proporcional à densidade do gás. [email protected] <http://tinyurl.com/gol3rq8> Acesso em: 20.03.2016. Original colorido. A formação desses contrails ocorrem devido a) ao choque térmico entre o ar frio (a cerca de –20 °C), que sai da turbina, e o ar à temperatura ambiente (a cerca de 25 °C), atrás da aeronave. b) à rápida sucção das nuvens à frente da aeronave, e à rápida ejeção delas para trás do avião. c) ao gelo seco, despejado no ar pelo acionamento intencional do piloto. d) à rápida sucção de partículas de poeira à frente da aeronave, e à rápida ejeção das mesmas para trás do avião. *e) ao choque térmico entre o ar quente (a cerca de 300 °C), que sai da turbina, e o ar à temperatura muito baixa (a cerca de –25 °C) atrás da aeronave. (UEM/PR-2016.2) - RESPOSTA: SOMA = 16 (16) A lei universal dos gases ideais diz que o volume de um gás varia de maneira diretamente proporcional à temperatura e inversamente proporcional à pressão. Assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01) A equação que relaciona a pressão P, a temperatura T e o voP lume V pode ser escrita como V = k , onde k é uma constante de T proporcionalidade. 02) Um gás submetido a uma pressão de 0,75 N/cm2 na temperatura de 300 K ocupa um volume de 8000 cm3. Portanto a constante de proporcionalidade será igual a 20 N/cm·K. 04) Se T = 300 K, V = 9000 cm3 e k = 30 N/cm·K, a pressão exercida nas paredes do recipiente que contém o gás será de 1 N/cm2. 08) Na lei universal dos gases, a temperatura e a pressão são inversamente proporcionais. 16) O volume de um gás é determinado pelo volume do recipiente que o contém. (USS/RJ-2016.2) - ALTERNATIVA: A Considere o uso de um cilindro contendo gás argônio com volume interno de 50 L, pressão inicial de 180 atm e temperatura de 27 °C, na realização de 100 procedimentos endoscópicos. Após esses procedimentos, que consumiram igual quantidade de massa do gás, a pressão no cilindro passou a 30 atm, permanecendo as mesmas condições iniciais de volume e temperatura. A massa de argônio, em gramas, consumida em cada um dos procedimentos foi igual a: Dados: Constante universal dos gases = 0,08 atm×L×mol−1×K−1 e a Classificação Periódica dos Elementos é fornecida na prova. *a) 125 b) 150 c) 175 d) 200 (UNIGRANRIO/RJ-2016.2) - ALTERNATIVA: B Uma região fechada é formada por paredes rígidas e indeformáveis, contendo em seu interior um gás a uma temperatura de 10°C e sob pressão atmosférica. Para triplicar a pressão no interior da região, até que temperatura o ar deve ser aquecido? a) 849°C d) 273°C *b) 576°C e) 30°C c) 283°C 32 TERMOFÍSICA trabalho da força de pressão VESTIBULARES 2016.1 VESTIBULARES 2016.2 (UCB/DF-2016.2) - ALTERNATIVA: D Uma máquina térmica ideal realiza um ciclo conforme apresentado do gráfico P×V. (PUC/RJ-2016.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Um ciclo termodinâmico, para um mol de um gás monoatômico, consiste em 4 processos: AB → isobárico; BC → isocórico; CD → isobárico; DA → isocórico, representados no diagrama PV da figura. Sabe-se que PA = 3,0×105 Pa, PC = 1,0×105 Pa, VD = 8,3×10−3 m3, VB = 2,0 VA. Considere a constante universal dos gases R = 8,3 J/K.mol. a) Calcule as temperaturas máxima e mínima em que opera o ciclo. b) Calcule o trabalho realizado pelo gás em um ciclo. RESPOSTA PUC/RJ-2016.1: a) Tmáx = TB = 600 K e Tmín = TD = 100 K b) Wtotal = 1,66×103 J (UNESP-2016.1) - RESPOSTA: Fgás = 2,0×103 N e τ ≅ 133,3 J Determinada massa de nitrogênio é armazenada a 27 ºC dentro de um cilindro fechado em sua parte superior por um êmbolo de massa desprezível, sobre o qual está apoiado um corpo de 100 kg. Nessa situação, o êmbolo permanece em repouso a 50 cm de altura em relação à base do cilindro. O gás é, então, aquecido isobaricamente até atingir a temperatura de 67 ºC, de modo que o êmbolo sofre um deslocamento vertical ∆h, em movimento uniforme, devido à expansão do gás. Nesse caso, é correto afirmar que a máquina a) realizou um trabalho líquido de módulo 14,5 J. b) realizou um trabalho líquido de módulo 7 J. c) recebeu um trabalho líquido de módulo 14,5 J. *d) recebeu um trabalho líquido de módulo 7 J. e) realizou um trabalho líquido nulo. (FEI/SP-2016.2) - ALTERNATIVA: B Em uma transformação isométrica, o trabalho realizado sobre um gás é: a) sempre positivo. *b) nulo. c) sempre negativo. d) depende do sentido da transformação. e) depende da temperatura. Desprezando o atrito, adotando g = 10 m/s2 e sabendo que a área do êmbolo é igual a 100 cm2, que a pressão atmosférica local vale 105 N/m2 e considerando o nitrogênio como um gás ideal, calcule o módulo, em N, da força vertical que o gás exerce sobre o êmbolo nesse deslocamento e o trabalho realizado por essa força, em J, nessa transformação. [email protected] 33 TERMOFÍSICA primeira lei da termodinâmica VESTIBULARES 2016.1 (IMT-MAUÁ/SP-2016.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Um gás ideal está contido à pressão de 1,0 atm em um cilindro conforme a figura. Quando a temperatura do gás é de 300 K, o seu volume é de 1,0×10−3 m3. Esse gás é aquecido lentamente, mantendo-se a pressão constante, até que seu volume seja triplicado. No processo de aquecimento, a quantidade de calor recebida pelo gás foi de 300 cal. (ACAFE/SC-2016.1) - QUESTÃO ANULADA A Conservação Seminal é utilizada na medicina com o objeftivo de garantir a fertilidade de homens que irão se submeter a procedimentos que possam prejudicar a sua capacidade fértil [,,,]. Existem também os bancos de sêmen de doadores, [...] que podem ser utilizados em técnicas de reprodução assistida. Um dos tipos de congelamento chamado rápido é realizado em três fases: (1ª) o sêmem é colocado em um freezer a uma temperatura de −20 ºC , (2ª) as amostras são colocadas em suspensão em vapor de nitrogênio líquido onde são resfriadas até alcançar uma temperatura de −80 ºC , (3ª) as amostras são colocadas diretamente em nitrogênio líquido onde ficarão armazenadas a −196 ºC . Fonte: disponível em: http://www.medicinareprodutiva.com.br/congelamento-de-espermatozoides , acesso em: 26 de agosto de 2015. Utilize os dados expostos acima para assinalar a alternativa correta. a) Na fase 1 do congelamento as moléculas dos espermatozóides possuem maior calor do que na fase 3. b) A energia térmica das moléculas dos espermatozóides é menor na fase 1 do congelamento do que na fase 2. c) De acordo com o texto, os espermatozóides são congelados até o zero absoluto que ocorre na fase 3 do congelamento. d) As moléculas do espermatozóide estão em maior vibração na fase 3 do congelamento rápido do que na fase 1. a) Determine a variação da temperatura do gás. b) Considerando a Primeira Lei da Termodinâmica, calcule a variação da energia interna do gás. Dados: 1,0 cal = 4,2 J e 1,0 atm = 1,01×105 Pa. RESPOSTA IMT-MAUÁ/SP-2016.1: a) ∆T = 600 K b) ∆U = 1058 J (UNESP-2016.1) - ALTERNATIVA: B Monte Fuji OBS.: Não tem alternativa correta. Na alternativa B, se trocar “menor” por “maior” ela se torna correta. (UECE-2016.1) - ALTERNATIVA: C De acordo com dados de um fabricante de fogões, uma panela com 2,2 litros de água à temperatura ambiente chega a 90 °C em pouco mais de seis minutos em um fogão elétrico. O mesmo teste foi feito em um fogão convencional, a GLP, sendo necessários 11,5 minutos. Sobre a água aquecida, é correto afirmar que a) adquiriu mais energia térmica no fogão convencional. b) adquiriu mais energia térmica no fogão elétrico. *c) ganha a mesma energia térmica para atingir 90 °C nas duas experiências. d) nos dois experimentos o ganho de energia térmica não depende da variação de temperatura sofrida. (UFES-2016.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Para uma típica máquina a vapor, a pressão p volume V de uma massa de vapor d’água variam de acordo com a figura abaixo. Assuma que o vapor possa ser descrito aproximadamente como um gás ideal. (N/m2) (www.japanican.com) O topo da montanha é gelado porque o ar quente da base da montanha, regiões baixas, vai esfriando à medida que sobe. Ao subir, o ar quente fica sujeito a pressões menores, o que o leva a se expandir rapidamente e, em seguida, a se resfriar, tornando a atmosfera no topo da montanha mais fria que a base. Além disso, o principal aquecedor da atmosfera é a própria superfície da Terra. Ao absorver energia radiante emitida pelo Sol, ela esquenta e emite ondas eletromagnéticas aquecendo o ar ao seu redor. E os raios solares que atingem as regiões altas das montanhas incidem em superfícies que absorvem quantidades menores de radiação, por serem inclinadas em comparação com as superfícies horizontais das regiões baixas. Em grandes altitudes, a quantidade de energia absorvida não é suficiente para aquecer o ar ao seu redor. 5 5 5 (http://super.abril.com.br. Adaptado.) Segundo o texto e conhecimentos de física, o topo da montanha é mais frio que a base devido a) à expansão adiabática sofrida pelo ar quando sobe e ao fato de o ar ser um bom condutor de calor, não retendo energia térmica e esfriando. *b) à expansão adiabática sofrida pelo ar quando sobe e à pouca irradiação recebida da superfície montanhosa próxima a ele. c) à redução da pressão atmosférica com a altitude e ao fato de as superfícies inclinadas das montanhas impedirem a circulação do ar ao seu redor, esfriando-o. d) à transformação isocórica pela qual passa o ar que sobe e à pouca irradiação recebida da superfície montanhosa próxima a ele. e) à expansão isotérmica sofrida pelo ar quando sobe e à ausência do fenômeno da convecção que aqueceria o ar. [email protected] Determine a) qual(is) das transformações indicadas (I: E → F, II: F → G, III: G → H e ocorre(m) sem que a energia interna do gás se altere, e explique seu raciocínio; b) a(s) transformação(ões) em que ocorre aumento de energia interna e seu(s) fator(es) aumento; c) a potência útil, em quilowatt (kW), dessa máquina, se ela executa N = 50 ciclos completos a cada ∆t = 60,0 s. RESPOSTA UFES-2016.1: a) Transformação I (TF = TE). b) Transformação II (UG = 2 UF) e transformação III (UH = 2 UG). c) P = 100 kW 34 (UFPR-2016.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO No diagrama abaixo, são mostradas 10 isotermas, as quais variam de 100 em 100 K, sendo que a mais fria representa a temperatura de 100 K e a mais quente 1 000 K. Um gás evolui segundo um ciclo que inicia no ponto A, indo em seguida até o ponto B, depois C, depois D e, finalmente, retornando ao ponto A. Sabe-se que, ao evoluir de B para C, o gás realizou trabalho de 8 400 J (1 cal = 4,2 J). Com base nessas informações, responda: a) Qual é o trabalho realizado no trajeto AB, em joules? b) Qual é a troca de calor envolvida no trajeto BC, em calorias? c) Qual é o trabalho realizado no trajeto CD? d) Qual é a temperatura do ponto B? e) Qual é a variação da energia interna no trajeto DA? RESPOSTA UFPR-2016.1: a) WAB = 1,25×10−2 J b) QAB = 2 000 cal d) TB = 600 K e) ∆UDA = 0 c) WCD = 0 (UEPG/PR-2016.1) - RESPOSTA: SOMA = 25 (01+08+16) Assinale o que for correto. 01) O calor pode ser considerado como a transferência de energia entre dois corpos que apresentam uma diferença de temperatura. 02) A energia que um sistema absorve sob a forma de calor ou trabalho sempre faz com que sua energia interna aumente. 04) Para que haja a transferência de calor entre dois corpos que possuem temperaturas diferentes é necessário que os corpos estejam em contato físico. 08) Temperatura é uma propriedade que determina se um sistema estará ou não em equilíbrio térmico com outro, representando, pois, uma medida do estado de agitação das partículas deste corpo. 16) O trabalho é também um modo de transferir energia. (IFSUL/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: D No estudo da termodinâmica dos gases perfeitos, são parâmetros básicos as grandezas físicas quantidade de calor (Q), trabalho (W) e energia interna (U) associadas às transformações que um gás perfeito pode sofrer. Analise as seguintes afirmativas referentes às transformações termodinâmicas em um gás perfeito: I. Quando determinada massa de gás perfeito sofre uma transformação adiabática, o trabalho (W) que o sistema troca com o meio externo é nulo. II. Quando determinada massa de gás perfeito sofre uma transformação isotérmica, a variação da energia interna é nula (∆U = 0). III. Quando determinada massa de gás perfeito sofre uma transformação isométrica, a variação da energia interna (∆U) sofrida pelo sistema é igual a quantidade de calor (Q) trocado com o meio externo. Está (ão) correta (s) apenas a(s) afirmativa (s) a) I. b) III. c) I e II. *d) II e III. [email protected] (UEG/GO-2016.1) - ALTERNATIVA: A A energia interna de um gás perfeito (gás ideal) tem dependência somente com a temperatura. O gráfico que melhor qualifica essa dependência é *a) c) b) d) (PUC/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: E Ondas sonoras se propagam longitudinalmente no interior dos gases a partir de sucessivas e rápidas compressões e expansões do fluido. No ar, esses processos podem ser considerados como transformações adiabáticas, principalmente devido à rapidez com que ocorrem e também à baixa condutividade térmica deste meio. Por aproximação, considerando-se que o ar se comporte como um gás ideal, a energia interna de uma determinada massa de ar sofrendo compressão adiabática _________; portanto, o _________ trocado com as vizinhanças da massa de ar seria responsável pela transferência de energia. a) diminuiria – calor b) diminuiria – trabalho c) não variaria – trabalho d) aumentaria – calor *e) aumentaria – trabalho (UECE-2016.1) - ALTERNATIVA: A O combustível acondicionado no interior de um botijão de GLP – gás liquefeito de petróleo – de 13 kg ocupa aproximadamente 15% do espaço no estado gasoso, o restante encontra-se no estado líquido. Estando a fase gasosa e a fase líquida em equilíbrio térmico, é correto afirmar que *a) a fase vapor está a uma pressão igual à fase líquida se desprezarmos as variações de pressão devidas à presença da gravidade. b) a fase vapor está a uma pressão inferior à fase líquida se desprezarmos as variações de pressão devidas à presença da gravidade. c) caso haja um vazamento no botijão, o GLP não troca calor com o ambiente. d) caso haja um vazamento no botijão, o GLP cede calor ao ambiente. (UEM/PR-2016.1) - RESPOSTA: SOMA = 06 (02+04) Dois mols de gás oxigênio (O2) à temperatura de 27 ºC estão confinados em um recipiente ao nível do mar. O recipiente possui um êmbolo de massa igual a 2 quilogramas e área igual a 2×10−4 m2, que pode se deslocar livremente sem atrito. Considerando que o gás apresenta comportamento ideal, assinale o que for correto. Dados: R=8,31 J/mol.K ; 1 atm ≅ 105 N/m2 e g = 10 m/s2. 01) A pressão à qual o gás está submetido é aproximadamente igual a 1×105 N/m2. 02) A altura da extremidade inferior do êmbolo em relação à base do recipiente é de aproximadamente 125 metros. 04) Se o gás O2 fosse substituído pelo gás He, nas mesmas condições descritas, a energia interna do gás He seria menor quando comparada com a energia interna do gás O2. 08) Se o gás receber calor do meio externo, a volume constante, a temperatura e a pressão diminuem. 16) Todas as moléculas de oxigênio contidas no recipiente apresentam a mesma agitação térmica. 35 (IFNORTE/MG-2016.1) - ALTERNATIVA: 17 C e 18 D ATENÇÃO: o texto seguinte apresenta informações referentes às questões 17 e 18. Henrique realizou um experimento com uma bomba de bicicleta, acoplando-a na válvula de um pneu, conforme ilustra a figura abaixo. O tubo da bomba tem comprimento igual a 24 cm e, inicialmente, o seu êmbolo está recuado e a pressão do ar no seu interior vale 1,0 atm. O estudante verificou que é preciso avançar o êmbolo de 8,0 cm para que a válvula do pneumático seja aberta e que, durante o processo, a temperatura do sistema permaneceu praticamente constante. QUESTÃO 17 Assinale a alternativa que apresenta corretamente, em atm, o valor da pressão, na câmara de ar, quando a válvula do pneu se abre. a) 0,5 *c) 1,5 b) 3,2 d) 3,0 (UEM/PR-2016.1) - RESPOSTA: SOMA = 27 (01+02+08+16) Os gases são substâncias presentes em nosso cotidiano em fatos como: a subida de um balão; o murchar, com o tempo, de uma bexiga de aniversário; o aumento da pressão interna de um pneu em dias quentes; a respiração do ser humano; entre outros. Sobre os gases, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01) Em um gás, as moléculas estão em contínuo movimento e separadas entre si por grandes espaços vazios em relação ao tamanho delas. Além disso, o movimento das moléculas se dá em todas as direções e em todos os sentidos. 02) Um gás não possui forma própria. A forma adquirida é a do recipiente que o contém. Quando um gás é confinado em um recipiente, as moléculas do gás colidem continuamente contra as paredes do recipiente. Dessas colisões resulta o que se chama de pressão do gás. 04) Em um gás ideal ou perfeito a pressão é diretamente proporcional ao volume quando a temperatura é constante. 08) Um mol de um gás possui aproximadamente 6,023×1023 moléculas do mesmo. 16) As moléculas constituintes de um gás possuem movimento desordenado. Esse movimento é denominado agitação térmica. Quanto mais intensa é a agitação térmica maior é a energia cinética de cada molécula e, em consequência, maior é a temperatura do gás. QUESTÃO 18 Henrique admitiu que o ar contido no sistema bomba – pneu comportou-se, no experimento que realizou, como um gás ideal e formulou duas conclusões acerca do comportamento físico do sistema: • I – O ar contido no pneu recebeu calor; • II – A energia interna do ar contido no pneu aumentou. Assinale a alternativa correta quanto às conclusões I e II formuladas por Henrique. a) As duas conclusões são verdadeiras. b) Somente a conclusão I é verdadeira. c) Somente a conclusão II é verdadeira. *d) As duas conclusões são falsas. (UNIOESTE/PR-2016.1) - ALTERNATIVA: B Um cilindro fechado, termicamente isolado, é dividido hermeticamente em duas partes por um êmbolo de massa desprezível, inicialmente fixo. Uma mola de constante elástica K e inicialmente com elongação nula (não está comprimida nem distendida) une o êmbolo ao cilindro como mostra a figura (a) abaixo. A parte que contém a mola está preenchida por um gás ideal e a outra parte apresenta vácuo. Quando o êmbolo é solto, ele vagarosamente se desloca para uma posição de equilíbrio como mostrado na figura (b), onde o gás ocupa agora um volume três vezes o valor de seu volume inicial. Desprezando-se o atrito entre o êmbolo e a parede interna do cilindro, assinale a alternativa CORRETA. a) Por ser um sistema termicamente isolado, o gás sofre uma transformação isotérmica. *b) O trabalho realizado pelo gás é armazenado pela mola na forma de energia potencial elástica. c) A temperatura final do gás terá um valor nove (9) vezes maior do que a temperatura inicial do gás. d) A pressão final do gás terá um valor igual à metade da pressão inicial do mesmo. e) A variação da energia interna do gás tem valor positivo. [email protected] 36 VESTIBULARES 2016.2 (UNICEUB/DF-2016.2) - RESPOSTA: 91 E; 92 E; 93 C; 94 E; 95 C (UDESC-2016.2) - ALTERNATIVA: B Com relação à termodinâmica, analise as proposições. I. Todas as substâncias aumentam de volume quando a temperatura delas aumenta. II. Analisando o calor específico de um corpo, pode-se saber como é a taxa de aquecimento ou de resfriamento dele. III. Correntes de convecção são geradas devido à variação de energia interna de um gás em um recipiente fechado. IV. Uma transformação adiabática ocorre sem trocas de energia térmica entre o sistema e o meio externo e, consequentemente, sem variação de temperatura. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. *b) Somente a afirmativa II é verdadeira. c) Somente as afirmativas II, III e IV são verdadeiras. d) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras. e) Somente a afirmativa IV é verdadeira. Considerando a figura acima, que ilustra as transformações sofridas por um gás monoatômico ideal que opera em ciclos, julgue os itens a seguir como CERTO (C) ou ERRADO (E). 91) A variação da energia interna do gás em um ciclo completo é maior que 300 J. (IFNORTE/MG-2016.2) - ALTERNATIVA: C Em um experimento didático, utiliza-se uma seringa, com a extremidade fechada, que contém uma certa quantidade de ar em seu interior. O professor que realiza o experimento puxa, rapidamente, o êmbolo dessa seringa, como mostrado na FIGURA 03. 92) No trecho AB, o gás sofreu uma transformação isobárica. 93) O trabalho realizado em um ciclo completo foi igual a 400 J. 94) No trecho CD, o trabalho realizado pelo gás foi negativo. 95) Nos trechos AB e BC, o gás recebeu calor. (PUC/PR-2016.2) - ALTERNATIVA: D INSTRUÇÃO: Para responder à questão 6, considere as afirmativas sobre as transformações gasosas a que uma amostra de massa constante de um gás ideal pode ser submetida. I. Em uma transformação isotérmica, não ocorre troca de calor entre o gás e o meio externo. II. Em uma transformação isobárica, o volume e a temperatura absoluta do gás são diretamente proporcionais. III. Em uma transformação isométrica, o calor trocado com o gás é integralmente utilizado para variar sua energia interna. FIGURA 03 Disponível em: < http://www.if.usp.br/gref/ >. Modificado. Acesso em: 02 mai 2016. O professor, em seguida, pede aos alunos que indiquem, dentre os gráficos apresentados na FIGURA 04, aquele que representa melhor o comportamento físico do ar no experimento. QUESTÃO 6 Está/Estão correta(s) a(s) afirmativa(s) a) I, apenas. b) II, apenas. c) I e III, apenas. *d) II e III, apenas. e) I, II e III. (UECE-2016.2) - ALTERNATIVA: B O processo de expansão ou compressão de um gás em um curto intervalo de tempo pode representar um processo termodinâmico que se aproxima de um processo adiabático. Como exemplo, podese mencionar a expansão de gases de combustão em um cilindro de motor de automóvel em alta rotação. É correto afirmar que, em um processo adiabático no sistema, a) a temperatura é constante e o trabalho realizado pelo sistema é nulo. *b) não há transferência de calor. c) a pressão e o volume são constantes. d) a energia interna é variável e a pressão é constante. (VUNESP/CEFSA-2016.2) - ALTERNATIVA: D A afirmação comumente usada pelas pessoas ‘Estou com calor’ é, de acordo com a definição científica de calor, a) correta, pois calor é uma forma de energia potencial acumulada nos corpos. b) correta, pois sentir calor implica em não transferir energia térmica para o meio ambiente. c) correta, pois o conceito de calor se confunde com o de energia interna ou térmica. *d) incorreta, pois calor é uma forma de energia em trânsito entre corpos a diferentes temperaturas. e) incorreta, pois calor é uma forma de energia térmica, ou interna, inerente aos seres vivos. [email protected] FIGURA 04 O gráfico correto, nesse caso, é: a) II *c) IV b) III d) I (UECE-2016.2) - ALTERNATIVA: A Um recipiente fechado contém um gás ideal em condições tais que o produto nRT sempre é constante, onde n é o número de moles do gás, T sua temperatura e R a constante universal dos gases perfeitos. Sobre o gás, é correto afirmar que *a) sua energia interna é constante. b) sua pressão pode variar sem que haja variação em seu volume. c) seu volume pode variar sem que haja variação em sua pressão. d) sua pressão é diretamente proporcional ao seu volume. (UEPG/PR-2016.2) - RESPOSTA: SOMA = 10 (02+08) Um gás ideal é mantido sob volume constante. Se a temperatura e a pressão do gás aumentam, assinale o que for correto. 01) A razão entre a temperatura e a pressão deve aumentar. 02) A energia cinética média das moléculas deve aumentar. 04) A distância entre as moléculas do gás deve aumentar. 08) O número de colisões, por unidade de área, entre as moléculas do gás e a parede do recipiente deve aumentar. 37 (UECE-2016.2) - ALTERNATIVA: D Em maio de 2016, dois dos maiores reservatórios de água do Estado do Ceará estavam com níveis inferiores a 9%, tendo como uma das principais causas as elevadas perdas de água por evaporação. Sobre esse processo, é correto afirmar que, durante a evaporação da água, há transferências energéticas com a) ganho de energia interna da fase líquida devido à evaporação. b) realização de trabalho sobre a fase líquida e ganho de energia interna devido à evaporação. c) realização de trabalho pela fase líquida e ganho de energia interna devido à evaporação. *d) perda de energia interna da fase líquida devido à evaporação. ´(UEM/PR-2016.2) - RESPOSTA: SOMA = 29 (01+04+08+16) Um gás monoatômico ideal expande isotermicamente de um estado inicial com pressão Pi , volume Vi e temperatura T para um estado final com pressão Pf , volume Vf e temperatura T. Nessa expansão Vf = 2Vi e o trabalho realizado pelo gás é dado por W = 0,69 RT, sendo R a constante universal dos gases e T a temperatura em Kelvin. Sobre esse processo termodinâmico, é correto afirmar que: 01) A energia interna do gás ideal é expressa por U = (3 2 ) nRT , em que n é o número de mols, R é a constante universal dos gases e T é a temperatura na escala absoluta. 02) A pressão do gás no estado final será o dobro da pressão no estado inicial. 04) A variação da entropia por mol nessa expansão será de 0,69 R . 08) O trabalho realizado na transformação isotérmica é igual à área abaixo da hipérbole no gráfico P versus V. 16) O trabalho realizado pelo gás na expansão isotérmica será igual ao calor que ele absorve obedecendo à primeira Lei da Termodinâmica. [email protected] 38 TERMOFÍSICA (UNICENTRO/PR-2016.1) - ALTERNATIVA: D Leia as afirmativas a seguir, que se referem à descrição de um gráfico que apresenta as 4 etapas do ciclo de funcionamento de uma máquina térmica de Carnot. VESTIBULARES 2016.1 1. O trecho que vai do ponto A para o ponto B corresponde a uma expansão isotérmica, porque a temperatura permanece constante (Tq). Nesse trecho, o sistema retira calor (Q q) de uma fonte quente, realizando trabalho (W). 2. O trecho que vai do ponto B para o ponto C corresponde a uma expansão adiabática, porque não há troca de calor (Q). Nesse trecho, a temperatura do sistema é reduzida de Tq para Tf e o sistema realiza trabalho (W). 3. O trecho que vai do ponto C para o ponto D corresponde a uma compressão isotérmica, porque a temperatura permanece constante (Tf ). Nessse trecho, há transferência de calor (Q f ) para uma fonte fria e o trabalho (W) é realizado sobre o sistema. 4. O trecho que vai do ponto D para o ponto A corresponde a uma compressão adiabática, porque não há troca de calor (Q). Nesse trecho, a temperatura do sistema é aumentada de Tf para Tq e o trabalho (W) é realizado sobre o sistema. segunda lei da termodinâmica (PUC/GO-2016.1) - ALTERNATIVA: B O Texto 2 faz referência a máquinas. Suponha que uma Máquina Térmica de Carnot, com eficiência de 32%, receba a cada ciclo 5 000 joules de energia de uma fornalha a 227 ºC. Com base nessas informações, analise as afirmações a seguir: Adote 0 ºC igual a 273 K. I - O trabalho por ciclo realizado por essa máquina é igual a 1 600 joules. II - A fonte fria que recebe o calor expelido se encontra a 87 ºC. III - Se a fonte fria estivesse a 182 ºC, a eficiência dessa máquina cairia para 9%. IV - Se os ciclos dessa máquina se repetem a uma taxa de 0,25 Hz, então ela produz 300 W de potência útil. Marque a alternativa que apresenta todos os itens corretos: a) I e II. *b) I e III. c) I e IV. d) II e IV. (UDESC-2016.1) - ALTERNATIVA: B Uma máquina a vapor foi projetada para operar entre duas fontes térmicas, a fonte quente e a fonte fria, e para trabalhar segundo o ciclo de Carnot. Sabe-se que a temperatura da fonte quente é de 127 °C e que a máquina retira, a cada ciclo, 600 J desta fonte, alcançando um rendimento máximo igual a 0,25. O trabalho realizado pela máquina, por ciclo, e a temperatura da fonte fria são, respectivamente: a) 240 J e 95 °C *b) 150 J e 27 °C c) 15 J e 95 °C d) 90 J e 27 °C e) 24 J e 0 °C Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, o gráfico que corresponde à descrição dessas 4 fases. a) b) *d) e) (UFES-2016.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Para uma típica máquina a vapor, a pressão p volume V de uma massa de vapor d’água variam de acordo com a figura abaixo. Assuma que o vapor possa ser descrito aproximadamente como um gás ideal. (N/m2) c) 5 5 5 (UNICENTRO/PR-2016.1) - ALTERNATIVA: B Sobre as leis da termodinâmica, considere as afirmativas a seguir. I. Nenhum sistema termodinâmico pode alcançar o zero absoluto. Determine a) qual(is) das transformações indicadas (I: E → F, II: F → G, III: G → H e ocorre(m) sem que a energia interna do gás se altere, e explique seu raciocínio; b) a(s) transformação(ões) em que ocorre aumento de energia interna e seu(s) fator(es) aumento; c) a potência útil, em quilowatt (kW), dessa máquina, se ela executa N = 50 ciclos completos a cada ∆t = 60,0 s. RESPOSTA UFES-2016.1: a) Transformação I (TF = TE). b) Transformação II (UG = 2 UF) e transformação III (UH = 2 UG). c) P = 100 kW [email protected] II. O calor não pode fluir de um corpo à temperatura T para outro corpo à temperatura T’, tal que T < T’. III. A Segunda Lei da Termodinâmica estabelece que dois sistemas em equilíbrio térmico com um terceiro obrigatoriamente estão em equilíbrio térmico entre si. IV. A Primeira Lei da Termodinâmica é uma versão da Lei de Conservação da Energia. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I, II e III são corretas. *b) Somente as afirmativas I, II e IV são corretas. c) Somente as afirmativas I, III e IV são corretas. d) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. 39 Pressão ( P) (UFLA/MG-2016.1) - ALTERNATIVA: B Em 1824, o físico, matemático e engenheiro Nicolas Carnot idealizou uma máquina térmica que proporcionaria um rendimento máximo dessa máquina. O ciclo de Carnot consiste duas transformações adiabáticas alternadas com duas transformações isotérmicas, como mostrado no diagrama PV: Considere: TQ = TR e TT = TS . Volume ( V) É CORRETO afirmar que a curva que vai a) do ponto S para o ponto T representa a transformação adiabática. *b) do ponto Q para o R representa a transformação isotérmica. c) do ponto Q para o R representa a transformação adiabática. d) do ponto Q para o T representa a transformação isotérmica. (UEPG/PR-2016.1) - RESPOSTA: SOMA = 03 (01+02) Um refrigerador é uma máquina termodinâmica que possibilita a conservação dos alimentos por intervalos maiores de tempo. Considerando um refrigerador com coeficiente de desempenho (eficiência) igual a 5, assinale o que for correto. 01) A potência de operação do refrigerador trabalhando a 60 ciclos/s, para retirar 100 J por ciclo do reservatório frio é igual a 1200 W. 02) Em cada ciclo, o refrigerador rejeita 120 J para o meio ambiente. 04) A cada 24 horas de operação, o refrigerador em questão consome 72 kWh de energia elétrica. 08) Pode-se utilizar um refrigerador para resfriar uma sala, mantendo a porta do refrigerador aberta. (UFSM/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: C A eficiência de uma máquina térmica é definida como a razão entre o trabalho útil produzido e a energia recebida como calor de uma fonte quente. Em uma termelétrica, o trabalho útil é aquele convertido em energia elétrica, e o calor é obtido com a queima de combustível. Usando carvão mineral das jazidas do Rio Grande do Sul, com poder calorífico de cerca de 13 MJ/kg, uma usina consome cerca de 2,6 × 106 toneladas de carvão por ano (1 ano 31,536 × 106 s) para gerar uma potência elétrica de 350 M W. A eficiência energética dessa usina é de, aproximadamente, a) 12,5 %. b) 25,0 %. *c) 32,5 %. d) 50,0 %. e) 62,5 %. (UEM/PR-2016.1) - RESPOSTA OFICIAL: SOMA = 12 (04+08) Considerando os princípios da termodinâmica e os conceitos de máquinas térmicas, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01) Uma pessoa coloca um pêndulo para oscilar e não mais toca o mesmo. Com o passar do tempo a altura máxima do pêndulo vai diminuindo. Consequentemente, a energia interna do sistema aumenta, pois o pêndulo absorve a energia cinética perdida. 02) Dois corpos possuem temperaturas diferentes. Se colocarmos estes dois corpos em contato, normalmente, de forma espontânea, a energia térmica do mais quente passará ao mais frio até que ocorra o equilíbrio térmico. Porém, existem situações onde o único efeito é trânsito espontâneo da energia térmica de um corpo mais frio para outro mais quente. 04) No Brasil a maioria dos carros, movidos a álcool ou a gasolina, utilizam motores de combustão interna de quatro tempos, de acordo com o ciclo de Otto. Neste tipo de sistema a energia é fornecida na forma de calor por meio da queima do combustível. 08) Uma geladeira recebe trabalho (por meio da energia elétrica proveniente da rede elétrica) e o usa de modo a retirar energia sob a forma de calor do seu interior, transferindo-a por condução para o exterior. 16) O ciclo de Carnot consiste em duas transformações adiabáticas e duas transformações isotérmicas, irreversíveis. Uma máquina térmica construída utilizando esse ciclo apresenta um menor rendimento quando comparado com uma que trabalha utilizando o ciclo de Otto. (UFRGS/RS-2016.1) - ALTERNATIVA: A Uma máquina térmica, representada na figura abaixo, opera na sua máxima eficiência, extraindo calor de um reservatório em temperatura Tq = 527°C, e liberando calor para um reservatório em temperatura Tf = 327°C. Para realizar um trabalho (W) de 600 J, o calor absorvido deve ser de *a) 2 400 J. b) 1 800 J. c) 1 581 J. d) 967 J. e) 800 J. [email protected] 40 VESTIBULARES 2016.2 (UFU/MG-2016.2) - ALTERNATIVA: C Em um refrigerador, o fluido refrigerante passa por processos termodinâmicos que permitem que o calor seja removido de um ambiente à baixa temperatura e levado para outro de temperatura maior. Nesse processo, ora o trabalho é realizado sobre o fluido refrigerante, ora é ele que realiza trabalho sobre o meio. Esquematicamente, as etapas de tais processos são representadas a seguir. (IFSUL/RS-2016.2) - ALTERNATIVA: A Durante cada ciclo, uma máquina térmica absorve 500 J de calor de um reservatório térmico, realiza trabalho e rejeita 420 J para um reservatório frio. Para cada ciclo, o trabalho realizado e o rendimento da máquina térmica são, respectivamente, iguais a *a) 80 J e 16% b) 420 J e 8% c) 420 J e 84% d) 80 J e 84% Nesse ciclo, ocorrem uma expansão adiabática e uma compressão adiabática, respectivamente, entre: a) 4 e 1; 2 e 3. b) 4 e 1; 1 e 2. *c) 3 e 4; 1 e 2. d) 2 e 3; 3 e 4. (UDESC-2016.2) - ALTERNATIVA: E Analise as proposições em relação às informações sobre os motores a combustão, usados em automóveis. I. Automóveis mais potentes conseguem transformar a maior parte da energia fornecida pelo combustível em trabalho. II. O rendimento máximo de um motor a gasolina está próximo de 30%, mesmo reduzindo as perdas de energia em seu interior – independentemente do fabricante e do modelo do carro. III. O trabalho externo necessário para comprimir a substância de operação nos pistões deve ser maior que o trabalho resultante da expansão dessa substância. IV. É possível reaproveitar a maior parte do calor transferido para a fonte fria para gerar trabalho. V. Ao produzir um movimento ordenado, há um aumento da entropia do ambiente ao redor do automóvel. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. b) Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras. c) Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. *e) Somente as afirmativas II e V são verdadeiras. (UEM/PR-2016.2) - RESPOSTA: SOMA = 29 (01+04+08+16) Um gás monoatômico ideal expande isotermicamente de um estado inicial com pressão Pi , volume Vi e temperatura T para um estado final com pressão Pf , volume Vf e temperatura T. Nessa expansão Vf = 2Vi e o trabalho realizado pelo gás é dado por W = 0,69 RT, sendo R a constante universal dos gases e T a temperatura em Kelvin. Sobre esse processo termodinâmico, é correto afirmar que: 01) A energia interna do gás ideal é expressa por U = (3 2 ) nRT , em que n é o número de mols, R é a constante universal dos gases e T é a temperatura na escala absoluta. 02) A pressão do gás no estado final será o dobro da pressão no estado inicial. 04) A variação da entropia por mol nessa expansão será de 0,69 R . 08) O trabalho realizado na transformação isotérmica é igual à área abaixo da hipérbole no gráfico P versus V. 16) O trabalho realizado pelo gás na expansão isotérmica será igual ao calor que ele absorve obedecendo à primeira Lei da Termodinâmica. [email protected] 41