física termofísica QUESTÕES DE VESTIBULARES 2017.1 (1o semestre) 2017.2 (2o semestre) sumário termômetros e escalas termométricas
VESTIBULARES 2017.1 ..............................................................................................................................2 VESTIBULARES 2017.2 ..............................................................................................................................4
calor sensível
VESTIBULARES 2017.1 ..............................................................................................................................6 VESTIBULARES 2017.2 ..............................................................................................................................8
calor latente
VESTIBULARES 2017.1 .............................................................................................................................10 VESTIBULARES 2017.2 .............................................................................................................................15
sistema termicamente isolado
VESTIBULARES 2017.1 .............................................................................................................................19 VESTIBULARES 2017.2 .............................................................................................................................21
transmissão de calor
VESTIBULARES 2017.1 .............................................................................................................................23 VESTIBULARES 2017.2 .............................................................................................................................27
dilatação térmica
VESTIBULARES 2017.1 .............................................................................................................................28 VESTIBULARES 2017.2 .............................................................................................................................31
transformações gasosas
VESTIBULARES 2017.1 .............................................................................................................................34 VESTIBULARES 2017.2 .............................................................................................................................38
trabalho da força de pressão
VESTIBULARES 2017.1 .............................................................................................................................39 VESTIBULARES 2017.2 .............................................................................................................................39
primeira lei da termodinâmica
VESTIBULARES 2017.1 .............................................................................................................................40 VESTIBULARES 2017.2 .............................................................................................................................42
segunda lei da termodinâmica
VESTIBULARES 2017.1 .............................................................................................................................44 VESTIBULARES 2017.2 .............................................................................................................................46
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TERMOFÍSICA termômetros e escalas termométricas VESTIBULARES 2017.1 (SENAI/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: D Observe a gura abaixo.
(VUNESP/UEA-2017.1) - ALTERNATIVA: D A antiga escala termométrica Réaumur marca 0 ºR para o ponto de fusão do gelo e 80 ºR para o ponto de ebulição da água. Nessa escala, a menor temperatura possível (zero absoluto: –273 ºC) corresponde a, aproximadamente, a) –150 ºR. b) –180 ºR. c) –120 ºR. *d) –220 ºR. e) –80 ºR. (IF/CE-2017.1) - ALTERNATIVA: A Ao longo do ano de 2015, a temperatura média na cidade de Fortaleza foi de 28 °C. Na escala Farenheit, essa temperatura corresponde a *a) 82,4 °F. b) 28 °F. c) 41,2 °F. d) 61,9 °F. e) 103,1 °F.
Fonte: Disponível em:
. Acesso em: 27 out. 2015.
Comparando essas escalas termométricas conclui-se que o valor indicado na escala a) Celsius é 3,5 vezes maior que o da escala Fahrenheit. b) Fahrenheit é 70 vezes maior que o da escala Celsius. c) Celsius é 50 vezes menor que o da escala Fahrenheit. *d) Fahrenheit é 3,5 vezes maior que o da escala Celsius. e) Celsius é 20 vezes menor que o da escala Fahrenheit. (UFPR-2017.1) - ALTERNATIVA: C Vários turistas frequentemente têm tido a oportunidade de viajar para países utilizam aConsiderando-se escala Fahrenheit como referência para medidas da que temperatura. que quando um termômetro graduado na escala Fahrenheit assinala 32 ºF, essa temperatura corresponde ao ponto de gelo, e quando assinala 212 ºF, tratase do ponto de vapor. Em um desses países, um turista observou que um termômetro assinalava temperatura de 74,3 ºF. Assinale a alternativa que apresenta a temperatura, na escala Celsius, correspondente à temperatura observada pelo turista. a) 12,2 ºC. b) 18,7 ºC. *c) 23,5 ºC. d) 30 ºC. e) 33,5 ºC. (CESUPA-2017.1) - ALTERNATIVA: D Um estudante de engenharia resolve construir um termômetro de coluna de mercúrio sabendo que o comprimento da coluna cresce linearmente com a temperatura. Ao graduar o seu termômetro, vericou que a coluna tinha 5 cm de comprimento quando em equilíbrio térmico com gelo em em ebulição. fusão e possuía 10 centímetros contato com oágua Qual seria a altura daquando coluna em de mercúrio deste termômetro em temperatura ambiente de 30 ºC ? a) 5,5 cm b) 4,0 cm c) 9,5 cm *d) 6,5 cm (VUNESP/CEFSA-2017.1) - ALTERNATIVA: C Durante a realização dos jogos olímpicos e paraolímpicos,a temperatura na cidade do Rio de Janeiro raramenteultrapassou a marca dos 25 ºC, tornando bastante propício o clima para a realização dos jogos em estádios e arenas abertos. Nos dias em que essa temperatura foi alcançada, atletas britânicos, canadenses e norte-americanos, acostumados com a escala Fahrenheit, devem ter lido em seus termômetros o valor a) 68 ºF. b) 72 ºF. *c) 77 ºF. d) 86 ºF. e) 92 ºF. [email protected]
((IF/PE-2017.1) - ALTERNATIVA: C Pernambuco registrou, em 2015, um recorde na temperatura após dezessete anos. O estado atingiu a média máxima de 31°C, segundo a Agência Pernambucana de Águas e Clima (APAC). A falta de chuvas desse ano só foi pior em 1998 – quando foi registrada a pior seca dos últimos 50 anos, provocada pelo fenômeno “El Niño”, que reduziu a níveis críticos os reservatórios e impôs o racionamento de água. Novembro foi o mês mais quente de 2015, aponta a APAC. Dos municípios que atingiram as temperaturas mais altas esse ano, Águas Belas, no Agreste, aparece em primeiro lugar com média máxima de 42°C (Fonte: g1.com.br). Utilizando o quadro abaixo, que relaciona as temperaturas em °C (graus Celsius), °F (Fahrenheit) e K (Kelvin), podemos mostrar que as temperaturas médias máximas, expressas emrespectivamente, K, para Pernambuco e para Águas Belas, ambas em 2015, foram,
a) 300 e 317. b) 273 e 373. *c) 304 e 315. d) 242 e 232. e) 245 e 302. (UCB/DF-2017.1) - ALTERNATIVA: D Em novembro de 2005, foi registrada uma das maiores temperaturas do Brasil. A temperatura chegou a, aproximadamente, 45 ºC na cidade de Bom Jesus do Piaui. Convertendo essa temperatura para graus Fahrenheit (ºF), obtém-se a) 81 ºF. b) 90 ºF. c) 100 ºF. *d) 113 ºF e) 126 ºF. (IF/CE-2017.1) - ALTERNATIVA: E Ao assistir um lme no cinema, você percebe um termômetro de rua marcando o valor 68 °F, o que corresponde a uma medida na escala Fahrenheit. O valor dessa temperatura medida na escala Celcius é de: a) 0 °C. b) 293 °C. c) 32 °C. d) – 205 °C. *e) 20 °C. 2
(PUC/PR-2017.1) - ALTERNATIVA: B As medidas de temperatura atualmente são tipicamente aferidas nas escalas Celsius, Fahrenheit e Kelvin (unidade do SI). No entanto, muitas outras escalas já foram utilizadas no passado. Um desses exemplos é a escala de temperatura Reamur, muito utilizada na França, Alemanha e também na Rússia por volta de 1790. Reamur adotou como pontos xos o 0 ºR para o ponto de congelamento da água e 80 ºR para o ponto de vapor da água. Registros históricos da campanha do exército de Napoleão na invasão da França à Rússia mostram as temperaturas aferidas em graus Reamur. Em certo momento da expedição, a temperatura medida foi de –12 ºR, o que corresponde a uma temperatura, em graus Celsius, de a) –8,0. *b) –15. c) –25.
(IFSUL/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: D Ao atender um paciente, um médico verica que, entre outros problemas, ele está com temperatura de 37,5 ºC e deixa-o em observação no posto de saúde. Depois de uma hora, examina-o novamente, medindo a temperatura e observa que ela aumentou 2 ºC. O valor dessa variação de temperatura, na escala Fahrenheit, e a temperatura nal, na escala Kelvin, são respectivamente iguais a a) 3,6 ºF e 233,5 K. b) 35,6 ºF e 312,5 K. c) 35,6 ºF e 233,5 K. *d) 3,6 ºF e 312,5 K.
d) –32. e) –40.
temperaturas de fusão do gelo e de ebulição da água.
(SENAI/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: D A maior e a menor temperatura nas escalas termométricas a seguir são chamadas de pontos xos e correspondem, respectivamente, às
(UFRN/TEC-2017.1) - ALTERNATIVA: D O aquecimento global é denido pelo aumento da temperatura média de nosso planeta. Apesar de algumas vertentes de cientistas discordarem, o maior agente para a aceleração do aquecimento global é o homem, com seus modos de produção. A principal causa desse problema que afeta todo o planeta é a intensicação do efeito estufa nos grandes centros urbanos, motivada pela aceleração da produção industrial. Segundo a Conferência do Clima em Paris, realizada no ano de 2015, a temperatura média do planeta é de 57,2 ºF, e, no nal deste século, essa temperatura será de 64,4 ºF. Sabendo que a escala de conversão de temperaturas é expressa por TC TF ‒ 32 , = 5 9 em que TC e T F são as temperaturas medidas em Celsius e Fahrenheit respectivamente, essa variação da temperatura, registrada na escala Celsius, será de a) 10 ºC. b) 7,2 ºC. c) 2 ºC. *d) 4 ºC. (ETEC/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: B Os centros urbanos possuem um problema crônico de aquecimento denominado ilha de calor. A cor cinza do concreto e a cor vermelha das telhas de barro nos telhados contribuem para esse fenômeno. O adensamento de edicações em uma cidade implica diretamente no aquecimento. Isso acarreta desperdício de energia, devido ao uso de ar condicionado e ventiladores. Um estudo realizado por uma ONG aponta que é possível diminuir a temperatura do interior das construções. Para tanto, sugere que todas as edicações pintem seus telhados de cor branca, integrando a campanha chamada “One Degree Less” (“Um grau a menos”). O título da campanha, “Um grau a menos”, pode ser ambíguo para algum desavisado, uma vez que a escala termométrica utilizada não
Fonte: Disponível em: . Acesso em: 27 out. 2015.
Se o intervalo entre essas temperaturas for dividido, de modo que cada divisão corresponda a um grau, é correto armar que a) a escala Celsius será dividida em 5 partes iguais. b) a escala Fahrenheit será dividida em 3 partes iguais. c) a escala Kelvin será dividida em 2 partes iguais. *d) a escala Fahrenheit será divida em 180 partes iguais. e) as escalas Celsius e Kelvin serão divididas em 373 partes iguais.
édemencionada. global, são consideradas três unidades temperatura:Em graucaráter Celsius (ºC), grau Fahrenheit (ºF) e kelvin (K). A relação entre as variações de temperaturas nas três escalas é feita por meio das expressões:
Dt K = Dt C Dt C Dt F = 5 9
em que: Dt K é a variação da temperatura em kelvin. Dt C é a variação da temperatura em Celsius. Dt F é a variação da temperatura em Fahrenheit.
Na campanha, a expressão “Um grau a menos” signica que a temperatura do telhado sofrerá variação de 1 grau, como por exemplo, de 30 ºC para 29 ºC. Considerando-se que o 1 grau a menos, da campanha, corresponde a 1 ºC, essa variação de temperatura equivale a variação de a) 1 ºF. *b) 1 K. c) 0,9 ºF. d) 32 ºF. e) 273 K. [email protected]
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VESTIBULARES 2017.2 (SENAI/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: D Cada um dos termômetros a seguir representa uma das escalas termométricas mais utilizadas no mundo.
(UNIFENAS/MG-2017.2) - ALTERNATIVA: D Analisando as assertivas a seguir, dê a soma dos valores corretos. 1. A única escala de temperatura que não tem valores negativos é a Kelvin. 2. Ao contrário de Celsius e Fahrenheit, as temperaturas descritas em Kelvin não vêm acompanhadas de “graus” antes. Pois se trata de uma escala absoluta. 4. A temperatura mais baixa possível é 0 K, também conhecida como “zero absoluto”. Sabe-se que a temperatura média do universo é de 3 K. 8. É possível descobrir uma temperatura em Kelvin, a partir da escala em Celsius, somando-se 273. a) 3. b) 6. c) 12. *d) 14. e) 15. (UNIFENAS/MG-2017.2) - ALTERNATIVA: A Analise as assertivas a seguir e marque V para verdadeiro e F para falso.
Fonte: Disponível em: . Acesso em: 15 fev. 2016.
Nas escalas Fahrenheit (°F) e Kelvin (K) os valores que correspondem à temperatura de 15 graus Celsius (°C) são, respectivamente, a) 60°F e 288 K. b) 59°F e 273 K. c) 60°F e 273 K. *d) 59°F e 288 K. e) 59°F e 298 K. (UFU/MG-2017.2) - ALTERNATIVA: C Um estudante monta um dispositivo termométrico utilizando uma câmara, contendo um gás, e um tubo capilar, em formato de “U”, cheio de mercúrio, conforme mostra a gura. O tubo é aberto em uma das suas extremidades, que está em contato com a atmosfera.
● A temperatura do ar é medida com um termômetro de mercúrio, pois este é líquido à temperatura ambiente, que usa o princípio da dilatação térmica. Quando a temperatura aumenta, o mercúrio se expande e sobe no tubo do termômetro. ● A escala Celsius é usada na maioria do países. Nessa escala, a água congela a 0º e ferve a 100º, estando ao nível do mar. ● Na escala Fahrenheit, adotada, por exemplo, nos Estados Unidos, 32º é o ponto em que a água congela e 212º a medida em que ferve, sob pressão de 1 atm. ● Para converter os graus da escala Fahrenheit em Celsius, subtraia deles 32 e divida o resultado por 1,8. Para fazer a operação inversa (Celsius para Fahrenheit), multiplique por 1,8 e some 32 ao resultado. A única escala de temperatura que não tem valores negativos é a● Kelvin. *a) V – V – V –V – F. b) F –F – F - F – F . c) V –F – V –V – F. d) V – V – F –V – F. e) V – V – V –F – F. (IF/CE-2017.2) - ALTERNATIVA: A É correto armar-se que *a) calor é energia térmica em trânsito, uindo espontaneamente da região de maior temperatura para a de menor temperatura. b) dois corpos estão em equilíbrio térmico quando possuem quantidades iguais de energia térmica. c) o calor sempre ui da região de menor temperatura para a de maior temperatura. d) calor e energia térmica são a mesma coisa, podendo sempre ser usado tanto um termo quanto o outro. e) um corpo somente possui temperatura maior que a de um outro quando sua quantidade de energia térmica também é maior que a do outro.
Inicialmente a câmara é imersa em um recipiente contendo água e gelo em fusão, sendo a medida da altura h da coluna de mercúrio (gura) de 2cm. Em um segundo momento, a câmara é imersa em água em ebulição e a medida da altura h da coluna de mercúrio passa a ser de 27cm. O estudante, a partir dos dados obtidos, monta uma equação que permite determinar a temperatura do gás no interior da câmara (θ), em graus Celsius, a partir da altura h em centímetros. (Considere a temperatura de fusão do gelo 0°C e a de ebulição da água 100°C). Assinale a alternativa que apresenta a equação criada pelo estudante. a) θ = 2h 27h b) θ = 2 *c) θ = 4h – 8 d) θ = 5h 2 – 20 [email protected]
(UECE-2017.2) - ALTERNATIVA: B Considere o enunciado de uma lei da termodinâmica, que diz “se dois corpos estiverem em equilíbrio térmico com um terceiro, estarão em equilíbrio térmico entre si”. Assim, é correto armar que no equilíbrio térmico a) os três corpos devem estar em temperaturas distintas. *b) não há uxo de calor entre os três corpos. c) os três corpos necessariamente têm a mesma energia interna. d) há sempre uxo de calor entre os três corpos. (IF/CE-2017.2) - ALTERNATIVA: A Um turista brasileiro, ao descer no aeroporto de Chicago (EUA), observou um termômetro marcando a temperatura local (68 ºF). Fazendo algumas contas, ele vericou que essa temperatura era igual à de São Paulo, quando embarcara. A temperatura de São Paulo, em graus Celsius (ºC), no momento do embarque do turista era igual a *a) 20. d) 35. b) 15. e) 30. c) 25. 4
(MACKENZIE/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: C Uma escala termométrica A adota para a temperatura da água em ebulição à pressão normal, de 70ºA, e para a temperatura de fusão do gelo à pressão normal, de 20ºA. Outra escala termométrica B adota para a temperatura da água em ebulição à pressão normal, de 90ºB, e para a temperatura de fusão do gelo à pressão normal, de 10ºB. A expressão que relaciona a temperatura das escalas A(θA) e B(θB) é a) θB = 2,6.θA − 42 b) θB = 2,6.θA − 22 *c) θB =1,6.θA − 22 d) θA =1,6.θB + 22 e) θA =1,6.θB + 42 (IF/PE-2017.2) - ALTERNATIVA: E Para medirmos a temperatura de um objeto, utilizamos principalmente 3 escalas termométricas: Celsius (ºC), Fahrenheit (ºF) e Kelvin (K). A relação entre elas pode ser vista no quadro abaixo.
Utilizando a escala como referência, podemos dizer que 0 ºC e 50 ºC equivalem, em Kelvin, a a) 212 e 273. b) 273 e 373. c) 212 d) 273 ee 32. 37. *e) 273 e 323. (UEM/PR-2017.2) - RESPOSTA: SOMA = 13 (01+04+08) Durante uma expedição, um pesquisador e sua equipe montaram acampamento em uma região deserta. Dentre seus equipamentos, havia termômetros graduados nas escalas R e S, mas nenhum termômetro na escala Celsius. Sabendo que 25 ºR e 15 ºS correspondem a 0 ºC e que 35 ºR e 45 ºS correspondem a 80 ºC e 90 ºC, respectivamente, assinale o que for correto. 01) 22,5 ºS correspondem a 22,5 ºC. 02) 27,2 ºR correspondem a 27,2 ºC. 04) Aos 48,0 ºC, os termômetros na escala R e os na escala S registraram valores numericamente iguais. 08) Se a temperatura corporal de um dos membros da equipe chegou a 28,0 ºS, então sua temperatura estava acima da temperatura normal para o corpo humano. 16) 20,0 ºC correspondem a 31,5 ºR.
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TERMOFÍSICA calor sensível VESTIBULARES 2017.1 (UFU-ESTES/MG-2017.1) - ALTERNATIVA: A Qual é o calor mínimo necessário para derreter 0,20 kg de ouro que está inicialmente a 25 °C? Considere o calor especíco do ouro como 0,032 cal/g.°C, a temperatura de fusão do ouro como 1 065 °C e o calor latente de fusão como 15 cal/g. *a) 9656 cal. b) 9,656 cal. c) 6656 cal. d) 6,656 cal. (UNICEUB/DF-2017.1) - RESPOSTA: 87 E; 88 C; 89 C A temperatura corporal de um adulto de 70 kg de massa corporal, que apresentou quadro febril, elevou-se de 36,5 °C para 40 °C. Nessa situação, sabendo que o calor especíco da água é de 1 cal/g·°C, e considerando que a massa corporal de um ser humano adulto seja composta basicamente de 60% de água, julgue os itens que se seguem como CERTO (C) ou ERRADO (E). 87. Em consequência da elevação de temperatura pelo quadro febril, a variação da energia térmica da água contida no corpo do adulto em questão é superior 150 kcal. 88. A evaporação do suor produzido por um adulto no estado febril atua como regulador térmico do corpo. 89. A variação entre as duas temperaturas citadas, se aferida por um termômetro graduado na escala Fahrenheit, seria superior a 6 °F.
(VUNESP/CEFSA-2017.1) - ALTERNATIVA: Um bloco cúbico, como o da gura, de ferro Emaciço, homogêneo, sofre uma dilatação volumétrica DV ao receber determinada quantidade de calor Q, sem mudar de estado físico.
Se recebesse o dobro de calor (2Q), sem mudar de estado físico também, sua dilatação volumétrica seria DV’ igual a a) DV. b) (DV)2. c) 2( DV)2. d) (DV)3. *e) 2 DV. (FUVEST/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: C No início do século XX, Pierre Curie e colaboradores, em uma experiência para determinar características do recém-descoberto elemento químico rádio, colocaram uma pequena quantidade desse material em um calorímetro e vericaram que 1,30 grama de água líquida ia do ponto de congelamento ao ponto de ebulição em uma hora. A potência média liberada pelo rádio nesse período de tempo foi, aproximadamente, a) 0,06 W. b) 0,10 W. *c) 0,14 W. d) 0,18 W. e) 0,22 W.
(ENEM-2016) - ALTERNATIVA: C Durante a primeira fase do projeto de uma usina de geração de energia elétrica, os engenheiros da equipe de avaliação de impactos ambientais procuram saber se esse projeto esta de acordo com as normas ambientais. A nova planta estará localizada a beira de um rio, cuja temperatura média da água é de 25°C, e usará a sua água somente para refrigeração. 0 projeto pretende que a usina opere com 1,0 MW de potência elétrica e, em razão de restrições técnicas, o dobro dessa potência será dissipada por seu sistema de arrefecimento, na forma de calor. Para atender a resolução número 430, de 13 de maio de 2011, do Conselho Nacional do Meio Ambiente, com uma ampla margem de segurança, os engenheiros determinaram que a água só poderá ser devolvida ao rio com um aumento de temperatura de, no máximo, 3°C em relação à temperatura da água do rio captada pelo sistema de arrefecimento. Considere o calor especíco da água igual a 4 kJ/(kg°C). Para atender essa determinação, o valor mínimo do uxo de água, em kg/s, para a refrigeração da usina deve ser mais próximo de a) 42. b) 84. *c) 167. d) 250. e) 500. (UNIFENAS/MG-2017.1) - ALTERNATIVA: 19 E e 20 B ENUNCIADO DAS QUESTÕES 19 E 20 Um forno elétrico opera na voltagem de 200 Volts, sendo percorrido por corrente elétrica de 5,0 A. Colocou-se neste forno 200 g de água à temperatura de 20 °C. Admita que toda energia do forno seja utilizada para aquecer a água. Desta forma, não haverá perda de para o meio. Adote 1,0 cal = 4,0 J e que o calor especíco sensível da água seja 1 cal.g−1.°C−1. QUESTÃO 19 Qual a energia necessária para elevar a temperatura da água a 1001600 °C? cal. a) b) 16000 J. c) 640 cal. d) 6400 J. *e) 6,4.104 J. QUESTÃO 20 Em quanto tempo esta temperatura será atingida? a) 6,4 s. *b) 64 s. c) 46 s. d) 1 minuto. e) 2 minutos. (UNIGRANRIO/RJ-2017.1) - ALTERNATIVA: B Duas amostras de massas iguais, uma de ferro e uma de alumínio, recebem a mesma quantidade de calor Q. Sabendo que o calor especíco do ferro vale 0,11 cal/g·ºC, que o calor especíco do alu mínio vale 0,22 cal/g·ºC e que a temperatura da amostra do ferro se elevou em 200 ºC após receber a quantidade de calor Q, qual foi a variação da temperatura da amostra de alumínio após receber a mesma quantidade de calor Q? a) 50 ºC *b) 100 ºC c) 150 ºC d) 200 ºC e) 250 ºC (UERJ-2017.1) - RESPOSTA: P = 1 000 cal/s e Q = 1,5 L/min Em uma cozinha industrial, foi instalada uma torneira elétrica com potência de 4 000 W. A temperatura da água na entrada dessa torneira é de 20 ºC e, na saída, de 60 ºC.
Note e adote: Calor especíco da água: 1 cal/(g.°C) 1 cal = 4 J Temperatura de congelamento da água: 0°C Temperatura de ebulição da água: 100°C Considere que toda a energia emitida pelo rádio foi
Dados: ● Calor especíco da água = 1,0 cal/gºC ● 1 cal = 4,0 J ● 1 litro de água → 1000 g
absorvida pela água e empregada exclusivamente para elevar sua temperatura.
Determine a potência térmica da torneira, em cal/s, e sua vazão, em L/min.
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(UFSC-2017.1) - SOMA = 11 (01+02+08) O chocolate é um dos alimentos mais apreciados da culinária mundial. Além da contribuição ao paladar, deixando qualquer receita mais saborosa, creditam-se a ele ainda vantagens psicológicas, como a melhora do estado de humor. Para que o chocolate obtenha características de qualidade – como dureza e quebra à temperatura ambiente, rápida e completa fusão na boca, brilho e rápido desprendimento de aroma e sabor quando consumido –, necessita passar por um processo denominado temperagem. O processo de temperagem do chocolate é basicamente uma cristalização controlada em que, por meio de tratamentos térmicos e mecânicos, se produz no chocolate uma parcela especíca de cristais na forma mais estável. Na gura abaixo, é apresentada a curva de cristalização de uma massa m de chocolate ao leite, com três níveis bem denidos, nas temperaturas 45 ºC, 27 ºC e 29 ºC. Desconsiderar o calor latente do chocolate.
(CEFET/MG-2017.1) - QUESTÃO ANULADA Um aquecedor possui uma potência útil constante de 500 W. O tempo gasto para esse aquecedor elevar a 50 ºC a temperatura de uma panela de ferro de 1,0 kg e calor especíco c = 460 J/kg.K, admitindo-se que ela absorva todo o calor transmitido é de a) 12 s. b) 23 s. c) 46 s. d) 54 s. OBS.: No enunciado se trocar “elevar a 50ºC ” por “elevar de 50ºC ” a resposta da questão será alternativa C. (UNIMONTES/MG-2017.1) - ALTERNATIVA: B Um ltro refrigerado possui um reservatório com potência de resfriamento líquido (que efetivamente troca calor) de 400 W. O tempo (em segundos) o ltro deve ambiente funcionar (25 paraºC) diminuir a temperatura de 3 L de águaque à temperatura para 15 ºC é de: a) 240. Dados: cágua = 4,2 kJ/kg.K *b) 315. c) 425. ρpágua = 1 g/cm3 d) 600.
Com base no gráco e nos dados acima, é correto armar que: 01) esse tipo de gráco permite obter uma expressão para os va lores da razão entre a potência de transmissão de calor e o calor especíco de uma substância. 02) no intervalo de temperatura de 45 ºC até 27 ºC, o chocolate cede calor para o meio. 04. no terceiro nível, pode-se interpretar que o chocolate não cede nem recebe calor do meio. 08. o gráco mostra que o chocolate é aquecido até a temperatura de 45 ºC, depois resfriado até a temperatura de 27 ºC e novamente aquecido até alcançar a temperatura de 29 ºC. (UNCISAL-2017.1) - ALTERNATIVA: E Os oceanos e a atmosfera são considerados reservatórios térmicos naturais: para variar sua temperatura é preciso uma quantidade muito grande de calor. Por conta disso, eles são os principais responsáveis por manter as variações de temperatura no planeta mais amenas e suportáveis para a vida. Na superfície da Lua, por exemplo, onde não existem oceanos e a atmosfera é extremamente rarefeita, a temperatura em sua superfície varia de –173,1 ºC a 116,9 ºC. Qual característica física dos oceanos e da atmosfera possibilita essa propriedade? a) Calor latente elevado. b) Ponto de ebulição alto. c) Condução térmica baixa. d) Calor especíco elevado. *e) Capacidade térmica elevada. (FPS/PE-2017.1) - ALTERNATIVA: C Um paciente recebe um tratamento terapêutico térmico em um braço. O tratamento é realizado utilizando uma pequena manta térmica elétrica com potência P = 20 W. Considere que o calor especíco médio do braço é c = 2,0 J/(g·°C), que a massa da parte do braço tratada é m = 0,90 kg e que o aumento máximo de temperatura permitido deve ser ΔT = 4,0 °C. Calcule o intervalo de tempo máximo durante o qual a manta pode permanecer ligada em contato com o braço. Suponha que toda a energia térmica produzida pela manta é absorvida pelo braço. a) 2 min b) 4 min *c) 6 min d) 8 min e) 10 min [email protected]
(UCB/DF-2017.1) - ALTERNATIVA: C Considere hipoteticamente que determinado grupo de jovens vá acampar e leva um fogareiro para aquecer água ou realizar pequenos cozimentos. O fogareiro consome 2 gramas de gás liquefeito de petróleo (GLP) por minuto, liberando energia de 16×10 4 J. Suponha que 1/4 dessa energia seja transferida para 2 litros de água colocados em uma panela acima da chama do fogareiro. Considerando que a água possui temperatura inicial de 22 ºC, massa especíca de 1 g/cm3 e calor especíco igual a 4×10 3 J/kg.K, qual é a temperatura da água após 1 minuto? a) 42 ºC b) 32 ºC *c) 27 ºC d) 25 ºC e) 24 ºC (IMT-MAUÁ/SP-2017.1) - RESPOSTA: a) E= 200 kJ b) m @ 2,4 kg Em um teste de frenagem, um veículo de 1 000 kg e com velocidade de 72 km/h foi freado até parar completamente. Considerando que o material utilizado no sistema de freios suporte variação de temperatura de até 200 K e que a capacidade térmica desse material seja c = 4,20 × 102 J/kg·K, calcule a) a energia transferida, supondo que todo o trabalho realizado pelas forças de atrito seja transferido para o sistema de freios. b) a massa total do material utilizado para os freios. (PUC/GO-2017.1) - ALTERNATIVA: C O fragmento do Texto 3 “Tenho caminhado sozinho pelas avenidas, pelas alamedas, e cado nos cantos mais escuros” faz referência a locais com falta de iluminação. A iluminação com lâmpadas incandescentes é onerosa porque transforma grande parte da energia elétrica em térmica. Assim como nas lâmpadas incandescentes, em alguns equipamentos usados para aquecimento, uma corrente elétrica passa por uma resistência elétrica e gera energia térmica. Um aquecedor de 1050 W é colocado por 10 minutos em um recipiente contendo 3 kg de água a 26 ºC. Supondo-se que 80% da energia gerada pelo aquecedor sejam absorvidos pela água, qual será sua temperatura após esse tempo? Dados: ● calor especíco da água, c = 4,2 × 103 em unidades do Sistema Internacional; ● considere que a água não mude de estado. Marque a alternativa correta: a) 46 ºC. b) 54 ºC. *c) 66 ºC. d) 72 ºC.
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VESTIBULARES 2017.2 (FAC.ISRAELITA/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: C Nos veículos com motores refrigerados por meio líquido, o aquecimento da cabine de passageiros é feito por meio da troca de calor entre o duto que conduz o líquido de arrefecimento que circula pelo motor e o ar externo. Ao nal, esse ar que se encontra aquecido, é lançado para o interior do veículo. Num dia frio, o ar externo, que está a uma temperatura de 5°C, é lançado para o interior da cabine, a 30°C, a uma taxa de 1,5 L/s.
(UNIFOR/CE-2017.2) - ALTERNATIVA: C O chuveiro elétrico funciona devido à transformação de energia elétrica dissipada em energia térmica. Um líquido, cuja massa é de 1000 g, é aquecido por um resistor de potência de 8100 watts. O calor especíco do líquido é de 2,7 J/g·°C. Qual é a variação da temperatura do líquido por unidade de tempo em °C/s? (Considere o sistema líquido mais resistor um sistema isolado). a) 0,33 b) 2,7 *c) 3,0 d) 8,0 e) 300 (UNITAU/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: C
Determine a potência térmica aproximada, em watts, absorvida pelo ar nessa troca de calor. Dados: a) 20 • densidade do ar: 1,2 kg/m 3 b) 25 • calor especíco do ar: 0,24 cal.g –1.°C–1 *c) 45 • 1cal = 4,2 J d) 60 (PUC/PR-2017.2) - ALTERNATIVA: B No seu movimento de translação ao redor do Sol, a Terra recebe 1410 W/m 2 de intensidade de energia, medição feita numa superfície normal (em ângulo reto) com o Sol. Disso, aproximadamente 19% é absorvido pela atmosfera e 35% é reetido pelas nuvens. Ao passar pela atmosfera terrestre, a maior parte da energia solar está na forma de luz visível e luz ultravioleta. Fonte: (Adaptado) USINA ECOELÉTRICA. Energia Solar. Disponível em: . Acesso em 09 de mar.2017.
Uma placa de aquecimento solar de eciência 20% e 1 m 2, funcionando por 1 h, é capaz de variar a temperatura de 3,6 litros de água em aproximadamente: Dado: calor especíco da água c = 4,2 kJ/(kg·°C); densidade da água d = 1 kg/m 3. a) 12°C. d) 98°C. *b) 31°C. e) 121°C. c) 75°C. (UNIFENAS/MG-2017.2) - ALTERNATIVA: B Considere que um aquecedor elétrico de 100 W seja mergulhado no recipiente contendo 20 ml de água à temperatura de 20°C. A capacidade térmica do recipiente de vidro é de 50 cal/°C.
Qual é a temperatura de equilíbrio térmico após 1 minuto? Adote que o calor especíco sensível da água seja 1 cal/(g°C) e que 1 caloria seja 4 joules. a) 21,4°C. d) 61,4°C. *b) 41,4°C. e) 71,4°C c) 51,4°C.. [email protected]
Podemos calorímetro escoamento medir ao diferença calor especíco deusar um olíquido. Essa de técnica consistepara em medir de temperatura entre os pontos de entrada e saída de uma corrente de líquido que recebe calor a uma taxa constante. Numa experiência em um laboratório, um líquido com densidade de 0,50 g/cm 3 passava nesse calorímetro com vazão de 10,0 cm 3/s . No estado permanente, a diferença de temperatura, entre a entrada e a saída, era de 20°C , e o calorímetro fornecia calor ao líquido numa taxa de 420 J/s . Dado: 1 cal = 4,20 J. É CORRETO armar que o calor especíco do líquido era de a) 1,2 cal/g°C. b) 1,04 cal/g°C. *c) 1,0 cal/g°C. d) 0,12 cal/g°C. e) 0,1 cal/g°C. (UNITAU/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: B O circuito dado pela gura abaixo é usado para aquecer certa quantidade de água. A fonte V alimenta o resistor de alta potência de 100 W e esse se encontra imerso em água, conforme a gura. V
R
água
20°C
Qual deve ser a tensão aplicada à fonte V capaz de aquecer 200 g de água de 20°C a 70°C em 7 minutos? Dados: o calor especíco da água é de 1,0 cal/g°C e 1 cal = 4,2 J. a) 1000 V d) 1 V *b) 100 V e) 0,1 V c) 10 V (IF/RS-2017.2) - ALTERNATIVA: C Para encher uma banheira, são utilizadas duas torneiras acopladas a um misturador: uma de água quente à temperatura de 60ºC e vazão de 12 litros por minutos. A de água fria fornece água a 15ºC e vazão de 13 litros por minuto. As torneiras são abertas ao mesmo tempo. Após 14 minutos, a torneira de água fria é fechada e a de água quente é mantida aberta por mais 5 minutos. Sabendo que a vazão de água pelas torneiras é constante, desprezando as trocas de calor com o meio externo e com a banheira e usando o calor específ ico da água constante e igual a 1cal /g.ºC, a temperatura da água da banheira em ºC será aproximadamente igual a a) 25. d) 45. b) 35. e) 50. *c) 40. (UECE-2017.2) - ALTERNATIVA: C A energia necessária para aquecer uma certa massa de água é a mesma nos seguintes casos: a) 2 kg, de 20 °C para 23 °C, ou 3 kg, de 20 °C para 23 °C. b) 1 kg, de 20 °C para 21 °C, ou 2 kg, de 20 °C para 22 °C. *c) 2 kg, de 20 °C para 23 °C, ou 3 kg, de 20 °C para 22 °C. d) 1 kg, de 20 °C para 21 °C, ou 3 kg, de 20 °C para 23 °C. 8
(PUC/GO-2017.2) - ALTERNATIVA: B No Texto 5, fragmento do romance Menino de engenho, de José Lins do Rego, o velho José Paulino diz, ameaçador: “Toco fogo na casa”. Em alguns casos de incêndio, uma residência em chamas pode aumentar sua temperatura de 30ºC para 880ºC. Considere uma viga de madeira de massa igual a 6 kg colocada em um ambiente em chamas, cuja temperatura atinja esse índice máximo. A alternativa que apresenta corretamente a energia necessária para variar a temperatura da viga de madeira no intervalo considerado é: Dado: calor especíco da madeira = 0,42 cal/g.ºC. a) 2 293 kcal. *b) 2142 kcal. c) 1726 kcal. d) 756 kcal. (PUC/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: D Determine o volume de água, em litros, que deve ser colocado em um recipiente de paredes adiabáticas, onde está instalado um o condutor de cobre, com área de secção reta de 0,138 mm2 e comprimento 32,1m, enrolado em forma de bobina, ao qual será ligada uma fonte de tensão igual a 40 V, para que uma variação de temperatura da água de 20 K seja obtida em apenas 5 minutos. Considere que toda a energia térmica dissipada pelo o, após sua ligação com a fonte, será integralmente absorvida pela água. Desconsidere qualquer tipo de perda. Dados: a) 0,50 • resistividade elétrica do cobre = 1,72.10–8 W.m b) 1,00 • calor especíco da água: 1,0 cal.g–1.ºC–1 • densidade da água: 1 g.cm –3 c) 1,25 • 1cal = 4,0 J *d) 1,50 (UECE-2017.2) - ALTERNATIVA: A Um dado material com calor especíco c recebe certa quantidade de calor Q e tem sua temperatura aumentada de DT. Caso não haja perda de calor do corpo, com essas informações, pode-se armar corretamente que sua massa é Q . *a) c· DT b)
c . DT· Q
c) DT . Q· c d) Q·c· DT .
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TERMOFÍSICA calor latente VESTIBULARES 2017.1 (PUC/RJ-2017.1) - ALTERNATIVA: C Em uma experiência de física, um aluno verica que o calor de fusão de um dado objeto é 50 J/kg. Para um outro objeto com o dobro da massa, mas feito do mesmo material, o calor de fusão, em J/kg, deve ser a) 200 b) 100 *c) 50 d) 25 e) 12,5 (PUC-CAMPINAS/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: B Um chef de cuisine precisa transformar 10 g de gelo a 0 ºC em água a 40 ºC em 10 minutos. Para isto utiliza uma resistência elétrica percorrida por uma corrente elétrica que fornecerá calor para o gelo. Supondo-se que todo calor fornecido pela resistência seja absorvido pelo gelo e desprezando-se perdas de calor para o meio ambiente e para o frasco que contém o gelo, a potência desta resistência deve ser, em watts, no mínimo, igual a: a) 4. Dados da água: *b) 8. Calor especíco no estado sólido: 0,5 cal/gºC c) 10. Calor especíco no estado líquido: 1,0 cal/gºC d) 80. Calor latente de fusão do gelo: 80cal/g Adote 1 cal = 4 J e) 120.
(SENAI/SP-2017.1) - 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 armativas que descrevem o comportamento da matéria nos respectivos estados físicos são a) I, apenas. b) II, apenas. c) III, apenas. *d) I e II, apenas. e) II e III, apenas. (VUNESP/EMBRAER-2017.1) - ALTERNATIVA: D Quando o vapor d’água se encontra na atmosfera, as moléculas de água se dispersam e misturam-se com os outros gases, contribuindo para a pressão total exercida pelo ar. A pressão exercida pelo vapor é denominada pressão de vapor, que depende da temperatura, e é parte da pressão atmosférica. O índice mais conhecido para descrever o conteúdo de vapor d’água no ar é a umidade relativa. Por denição, umidade relativa é a razão entre a quantidade de vapor no ar, existente em um determinado tempo, e a capacidade máxima de vapor que o ar pode armazenar naquele momento, ambas medidas em g/kg. Até a umidade relativa do ar atingir o valor de 100%, ocorre evaporação da água no ambiente. Ao atingir 100%, ocorre condensação desse vapor. Considere as informações contidas na ilustração a seguir, que indicam situações diferentes em 3 regiões.
(PUC-CAMPINAS/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: C Uma revista traz a seguinte informação cientíca: O gás carbônico no estado sólido é também conhecido como “gelo seco”. Ao ser colocado na temperatura ambiente, ele sofre um fenômeno chamado sublimação, ou seja, passa diretamente do estado sólido para o estado gasoso.
É correto armar que a sublimação é um fenômeno a) químico, uma vez que o gás carbônico se transforma em água. b) físico, uma vez que ocorreu transformação de substância. *c) físico, uma vez que não ocorreu transformação de substância. d) químico, uma vez que ocorreu transformação de substância. e) químico, uma vez que não ocorreu transformação de substância. (SENAI/SP-2017.1) - ALTERNATIVA OFICIAL: B O gráco a seguir mostra como a água pura se comporta em várias temperaturas.
Sabendo-se que a temperatura do ar é de 25 ºC, condensação e evaporação ocorrem, respectivamente, nas situações indicadas nas regiões a) 1 e 2. b) 2 e 3. c) 2 e 1. *d) 3 e 2. (USS/RJ-2017.1) - ALTERNATIVA: D Em um laboratório, 100g de uma substância na fase líquida são aquecidas por uma fonte térmica de potência constante igual a 1000 cal/min até mudar totalmente de estado físico. O gráco a seguir mostra o comportamento da temperatura dessa substância em função do tempo.
Analisando esse gráco, pode-se concluir que entre as moléculas de água o grau de a) coesão é menor na região A que na região D. *b) repulsão é máximo na região D. c) coesão é o mesmo nas regiões A e C.
Admita que todo calor fornecido pela fonte seja integralmente absorvido pela substância. Nessas condições, a razão entre os seus calores latente e especí co é: a) 400 b) 360
d) repulsão é máximo na região A. e) coesão é o mesmo nas regiões B e D.
c) 240 *d) 100
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(UNITAU/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: E Abaixo, está apresentado um diagrama de fases da água.
(IME/RJ-2017.1) - ALTERNATIVA: C Um meteorologista mediu por duas vezes em um mesmo dia a umidade relativa do ar e a temperatura do ar quando estava em um pequeno barco a remo no meio de um grande lago. Os dados encontram-se apresentados na tabela a seguir: Medida
Período do dia Umidade relativa Temperatura do ar
1
Manhã
40%
300 K
2
Tarde
70%
300 K
Diante do exposto, a razão entre as taxas de evaporação de água do lago calculadas na primeira e na segunda medida de umidade relativa do ar é: a) 16/13 d) 7/4 Em TA. relação aos pontos assinalados, indique a alternativa CORREa) Em qualquer ponto acima e abaixo do ponto E, e na temperatura relativa a esse ponto, a água está no estado líquido e sólido, respectivamente. b) No ponto C, a água está no estado líquido, no ponto B está no estado sólido, no ponto D está no estado líquido. c) Entre 760 mmHg e 4,58 mmHg, a transição entre os estados sólido e de vapor ocorre na faixa de temperatura entre 0 oC e 100 oC. d) Entre os pontos A e F, a transição entre os estados sólido e líquido ocorre em temperaturas negativas. *e) A sublimação da água deve ocorrer somente em pressões abaixo de 4,58 mmHg. (UFPR-2017.1) - ALTERNATIVA: D Entre as grandezas físicas que inuenciam os estados físicos das substâncias, estão o volume, a temperatura e a pressão. O gráco abaixo representa o comportamento da água com relação aos estados físicos que ela pode ter. Nesse gráco é possível representar os estados físicos sólido, líquido e gasoso.
b) 17/14 *c) 2
e) 4
(SENAI/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: C O naftaleno, popularmente conhecido como naftalina, é muito utilizado em armários e gavetas como repelente contra insetos e, em condições normais, tem pontos de fusão e ebulição, respectivamente, iguais a 80°C e 217°C. Assim, sobre as partículas componentes dessa substância, é correto armar que quando atingem a) 80°C estão menos unidas que a 217°C. b) 217°C estão tão unidas quanto a 80°C. *c) 217°C estão menos unidas que a 80°C. d) 80°C estão mais unidas que à temperatura ambiente. e) 217°C estão tão unidas quanto à temperatura ambiente. (FAC. ISRAELITA/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: B Sabe-se que um líquido possui calor especíco igual a 0,58 cal/g. ºC. Com o intuito de descobrir o valor de seu calor latente de vaporização,defoiuma realizado umpotência experimento onde até o líquido foi aquecido por meio fonte de uniforme, sua total vaporização, obtendo-se o gráco abaixo.
Assinale a alternativa que apresenta as grandezas físicas correspondentes aos eixos das abscissas e das ordenadas, respectivamente. a) Pressão e volume. b) Volume e temperatura. c) Volume e pressão. *d) Temperatura e pressão. e) Temperatura e volume. (UNIOESTE/PR-2017.1) - ALTERNATIVA: D Uma deixou aquecedor portátil (ebulidor) dentro de umpessoa recipiente comumdois litros de elétrico água que estavam inicialmente à temperatura de 20 °C. O aquecedor é composto por um único resistor que opera em uma tensão de 110 V. A pessoa voltou após um intervalo de tempo de 20 minutos e vericou que 40% da água já havia evaporado do recipiente. Considere que toda a energia fornecida pelo aquecedor é absorvida pela água e que toda a evaporação é somente devido à ação do ebulidor, ou seja, não houve nenhuma evaporação espontânea da água para o meio ambiente. Despreze também a capacidade térmica do recipiente e do aquecedor.
O valor obtido para o calor latente de vaporização do líquido, em cal/g, está mais próximo de: a) 100 *b) 200 c) 540 d) 780 (UFLA/MG-2017.1) - ALTERNATIVA: A O gráco abaixo apresenta o que ocorre com a substância pura X quando sua temperatura é elevada ao longo do tempo.
Dados: calor especíco da água = 1,0 cal/g°C; calor latente de vaporização da água = 540 cal/g; densidade absoluta da água = 1,0 kg/L; 1 cal = 4,2 J; temperatura de ebulição da água = 100 ºC. A partir de tais informações, assinale a alternativa CORRETA. a) O calor latente consumido no processo de evaporação é igual a 1,08 × 106 cal. b) A quantidade de calor total absorvida pela água foi inferior a 2,0 × 106 J. c) A potência fornecida pelo aquecedor é de 1 000 W. *d) A resistência do aquecedor é superior a 5,00 W. e) A corrente elétrica consumida pelo aquecedor é igual a 10 A. [email protected]
Segundo o gráco, é CORRETO armar: *a) O ponto de fusão de X é 40 ºC. b) O ponto de ebulição de X é 80 ºC. c) A substância X está no estado gasoso à temperatura de 50 ºC. d) A substância X está passando do estado sólido para o líquido aos 35 minutos. 11
(ACAFE/SC-2017.1) - ALTERNATIVA OFICIAL: A Um rapaz colocou no congelador um saco plástico com 1 litro de água. Após certo tempo, retirou o saco com a água congelada e colocou sobre a mesa. Considere o uxo médio de calor entre a água e o ambiente de 500 cal/s na pressão de 1 atm e que após 225 s a água chegou ao equilíbrio térmico com o ambiente, que tinha uma temperatura de 30 ºC. Dados: cgelo = 0,5 cal/g.ºC, c liq. = 1 cal/g.ºC e L fusão = 80 cal/g. Com base no exposto, marque com V as armações verdadeiras e com F as falsas.
(IF/PE-2017.1) - ALTERNATIVA: E Leia o TEXTO 13 para responder à questão 34. TEXTO 13 COZINHANDO MAIS RÁPIDO
( ) A água congelada demora 160 s para fundir. ( ) A água congelada estava, inicialmente quando colocada na mesa, com temperatura de 0 ºC. ( ) O calor total recebido pela água em 225 segundos foi de 3
112,5×10 ( ) O calorcal. recebido pela água líquida para aquecer até 30 ºC é 30 000 cal. A sequência correta é: *a) V - F - V - V b) V - F - V - F c) F - F - V - F d) F - V - V - V (UFLA/MG-2017.1) - ALTERNATIVA: D O gráco a seguir representa a curva de aquecimento de dois líquidos (A e B), ao longo do tempo, sob pressão normal:
As panelas de pressão são projetadas para reter boa parte do vapor de água, aumentando a pressão interna. A água ferve acima de 100 °C e, em virtude da alta temperatura que a panela atinge, os alimentos cozinham mais rápido e assim o fogão ca menos tempo aceso, economizando gás. PERUZZO, Francisco Miragaia (Tito); CANTO, Eduardo Leite do. Química na abordagem do cotidiano. 5. ed. São Paulo: Moderna, 2009.(Adaptado)
É CORRETO armar que a) o líquido A é uma mistura. b) o ponto de ebulição de A e B inicia-se no tempo t 2. c) no trecho entre t1 e t2 existe somente o estado líquido. *d) a partir de t1, a temperatura permanecerá constante enquanto houver líquido presente em A. (VUNESP/CEFSA-2017.1) - ALTERNATIVA: A São dados o calor especíco do gelo igual a 0,5 cal/g.ºC e seu calor latente de fusão igual a 80 cal/g. Para fundir completamente uma amostra de 100 g de gelo, isolada do meio ambiente, inicialmente a –40 ºC, é necessário transferir a ela uma quantidade de calor igual a *a) 10 kcal. b) 12 kcal. c) 14 kcal. d) 16 kcal. e) 18 kcal.
QUESTÃO 34 Analise cada situação abaixo e assinale a alternativa CORRETA. a) Numa panela aberta, uma pessoa conseguiria cozinhar mais rapidamente um alimento em Gravatá, em se comparando ao que ocorreria em Recife. b) As válvulas de pino, situadas no centro das panelas, são relativamente pesadas, mas podem movimentar-se para cima quando o vapor de água possuir pressão menor que a atmosférica. c) Nas regiões de grandes altitudes, a temperatura de ebulição da água aumenta devido à elevação da pressão. d) A uma pressão de 98 kPa, a água ferve exatamente a 98 °C. *e) A adição de sal à água dentro da panela de pressão contribui para o aumento de sua temperatura de ebulição, diminuindo o tempo de cozimento dos alimentos. (UFGD/MS-2017.1) - ALTERNATIVA: B Uma barra de parana, inicialmente sólida à temperatura ambiente, com massa de 0,5 kg, passa pela transformação de fase mostrada no gráco abaixo.
(UDESC-2017.1) - ALTERNATIVA: C A queima de 1,000 g de gás de cozinha fornece 6 000 cal. A massa de gás que deve ser queimada para elevar a temperatura de meio litro de água de 25,00 ºC até 100,0 ºC, e, ainda, produzir a evaporação de 100,0 mL de água, é: Dados para a água: d = 1,0×103 kg/m3 c = 1,0 cal/(gºC) Lvap = 540 cal/g a) 15,24 g b) 15,23 g *c) 15,25 g d) 15,22 g e) 15,21 g [email protected]
O calor latente de fusão e o calor especíco na fase líquida desta substância são, respectivamente: a) 25 cal/g e 1,0 cal/g°C *b) 35 cal/g e 0,8 cal/g°C c) 25 cal/g e 0,5 cal/g°C d) 15 cal/g e 0,5 cal/g°C e) 15 cal/g e 0,8 cal/g°C 12
(UEM/PR-2017.1) - RESPOSTA: SOMA = 09 (01+08) Um cubo de 100 g de certa substância, inicialmente em estado sólido, recebe calor de uma fonte térmica numa taxa constante de 5 cal/s (desconsidere perdas de calor para o ambiente). Durante os primeiros 180 s, a temperatura da substância cresce linearmente com o tempo, de 20 ºC para 60 ºC. Durante os próximos 240 s, a temperatura permanece constante e igual a 60 ºC. A temperatura da substância começa a subir novamente, linearmente com o tempo, por mais 120 s até chegar a 90 ºC. O comportamento da temperatura T (em ºC) da substância, em função do tempo t (em s) de exposi ção à fonte térmica, pode ser representado pelas seguintes funções: T = at + b , no intervalo compreendido entre 0 s e 180 s; T = e , de 180 s a 420 s; e T = ct + d , entre 420 s e 540 s; com a , b, c, d e e constantes. Sobre este sistema e as funções descritas acima, assinale o que for correto. 01) O calor especíco desta substância no estado sólido é maior que seu calor especíco no estado líquido. 02) O calor latente de fusão desta substância é maior que 20 cal/g. 04) No instante t = 45 s, a temperatura da substância é T = 34 ºC. 08) No instante t = 480 s, a temperatura da substância é T = 75 ºC. 16) b + d > 0. (UDESC-2017.1) - ALTERNATIVA: A O gráco abaixo representa a temperatura de uma amostra, inicialmente no estado sólido, em função da quantidade de calor absorvida.
Analise as proposições em relação aos números, indicados no gráco, referentes aos estados físicos da matéria e às suas características. I. No estado líquido a substância assume a forma do recipiente que o contém. No gráco, esse estado está representado pelo número 3. II. O número 2 representa mudança de estado físico, conhecida como sublimação. III. Uma das características do estado gasoso é que as partículas que formam a matéria estão bastante afastadas, dispersas no espaço. Devido a isso, nesse estado físico a matéria pode ter a forma e o volume variáveis. No gráco, este estado físico está representado pelo número 5. IV. O número 1 representa o estado sólido, que é caracterizado por a substância apresentar volume e forma xos. Para a amostra em questão, o estado é predominante até a temperatura de 350 K. é V. A ebulição estásólido representada pelo número 4, e este processo caracterizado pela passagem do estado líquido para o sólido. Assinale a alternativa correta. *a) Somente as armativas I, III e IV são verdadeiras. b) Somente a armativa I é verdadeira. c) Somente as armativas III e IV são verdadeiras. d) Somente as armativas I, II, III e V são verdadeiras. e) Somente as armativas I, IV e V são verdadeiras. (VUNESP/FMJ-2017.1) - ALTERNATIVA: C Para se elevar a temperatura de certa massa de água de 20 ºC para 100 ºC, foram necessárias 1,6 × 104 cal. Sendo o calor especíco da água igual a 1,0 cal/g·ºC e o calor latente de vaporização da água 540 cal/g, a quantidade de calor necessária apenas para vaporizar essa massa de água é a) 4,32 × 104 cal. b) 5,40 × 104 cal. *c) 1,08 × 10 5 cal. d) 6,48 × 105 cal. e) 8,64 × 104 cal. [email protected]
(IF/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: A Em relação às propriedades termodinâmicas da água, são apresentadas algumas armações. Assinale a alternativa que descreve corretamente uma dessas propriedades. *a) Num mesmo dia e horário a temperatura da água que ferve numa chaleira ao pé de uma montanha é mais elevada do que a temperatura da água que ferve numa chaleira localizada no topo dessa montanha. b) A água, quando aquecida a partir do seu ponto de fusão até o ponto de ebulição, submetida apenas à pressão atmosférica, aumenta de volume para todos e quaisquer intervalos de temperatura. c) Para elevar a temperatura de 1 g de água em 1 ºC é necessário fornecer uma quantidade de calor igual a 1 J. d) Um bloco de gelo derrete quando submetido a um aumento de pressão porque esse acréscimo eleva a sua temperatura. e) Para derreter completamente um bloco de gelo, é necessário fornecer uma maior quantidade de calor do que para solidicá-lo. (ENEM-2016) - ALTERNATIVA: E Num dia em que a temperatura ambiente é de 37 °C, uma pessoa, com essa mesma temperatura corporal, repousa à sombra. Para regular sua temperatura corporal e mantê-la constante, a pessoa libera calor através da evaporação do suor. Considere que a potência necessária para manter seu metabolismo é 120 W e que, nessas condições, 20% dessa energia é dissipada pelo suor, cujo calor de vaporização é igual ao da água (540 cal/g). Utilize 1 cal igual a 4 J. Após duas horas nessa situação, que quantidade de água essa pessoa deve ingerir para repor a perda pela transpiração? a) 0,08 g b) 0,44 g c) 1,30 g d) 1,80 g *e) 80,0 g (IFSUL/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: C Uma das substâncias mais importantes para os seres vivos, a água, está oferecendo preocupação, pois está ameaçada de diminuição na natureza, onde pode ser encontrada nos estados sólido, líquido e vapor. Tendo como referência a água, analise as armativas abaixo, indicando, nos parênteses, se é verdadeira ou falsa. ( ) Para que ocorra a mudança de estado físico da água, à pressão constante, sua temperatura permanecerá constante, e ocorrerá troca de calor com o ambiente. ( ) Para que ocorra a evaporação da água do suor de nossa pele, deve ocorrer absorção de energia pelo nosso corpo. ( ) Para que certa quantidade de água entre em ebulição, à temperatura ambiente, é necessário que seja diminuída a pressão sobre ela. A sequência correta, de cima para baixo, é a) F – V – V. b) V – V – F. *c) V – F – V. d) F – F – V. (IFSUL/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: A Quando um patinador desliza sobre o gelo, o seu deslizamento é facilitado, sendo o atrito diminuído, porque parte do gelo se transforma em água. Se o gelo se encontra a uma temperatura inferior a 0ºC, isso ocorre porque *a) o aumento da pressão sobre o gelo diminui a temperatura de fusão. b) a pressão sobre o gelo e a temperatura de fusão não se alteram. c) a diminuição da pressão sobre o gelo diminui a temperatura de fusão. d) o aumento da pressão sobre o gelo aumenta a temperatura de fusão. (IFSUL/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: C Certa quantidade de água é colocada no interior de um recipiente diatérmico e levada à chama de uma fonte térmica, ao nível do mar. A temperatura em que ela irá entrar em ebulição depende da a) temperatura inicial da água. b) massa da água. *c) pressão ambiente. d) rapidez com que o calor é fornecido. 13
(UFJF/MG-2017.1) - ALTERNATIVA: D O gráco abaixo mostra a variação da temperatura de um corpo de 20g em função da quantidade de calor a ele fornecida. Durante o processo, o corpo sofre uma transição de fase, passando do estado sólido para o estado líquido.
(FUVEST/SP-2017.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Um cilindro termicamente isolado tem uma de suas extremidades fechadas por um pistão móvel, também isolado, que mantém a pressão constante no interior do cilindro. O cilindro contém uma certa quantidade de um material sólido à temperatura T i = 134 ºC. Um aquecedor transfere continuamente 3 000 W de potência para o sistema, levando-o à temperatura nal Tf = 114 ºC. O gráco e a tabela apresentam os diversos processos pelos quais o sistema passa em função do tempo.
Assinale a alternativa CORRETA: a) a fusão do corpo ocorrerá a 100°C se a sua massa for de 40 g. b) o calor latente de fusão do corpo é de 10 cal/g. c) a 100°C, será iniciada, necessariamente, uma nova transição de fase. *d) o calor latente de fusão do corpo é de 5 cal/g. e) a fusão do corpo ocorrerá a 50°C somente se sua massa for de 40g. (UCB/DF-2017.1) - ALTERNATIVA: E Os materiais, na natureza, apresentam-se em alguns estados físicos de agregação, isto é, podem ser sólidos, líquidos, gasosos etc. Quanto às transformações das substâncias nesses estados e às energias associadas a essas transformações, assinale a alternatica correta. a) O gás nitrogênio é sempre gás, em quaisquer condições de temperatura e pressão. b) A ebulição da água é um fenômeno químico exotérmico. c) Todo líquido, ao solidicar-se, ocupa um espaço menor. d) Todos os metais, em condições ambientes de temperatura e pressão, são sólidos. *e) O gelo seco, em condições de temperatura e pressão ambientes, transforma-se do sólido para o gás. Essa transformação é denominada sublimação. O gelo seco é constituído de dióxido de carbono. (UCB/DF-2017.1) - ALTERNATIVA: D Uma dona de casa preenche completamente um recipiente de plástico de dois litros com água potável e o coloca em um congelador. Decorridas algumas hora, constata que o recipiente muda de volume após o congelamento da água. Acerca das transformações físicas e químicas dos materiais, bem como o comportamento da água, assinale a alternativa correta. a) O congelamento da água faz com que o recipiente diminua de volume, por causa da ação das ligações hidrogênio. b) O congelamento, ou solidicação, é uma transformação física endotérmica. c) O congelamento, também conhecido como sublimação, é um processo endotérmico. *d) A água, ao solidicar-se, ocupa um volume maior em razão da estrutura cristalina formada pelas ligações hidrogênio que se formam. e) Na solidicação, o volume da água transforma-se, aumentando, portanto, a respectiva densidade. (UFRGS/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: D Quando se fornece calor a uma substância, podem ocorrer diversas modicações decorrentes de propriedades térmicas da matéria e de processos que envolvem a energia térmica. Considere as armações abaixo, sobre processos que envolvem fornecimento de calor. I - Todos os materiais, quando aquecidos, expandem-se. II - A temperatura de ebulição da água depende da pressão. III- A quantidade de calor a ser fornecida, por unidade de massa, para manter o processo de ebulição de um líquido, é denominado calor latente de vaporização. Quais estão corretas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas III. [email protected]
*d) Apenas II e III. e) I, II e III.
Processo
Intervalo de tempo (s)
I
24– 0
II
78–24
DT (ºC)
20 0
III
78 328 –
IV
328 730 –
200 0
V
730 760 –
28
a) Determine a energia total, E, fornecida pelo aquecedor desde Ti = 134 °C até Tf = 114 °C. b) Identique, para esse material, qual dos processos (I, II, III, IV ou V) corresponde à mudança do estado sólido para o estado líquido. c) Sabendo que a quantidade de energia fornecida pelo aquecedor durante a vaporização é 1,2 × 10 6 J, determine a massa, M, do material. d) Determine o calor especíco a pressão constante, cp, desse material no estado líquido. Note e adote: Calor latente de vaporização do material = 800 J/g. Desconsidere as capacidades térmicas do cilindro e do pistão. RESPOSTA FUVEST/SP-2017.1: a) E = 2,28 × 106 J b) Processo II c) M = 1,5 kg d) cp = 2,5 × 103 J/kg· ºC (UNICAMP/SP-2017.1) - RESPOSTA: Tf = 20 ºC O controle da temperatura da água e de ambientes tem oferecido à sociedade uma grande gama de confortos muito bem-vindos. Como exemplo podemos citar o controle da temperatura de ambientes fechados e o aquecimento da água usada para o banho. O sistema de refrigeração usado em grandes instalações, como centros comerciais, retira o calor do ambiente por meio da evaporação da água. Os instrumentos que executam esse processo são usualmente grandes torres de refrigeração vazadas, por onde circula água, e que têm um grande ventilador no topo. A água é pulverizada na frente do uxo de ar gerado pelo ventilador. Nesse processo, parte da água é evaporada, sem alterar a sua temperatura, absorvendo calor da parcela da água que permaneceu líquida. Considere que 110 litros de água a 30 ºC circulem por uma torre de refrigeração e que, desse volume, 2 litros sejam evaporados. Sabendo que o calor latente de vaporização da água é L = 540 cal/g e que seu calor especíco é c = 1,0 cal/g∙ºC, qual é a temperatura nal da parcela da água que não evaporou? 14
(UFRGS/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: E Qualquer substância pode ser encontrada nos estados (ou fases) sólido (S), líquido (L) ou gasoso (G), dependendo das condições de pressão (p) e temperatura (T) a que está sujeita. Esses estados podem ser representados em um gráco p × T, conhecido como diagrama de fases, como o mostrado na gura abaixo, para uma substância qualquer. p d
VESTIBULARES 2017.2 (UFU/MG-2017.2) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO A água, substância comum e indispensável a nossa sobrevivência, em condições cotidianas normais, pode se apresentar em três estados físicos diferentes: sólido, líquido e vapor. A gura representa de forma simplicada, e fora de escala, o diagrama de fases da água, com os eixos representando temperatura e pressão. As linhas do diagrama representam a pressão de mudança de fase em função da temperatura.
c
(S)
(L) b
pa
a
(G)
Ta
T
As regiões de existência de cada fase estão identicadas por (S), (L) e (G), e os pontos a, b, c e d indicam quatro estados distintos de (p,T). Considere as seguintes armações. I - A substância não pode sublimar, se submetida a pressões constantes maiores do que p a . II - A substância, se estiver no estado b, pode ser vaporizada por transformações isotérmicas ou isobáricas. III- A mudança de estado c d é isobárica e conhecida como solidicação. →
Quais estão corretas? a) Apenas I. d) Apenas I e III. b) Apenas II. *e) I, II e III. c) Apenas III. (UNIFOR/CE-2017.1) - ALTERNATIVA: B Uma barra de chocolate de 100g é capaz de fornecer ao nosso organismo cerca de 500 calorias alimentares. Se utilizassemos essa energia para fundir gelo a 0°C, qual a massa de água seria obtida desse processo? (Considere 1 cal = 4,18 J e o calor latente de fusão do gelo Lf = 300 kJ/kg). a) m = 3 g d) m = 15,15 g *b) m = 6,97 g e) m = 25 g c) m = 10 g (UNIFOR/CE-2017.1) - ALTERNTIVA: C Naftalina é o nome comercial do naftaleno, hidrocarboneto aromático formado pela união de dois anéis benzênicos, representado pela fórmula química C10H8 . Em um experimento para determinar algumas propriedades deste composto, chegou-se ao diagrama:
Acerca do diagrama, avalie as armações a seguir: I – Os pontos de fusão e de ebulição do naftaleno são 80,3ºC e 218ºC, respectivamente. II – As linhas retas horizontai, B e D, são regiões onde o naftaleno está mudando de fase. III – A reta “C” corresponde a uma região onde o naftaleno encontrase na fase sólida. IV – O calor absorvido na região da reta B corresponde ao calor sensível. É correto apenas o que se arma em a) I. d) III e IV. b) II. e) I, III e IV. *c) I e II. [email protected]
a) Com base no diagrama de fases explique, do ponto de vista da Física, como a panela de pressão consegue cozinhar alimentos mais rapidamente quando comparada a uma panela comum. b) Os patins de gelo possuem uma lâmina em sua parte inferior que, em contato com o gelo, faz com que ele derreta, criando um sulco onde ocorre o deslizamento. Após os patins passarem pelo sulco, dependendo da temperatura local, a água do sulco pode se solidicar novamente. fenômeno descrito. Com base no diagrama de fases, explique o RESPOSTA UFU/MG-2017.2: a) A pressão no interior da panela de pressão ca maior que a atmosférica aumentando a temperatura de vaporização. Assim, os alimentos são cozidos a uma temperatura maior do que na panela comum diminuindo o tempo de cozimento. b) As lâminas dos patins exercem uma grande pressão sobre o gelo fazendo com que este sofra fusão a uma temperatura menor que 0°C facilitando o deslizamento. Após passarem a pressão volta ao normal e, portanto, a temperatura de fusão/solidicação volta a ser 0°C e, dependendo da temperatura local, a água pode se solicar novamente. (SENAI/SP-2017.2) - ALTERNATIVA OFICIAL: C A gura abaixo se refere à questão 51.
Fonte: (adaptado). Acesso em: 6 fev. 2016.
QUESTÃO 51 A partir dessa imagem, conclui-se que a transição de fase indicada pelo número II é a a) sublimação. d) evaporação. b) fusão. e) liquefação. *c) condensação. 15
(SENAI/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: E A mudança no estado físico de um material pode ser causada, por exemplo, pelo aumento ou diminuição da pressão sobre ele. Outro fator que também leva a mudanças de estado físico são variações de a) tempo. b) massa. c) volume. d) densidade. *e) temperatura. (UNEMAT/MT-2017.2) - ALTERNATIVA: D Ao nível do mar, a água entra em ebulição em 100 ºC. É necessário que as bolhas formadas com vapor de água vençam a pressão
(SENAI/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: C Se, num dia de verão, um copo com gelo for deixado sobre uma bancada, depois de alguns instantes, observa-se que as paredes externas desse copo cam “suadas”. Esse “suor” resulta da conversão do vapor de água disperso no ar em água líquida. A partir dessas informações, é correto concluir que as partículas componentes do a) “suor” têm mais energia que as do vapor. b) vapor têm maior volume que as do “suor”. *c) “suor” têm menos energia que as do vapor. d) vapor têm a mesma temperatura que as do “suor”. e) “suor” têm maior massa que as do vapor. (SENAI/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: D A gura abaixo se refere à questão 49.
atmosférica, para tanto preciso externa fornecere calor a bolha de vapor quee maior que aépressão suba até aque superfície. Ao chegar à superfície do líquido, o vapor é então liberado, a partir daí, a energia fornecida serve para transformar o líquido em vapor e a temperatura permanece xa. Este ponto de ebulição não é xo, podendo ser maior ou menor, o qual vai depender da pressão local. Para cozer os alimentos, uma das panelas que mais ajuda no tempo de cozimento e reduz o gasto de gás de cozinha é a Panela de Pressão. (...) FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. Como funciona a panela de pressão? (Adaptado) Disponível em: http://mundo educacao.bol.uol.com.br/quimica/como-funciona-panela -pressao.htm Acesso: nov.2016.
No cozimento dos alimentos, o papel da panela de pressão é para a) obter uma pressão menor que a atmosférica, para que o ponto de ebulição da água seja menor que 100 ºC e os alimentos cozinhem mais rápido. b) obter uma pressão maior que a atmosférica, para que chegue ao ponto de ebulição de 100 ºC mais rápido, consequentemente cozinhando mais rápido os alimentos. c) obter o ponto de ebulição da água a 100 ºC. *d) obter uma pressão maior que a atmosférica, para que o ponto de ebulição da água seja maior que 100 ºC e os alimentos cozinhem mais rápido. e) obter uma pressão maior que a atmosférica, para que o ponto de ebulição da água seja menor que 100 ºC e os alimentos cozinhem mais rápido. (SENAI/SP-2017.2) - ALTERNATIVA OFICIAL: E A neblina é formada quando a temperatura do ar é baixa o suciente para transformar em líquido as partículas de vapor d’água que estão em suspensão no ar atmosférico. Esse fenômeno é observado em ambientes úmidos e frios, como, por exemplo, em regiões serranas, onde a altitude é um fator que atua na redução de temperaturas ou, então, próximo a cursos d’água. Assinale a alternativa que corresponde à transição de fase que ocorre na passagem destacada no texto. a) Sublimação. b) Fusão. c) Liquefação. d) Evaporação. *e) Condensação.
Fonte: Disponível em: . Acesso em: 22 jan. 2016.
QUESTÃO 49 Assinale a alternativa que completa, correta e respectivamente, as lacunas abaixo. A partir dessa imagem, conclui-se que em ____ o ponto de ebulição de uma substância é ____ porque como há ____ moléculas gasosas compondo o ar, a pressão atmosférica é ____. a) II – maior – mais – menor b) I – menor – menos – maior c) II – maior – menos – menor *d) I – maior – mais – maior e) II – menor – menos – maior (FEI/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: E Qual é a quantidade de calor necessária para fundir, a 0ºC, 60 g de gelo? Dado: calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g. a) 1333 cal d) 480 cal b) 480 J *e) 4,8 kcal c) 1,33 cal (VUNESP/CEFSA-2017.2) - ALTERNATIVA: E O gráco mostra a variação da temperatura T de uma amostra, inicialmente no estado sólido, em função da quantidade de calor Q recebida pela amostra.
(UNIFENAS/MG-2017.2) - ALTERNATIVA: C Um recipiente X é ocupado por 5 litros de água pura, um Y por 10 litros desse mesmo líquido. São feitas as seguintes armativas: I. Em Y, a água entrará em ebulição à temperatura mais elevada do que em X. II. Em X, a água entrará em ebulição à temperatura mais elevada do que em Y. III. Em X e Y, a temperatura de ebulição será a mesma. IV. Com uma mesma fonte de calor, o tempo de ebulição nos dois recipientes será o mesmo. Dessas armações, a) somente a I é correta. b) somente a II é correta. *c) somente a III é correta.
Tomando como base o gráco, sendo cS o calor especíco da amostra no estado sólido e c L seu calor especíco no estado líquido, é correto armar que a) c L = cS . d) c L = 10c S .
d) I e III são corretas. e) III e IV são corretas.
b) c L = 6c S . c) c L = 8c S .
[email protected]
*e) c L = 12c S . 16
(ACAFE/SC-2017.2) - ALTERNATIVA: C Um pescador resolveu fazer uma única chumbada de pesca com cinco pedaços de chumbo que possuem as seguintes massas: 40 g, 30 g, 70 g, 60 g e 100 g. A curva de aquecimento de uma barra arbitraria de chumbo está representada a seguir.
Sabendo que o calor especíco do chumbo sólido = 0,030 cal/g.ºC, calor especíco do chumbo liquido = 0,040 cal/g.ºC, calor latente de fusão do chumbo = 6,0 cal/g e o uxo de calor que a chama entrega para o chumbo igual a 30cal/s, o tempo, em minutos, que demorou para que os pedaços de chumbo, inicialmente a 27º C, estejam a temperatura de 357º C é: a) 3,0. b) 4,5. *c) 2,7. d) 6,0. (VUNESP/FCMSJC-2017.2) - ALTERNATIVA: A Analise a curva de aquecimento de uma substância pura, inicialmente sólida.
(IFSUL/RS-2017.2) - ALTERNATIVA: D Um estudante de Física, a m de analisar o comportamento térmico de uma substância, realizou um experimento em que forneceu calor a uma quantidade m de massa dessa substância, inicialmente na fase sólida. Após analisar os dados experimentais obtidos, ele traçou um gráco, na gura abaixo, que mostra o comportamento da temperatura dessa substância em função da quantidade de calor que ela recebeu.
Sabendo que o calor latente de fusão da substância analisada é igual a 20 cal/g, ele calculou os valores da massa m e do calor especíco na fase sólida. Ele obteve para esses valores, respectivamente, a) 20 g e 0,4 cal/g.°C. b) 20 g e 0,2 cal/g.°C. c) 40 g e 0,2 cal/g.°C. *d) 40 g e 0,4 cal/g.°C. (UEPG/PR-2017.2) - RESPOSTA: SOMA = 10 (02+08) Com base nos valores da tabela apresentada abaixo, identique as alternativas corretas. Substância
A etapa correspondente à fusão da substância é a *a) 2. b) 1. c) 4. d) 5. e) 3. (PUC/SP-2017.2) - ALTERNTIVA: B Os ltros de “barro”, na verdade não são de barro, mas sim de cerâmica à base de argila.lenta Esses pequenos que permitem a passagem da ltros água,possuem do reservatório paraporos a superfície externa, ocorrendo então a transformação da água do estado líquido para o estado de vapor. Essa transformação ocorre a partir do calor que a água da superfície externa absorve do ltro e da água em seu interior. A retirada do calor diminui gradualmente a temperatura da água que está dentro do ltro, tornando-a agradável para consumo. Num dia de temperatura muito elevada e umidade do ar muito baixa, uma dona de casa enche com água seu ltro cerâmico à base de argila, que estava totalmente vazio, até a capacidade máxima de 6 litros. Decorrido certo intervalo de tempo, verica-se que houve uma diminuição no volume total, devido à passagem de m gramas de água pelos poros da parede do ltro para o / m meio externo. Como consequência, ocorreu uma o c . variação de temperatura de 5 kelvin na massa de a s a água restante. c a d Nessas condições, determine a massa de água ia u m, aproximada, em gramas, que evaporou. g . w a) 11 w –1 540 cal.g w *b) 55 • calor latente de vaporização da água: //: –1 –1 tp • calor especíco da água: 1,0 cal.g .°C t c) 66 h • densidade da água: 1 g.cm–3 d) 108 [email protected]
Ponto de fusão (ºC)
Ponto de ebulição (ºC) 100
Água
0
Etanol
–114
78
Naftaleno
80
218
Amônia
–78
–33
01) A 25 ºC, todas as substâncias apresentadas são sólidas. 02) A –5 ºC, a água está sólida e a amônia está gasosa. 04) A 110 ºC, somente a água está no estado de vapor. 08) A 50 ºC, o etanol é liquido e o naftaleno é sólido. (UERJ-2017.2) - ALTERNATIVA: D Observe no diagrama as etapas de variação da temperatura e de mudanças de estado físico de uma esfera sólida, em função do calor por ela recebido. Admita que a esfera é constituída por um metal puro.
Durante a etapa D, ocorre a seguinte mudança de estado físico: a) fusão b) sublimação c) condensação *d) vaporização 17
(UEPG/PR-2017.2) - RESPOSTA: SOMA = 03 (01+02) Em um calorímetro ideal, termicamente isolado do exterior, colocase uma mistura de 200 g de água e 50 g de gelo a 0 °C, sob pressão de 1 atm. Dentro do calorímetro, encontra-se um aquecedor elétrico de massa e capacidade térmica desprezível e cuja potência é 800 W. Dados: calor especíco da água = 1 cal/g.ºC; calor latente de fusão do gelo (pressão de 1 atm) = 80 cal/g; 1 cal = 4 J. Em relação ao enunciado, assinale o que for correto. 01) A quantidade de calor necessária para derreter totalmente o gelo é 4000 calorias. 02) Em um intervalo de tempo de 11 s, após o aquecedor ter sido ligado, 27,5 g de gelo terá sido derretido. 04) O sistema terá uma temperatura de aproximadamente 10 ºC, 20 após o aquecedor ter sido ligado. 08)sSe a pressão no interior do calorímetro fosse aumentada, o tempo necessário para derreter o gelo também aumentaria em consequência do aumento da temperatura de fusão do gelo. 16) A água na fase sólida (gelo) ocupa um volume menor do que na fase líquida, pois sua estrutura molecular está mais compactada. (IF/CE-2017.2) - ALTERNATIVA: E Um estudante colocou 1 litro de água para ferver. Inicialmente a temperatura da água era de 27ºC. Sabe-se que o calor especíco da água é c = 1,0 cal/gºC e que o calor latente de vaporização da água é Lv = 80 cal/g. Ao nal do processo, depois de esquecer o recipiente com água no fogão, o estudante cou com apenas 400 mL de água à temperatura de 100ºC. Supondo que toda a energia térmica fornecida tenha sido utilizada exclusivamente para o aquecimento da água (e vaporização de parte da mesma), a energia total aproximada fornecida pela fonte térmica até se obter essa conguração nal do sistema, em cal, é de Dado: densidade da água: ρ = 1 g/cm3. a) 130000. b) 105000. c) 95000. d) 110000. *e) 120000.
[email protected]
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TERMOFÍSICA sistema termicamente isolado VESTIBULARES 2017.1 (PUC/RJ-2017.1) - ALTERNATIVA: A Dois blocos metálicos idênticos de 1 kg estão colocados em um recipiente e isolados do meio ambiente. Se um dos blocos tem a temperatura inicial de 50 ºC, e o segundo a temperatura de 100 ºC, qual será a temperatura de equilíbrio, em ºC, dos dois blocos? *a) 75 d) 60 b) 70 e) 55 c) 65 (UNICENTRO/PR-2017.1) - ALTERNATIVA: B Um calorímetro de capacidade térmica igual a 200 cal/ºC contém 400,0 g de água, a 15 ºC. Um bloco de alumínio, com massa igual a 200,0 g, é aquecido até 90 ºC e colocado no interior do calorímetro. Desprezando-se as perdas térmicas para o meio ambiente, considerando-se os calores especícos da água e do alumínio, respectivamente, iguais a 1,0 cal/gºC e 0,9 cal/gºC, é correto armar que a temperatura nal de equilíbrio do sistema, em ºC, é de, aproximadamente, a) 28,7 *b) 32,3 c) 34,1 d) 36,8 (VUNESP/UEA-2017.1) - ALTERNATIVA: D Dois blocos, A e B, feitos do mesmo material, apresentam os seguintes dados iniciais: A Massa(g) Temperatura (ºC)
10 ‒20
B 30 40
Após troca de calor somente entre eles, e uma vez estabelecido o equilíbrio térmico, a temperatura nal dos blocos será igual a a) 10 ºC. *d) 25 ºC. b) 15 ºC. e) 30 ºC. c) 20 ºC. (IF/PE-2017.1) - ALTERNATIVA: E Leia o TEXTO 11 para responder à questão 30. TEXTO 11 NUTRITIVAS E LEVES, ELAS HIDRATAM E MATAM A SEDE SEM PESAR NA BALANÇA Com os termômetros elevados e com a exposição ao calor, nosso corpo precisa de muito líquido para manter-se hidratado e saudável, por isso, ingerirde água, outras bebidas essencial [...]. Um ótimo exemplo umasucos bebidae nutritiva é o sucoé de uva energético, cuja receita segue abaixo: Ingredientes: 30 ml (30 g) de suco de uva concentrado a 2,5 ºC, 30 g de beterraba crua a 20 ºC, 100 ml (100 g) de suco de guaraná light a 0 ºC [...]. Modo de Preparo: bata todos os ingredientes no liquidicador. Coe, [...] e sirva. Disponível em: < http://www.minhavida.com.br/alimentacao/galerias/10853-10 -opcoes-refrescantes-para-aliviar-ocalor-do-verao/2>. Acesso em: 30 set. 2016.
QUESTÃO 30 Desprezando-se a capacidade térmica do liquidicador e as perdas para o ambiente, e admitindo que a ação de bater os ingredientes (suco de uva, beterraba e suco de guaraná) no liquidicador não interra na temperatura nal da mistura, determine a temperatura nal da mistura. Dados: Calor especíco do suco de uva = 0,80 cal/g.ºC Calor especíco da beterraba crua = 0,90 cal/g.ºC Calor especíco do suco de guaraná light = 0,99 cal/g.ºC a) 12 ºC d) 10 ºC b) 5 ºC *e) 4 ºC c) 6 ºC [email protected]
(VUNESP/UEA-2017.1) - ALTERNATIVA: C Em um recipiente de capacidade térmica não desprezível, inicialmente a 20 ºC, foram colocadas quantidades iguais de água, com temperaturas iniciais de 20 ºC e 40 ºC. Considerando que as trocas de calor ocorrem apenas entre as massas de água e o recipiente, após atingir o equilíbrio térmico, o sistema estará a uma temperatura TEQ , tal que a) TEQ = 20 ºC b) 30 ºC < TEQ < 40 ºC *c) 20 ºC < TEQ < 30 ºC d) TEQ = 30 ºC e) TEQ = 40 ºC
(CESUPA-2017.1) ALTERNATIVA: B leite depende do gosto de A temperatura ideal- de um bom café com cada um. Suponha que para preparar um café com leite você coloca em uma xícara 50 mL de café a uma temperatura de 90 ºC e então adiciona o leite que está à temperatura ambiente de 30 ºC.
Considere como uma aproximação que o café e o leite têm os mesmos valores de densidade e de calor especíco. Então, qual a quantidade de leite que você deve adicionar se desejar que a mistura tenha temperatura nal de 50 ºC? a) 50 mL. *b) 100 mL. c) 150 mL. d) 200 mL. (CEFET/MG-2017.1) - ALTERNATIVA: B Dois corpos A e B de temperaturas TA e TB , onde TA > TB são colocados em um recipiente termicamente isolado juntamente com um terceiro corpo C de temperatura TC . Após atingido o equilíbrio térmico, as temperaturas a) TA , TB e TC diminuem. *b) TA , TB e TC tornam-se iguais. c) TA diminui, TB aumenta e TC diminui. d) TA aumenta, TB diminui e TC aumenta. (PUC/SP-2017.1) - ALTERNTIVA: B Uma xícara contém 30 mL de café a 60 ºC. Qual a quantidade, em mL, de leite frio, cuja temperatura é de 10 ºC, que devemos despejar nessa xícara para obtermos uma mistura de café com leite a 40 ºC ?
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Considere as trocas de calor apenas entre o café e o leite, seus calores especícos iguais e suas densidades iguais a 1g/cm 3. a) 15 *b) 20 c) 25 d) 35 (UTFPR-2017.1) - ALTERNATIVA: E O equilíbrio térmico entre dois corpos que podem trocar calor se estabelece quando ambos têm: a) a mesma quantidade de calor. b) a mesma temperatura e a mesma quantidade de calor. c) o mesmo calor especíco. d) o mesmo calor especíco e a mesma quantidade de calor. *e) a mesma temperatura. 19
(IFSUL/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: B Em um recipiente adiabático, onde não ocorrem trocas de calor com o ambiente, coloca-se 80 g de gelo a 0 ºC com 120g de água. Depois de um certo tempo, observa-se que há 50 g de gelo boiando na água em equilíbrio térmico. Sendo o calor especíco da água igual a 1,0 cal/gºC e o calor latente de fusão do gelo igual 80 cal/g, a temperatura nal da mistura e a temperatura inicial da água serão respectivamente iguais a a) 0,5 ºC e 16,0 ºC. *b) 0,0 ºC e 20,0 ºC. c) 0,0 ºC e 16,0 ºC. d) 0,5 ºC e 20,0 ºC. (IFSUL/MG-2017.1) - ALTERNATIVA: A Uma pessoa deseja fazer iogurte em casa, para isso comprou um envelope de fermento lácteo no supermercado. Não tendo lido as instruções de uso no supermercado, ao chegar em casa, encontrou as seguintes instruções: “Receita para produção de 1 litro de iogurte: Despeje o conteúdo de um envelope em um litro de leite à temperatura de 50 °C. Mexa levemente o leite com o fermento lácteo e, em seguida, mantenha o leite com o fermento em um recipiente em temperatura constante de 50 °C por um período de 4 a 6 horas .”
Não dispondo de um termômetro, nem mesmo de um equipamento apropriado para manter o leite e o fermento na temperatura de 50 °C pelo tempo necessário, a pessoa obterá melhor resultado se: *a) ferver 500 ml de leite, o que o deixará em temperatura próxima de 100 °C, misturar com 500 ml de leite frio, em temperatura próxi ma de 0 °C, adicionar o fermento e manter em uma garrafa térmica tampada. b) ferver 250 ml de leite, o que o deixará em temperatura próxima de 100 °C, misturar com 750 ml de leite gelado, em temperatura próxima de 0 °C, adicionar o fermento e manter o leite em uma vasilha embrulhada por um pano. c) ferver 1000 ml de leite, o que o deixará em temperatura próxima de 100 °C , adicionar o fermento e manter em uma garrafa térmica tampada. d) colocar o leite em uma vasilha, envolvê-la em um cobertor, esperar até o cobertor aquecer o leite, atingindo a temperatura de 50 °C, adicionar o fermento e mantê-la envolta pelo cobertor até o iogurte car pronto.
(UNINORTE/AC-2017.1) - ALTERNATIVA: E O fato de a temperatura do corpo de uma criança não baixar após a administração de antitérmicos não signica que o fármaco seja inecaz. Nesses casos, pode-se recorrer a medidas físicas para ajudar a baixar a temperatura, como o banho de imersão. O banho tem maior ecácia nas crianças mais novas e consiste na imersão da criança em água 2 ºC a 5 ºC abaixo da temperatura corporal durante 15 a 20 minutos. Disponível em: . Acesso em: 10 nov. 2016. Adaptado.
Para compreender melhor os processos físicos associados ao banho de imersão citado no texto, um estudante realizou uma experiência que consistia em mergulhar uma esfera metálica de 100,0 g, à temperatura de 40 ºC, em um calorímetro com capacidade térmica de 20cal/ºC, que continha 1,0 litro de água a 35 ºC. Considerando-se informação e admitindo-se de dilatação linearessa da esfera da ordem de 10 –6 ºC–1o, coeciente a densidade da água igual a 1,0 g/cm3, o calor especíco da esfera igual a 0,2 cal/gºC e o calor especíco da água igual a1,0 cal/gºC, pode-se armar que a) o volume da esfera aumentou cerca de 0,1%. b) a esfera cedeu aproximadamente 1000 cal. c) a água do calorímetro recebeu cerca de 900 cal. d) o calorímetro recebeu aproximadamente 100 cal. *e) o equilíbrio térmico ocorreu a, aproximadamente, 35,1 ºC. (FEI/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: B Em um calorímetro de capacidade térmica CT = 50 cal/ºC estão 300 g de água a 20 ºC em equilíbrio térmico. Ao acrescentarmos uma peça metálica de 100 g, com calor especíco c = 0,1 cal/g·ºC a 200 ºC, qual será a temperatura da água após atingir o equilíbrio térmico? Dado: calor especíco da água: 1,0 cal/g·ºC. a) 22 ºC *b) 25 ºC c) 27 ºC d) 30 ºC e) 35 ºC
(UNESP-2017.1) - RESPOSTA: Q = 17800 cal e m = 690 g Um bloco de gelo de massa 200 g, inicialmente à temperatura de –10 ºC, foi mergulhado em um recipiente de capacidade térmica 200 cal/ºC contendo água líquida a 24 ºC. Após determinado intervalo de tempo, esse sistema entrou em equilíbrio térmico à temperatura de 4 ºC. O gráco mostra como variou a temperatura apenas do gelo, desde sua imersão no recipiente até ser atingido o equilíbrio térmico.
calor especíco da água líquida calor especíco do gelo calor latente de fusão do gelo
1 cal/g·ºC 0,5 cal/g·º C 80 cal/g
Considerando as informações contidas no gráco e na tabela, que o experimento foi realizado ao nível do mar e desprezando as perdas de calor para o ambiente, calcule a quantidade de calor absorvido pelo bloco de gelo, em calorias, desde que foi imerso na água até ser atingido o equilíbrio térmico, e calcule a massa de água líquida contida no recipiente, em gramas, antes da imersão do bloco gelo. [email protected]
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VESTIBULARES 2017.2 (IFNORTE/MG-2017.2) - ALTERNATIVA: C O cãozinho Planck (FIGURA 06) intoxicou-se ao beber um líquido que encontrou no chão do laboratório de química do IFNMG. Para determinar o líquido causador da intoxicação, um veterinário realizou o experimento representado pelo gráco da FIGURA 07: TABELA 01
FIGURA 06
Disponível em: .Acesso em: 25 mar. 2017.
Substância
Calor específco
Água Álcool etílico Álcool acético
1,00 0,60 0,48
Acetono Benzeno
0,52 0,42
(cal/g·°C)
FIGURA 07
(FEI/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: B Em um calorímetro de capacidade térmica desprezível, estão 200 g de água a 20ºC. Qual será a temperatura de equilíbrio quando forem acrescentados 200 g de um metal a 180ºC? Dados: calor especíco da água = 1 cal/gºC; calor especíco do metal = 0,2 cal/gºC. a) 35,4 ºC *b) 46,7 ºC c) 50,0 ºC d) 60,0 ºC e) 62,8 ºC (UECE-2017.2) - ALTERNATIVA: B Considere o enunciado de uma lei da termodinâmica, que diz “se dois corpos estiverem em equilíbrio térmico com um terceiro, estarão em equilíbrio térmico entre si”. Assim, é correto armar que no equilíbrio térmico a) os três corpos devem estar em temperaturas distintas. *b) não há uxo de calor entre os três corpos. c) os três corpos necessariamente têm a mesma energia interna. d) há sempre uxo de calor entre os três corpos. (UECE-2017.2) - ALTERNATIVA: D Dois corpos, inicialmente com temperaturas diferentes, são isolados termicamente do ambiente, mas postos em contato térmico um com o outro, de modo que possam trocar calor entre si. Ao atingir equilíbrio térmico, um dos corpos ganhou uma quantidade de calor Q. Considerando corretamente os sinais das quantidades de calor, é correto armar que a soma do calor cedido por um corpo com o recebido pelo outro é a) 2Q. b) −2Q. c) Q/2. *d) 0,0.
Nesse experimento, empregando-se um calorímetro ideal, foram misturados 18 g de água e 100 g do líquido tóxico. Com base no gráco da FIGURA 07 e nos dados da TABELA 01, o líquido que intoxicou Planck certamente foi: a) Álcool etílico. b) Acetona. *c) Benzeno. d) Ácido acético.
(VUNESP/UEFS-2017.2) - ALTERNATIVA: A Dentro de um recipiente termicamente isolado há 4 L de água líquida, a 40 ºC. Um bloco de gelo de 6 kg, a –10 ºC, é colocado dentro desse mesmo recipiente, que em seguida é fechado. Depois de determinado intervalo de tempo, quando o equilíbrio térmico foi atingido dentro do recipiente, ele é aberto e verica-se que nem todo o gelo derreteu. O gráco representa como variaram as temperaturas (θ) das substâncias envolvidas nesse experimento, em função do tempo (t).
(VUNESP/USCS-2017.2) - ALTERNATIVA: E A temperatura (T) de uma esfera metálica maciça e homogênea varia em função da quantidade de calor (Q) absorvida por ela. O gráco representa, parcialmente, a curva de aquecimento dessa esfera.
fora de escala
Em um experimento, essa esfera é aquecida a 340 ºC e então to talmente imersa em uma porção de 400 g de água, a 25 ºC, contida em um calorímetro ideal. Sabendo que o calor especíco da água líquida é 1 cal/(g·ºC) e considerando que tenha havido troca de calor apenas entre a esfera e a água, é correto armar que após atingido o equilíbrio térmico, o sistema estará a uma temperatura igual a a) 50 ºC. b) 30 ºC. c) 20 ºC. d) 60 ºC. *e) 40 ºC. [email protected]
calor especíco da água líquida
1 cal/(g·º C)
calor especíco do gelo
0,5 cal/(g·ºC)
calor latente de fusão do gelo
80 cal/g
densidadedaágualíquida
1 kg/L
Considere as informações contidas no gráco e na tabela, admita que o experimento foi realizado no nível do mar e que só houve troca de calor entre a água que estava incialmente no recipiente e o bloco de gelo introduzido. Após o estabelecimento do equilíbrio térmico, haverá, dentro do recipiente, uma massa de água líquida igual a *a) 5625 g. b) 4750 g. c) 5000 g. d) 4375 g. e) 5225 g. 21
(IFSUL/RS-2017.2) - ALTERNATIVA: B Um copo com 300 g de água foi colocado sobre a mesa da cozinha no início da manhã e ali permaneceu até ao meio dia, horário em que a temperatura estava 30 °C. Para tomar essa água gelada, um estudante colocou a água do copo e dois cubos de gelo em um recipiente termicamente isolado e aguardou o sistema entrar em equilíbrio térmico. Sabe-se que esse conjunto estava submetido à pressão de 1 atm , que o Calor Latente de Fusão do gelo é L F = 80 cal/g , que o Calor Especíco do Gelo é c gelo = 0,5 cal/g.°C, que o Calor Especíco da água é c água =1 cal/g.°C, que os dois cubos de gelo estava inicialmente a 0 °C e que cada um possuía massa de 50 g. No nal do processo, a temperatura da água resultante do equilíbrio térmico foi igual a a) 0,00 °C. *b) 2,50 °C. c) 20,5 °C. d) 22,5 °C. (UEM/PR-2017.2) - RESPOSTA: SOMA = 05 (01+04) O quadro abaixo apresenta o calor especíco e os calores latentes e temperaturas de fusão e de ebulição da água e do etanol, a uma pressão de 1atm. Substância Água Etanol
Calor esCalor TempeCalor latenTemperatupecíco na latente de ratura de te de fusão ra de fusão fase líquida ebulição ebulição (cal/g) (ºC) (cal/g.ºC) (cal/g) (ºC) 1,0 80 540 0 100 0,6
25
204
–114
78
Tomando por base esse quadro, assinale o que for correto. 01) À temperatura de −10ºC, a água encontra-se no estado sólido, e o etanol, no estado líquido. 02) À temperatura de 90ºC, a água e o etanol encontram-se no estado líquido. 04) Precisa-se de menos energia para transformar 1g de gelo em água (líquida) do que para transformar 1g de etanol no estado líquido para o estado gasoso. 08) Na fase líquida, necessita-se de menos energia para elevar a temperatura de 1g de água em 1ºC do que para elevar a temperatura de 1g de etanol em 1ºC. 16) Misturando-se 100 g de água a 60ºC com 100 g de etanol a 20ºC, a mistura atinge uma temperatura de equilíbrio de 35ºC. (IF/PE-2017.2) - ALTERNATIVA: D Maria é proprietária de uma lanchonete e, devido à procura, faz café diversas vezes por dia. Para preparar uma garrafa de um litro de café, ela utiliza 1 litro de água fervente. Paulo é frequentador assíduo da lanchonete e pede a Maria que lhe prepare um copo de café com leite. Ela coloca, em um copo, 150 mL de café a 95°C e acrescenta 50 mL de leite gelado a 15°C. Qual a temperatura do café com leite servido a Paulo? (Use calor especíco do café = calor especíco do leite = 1,0 cal/g°C e densidade do café = densidade do leite = 1,0 Kg/L) a) 65°C b) 85°C c) 95°C *d) 75°C e) 55°C (UFG/GO-2017.2) - ALTERNATIVA: D Para preparar um chá, uma pessoa ferve 400 mL de água. Ao nal do preparo, a bebida se encontra a 85ºC. Para diminuir a temperatura do chá, ela adiciona 200 mL de água, inicialmente a 10ºC. Considerando que o calor especíco do chá é o mesmo que o da água e desprezadas as perdas de calor para o meio ambiente, a temperatura nal da bebida será de, aproximadamente, a) 37,5ºC b) 47,5ºC c) 56,7ºC *d) 60,0ºC
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TERMOFÍSICA transmissão de calor
(VUNESP/UEA-2017.1) - ALTERNATIVA: C As principais formas de transmissão de calor ilustradas nas guras 1, 2 e 3 são, respectivamente, FIGURA 1
Sol
VESTIBULARES 2017.1 (IME/RJ-2017.1) - ALTERNATIVA: A Deseja-se minimizar a taxa de transferência de calor em uma parede feita de um determinado material, de espessura conhecida, submetendo-a a um diferencial de temperatura. Isso é feito adicionando-se uma camada isolante refratária de 15% da espessura da parede, de forma que cuidadosas medidas experimentais indicam que a taxa de transferência de calor passa a ser 40% em relação à situação srcinal. Supondo que o diferencial de temperatura entre as extremi dades livres da parede srcinal e da parede composta seja o mesmo, pode-se armar que a condutividade térmica do material refratário é numericamente igual a *a) 10 % da condutividade térmica do material da parede. b) 15 % da condutividade térmica do material da parede. c) 4,5 % da condutividade térmica do material da parede. d) 22,22 % da condutividade térmica do material da parede. e) 33,33 % da condutividade térmica do material da parede. (SENAI/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: A O calor pode ser transmitido por diferentes meios, como mostram as situações a seguir. I. O congelador ca 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
Terra
el
s s da tica on gné a om etr
(geoesb.blogspot.com.br) FIGURA 2
(www.aulas-sica-quimica.com) FIGURA 3
duplas, de calorhavendo por ____.quase vácuo entre elas. Isso diculta a transmissão 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 (IF/CE-2017.1) - ALTERNATIVA OFICIAL: E Uma usina heliotérmica é muito parecida com uma usina termoelétrica. A diferença é que, em vez de usar carvão ou gás como combustível, utiliza o calor do sol para gerar eletricidade. A usina heliotérmica capta o calor fornecido pelo sol e os direciona para uma tubulação, conforme mostra o esquema abaixo. Nessa tubulação encontra-se um uido que, ao ser aquecido, movimenta uma turbina que, por sua vez, gera eletricidade.
(http://mundoeducacao.bol.uol.com.br) a) condução, convecção e irradiação. b) convecção, condução e irradiação. *c) irradiação, condução e convecção. d) irradiação, convecção e condução. e) convecção, irradiação e condução. (VUNESP/CEFSA-2017.1) - ALTERNATIVA: B A ilustração a seguir representa a forma como os raios solares atingem a superfície terrestre. Nela estão representadas três superfícies de igual dimensão, mas localizadas em diferentes posições da Terra, do Equador (C) ao Polo Norte (A).
(http://geografalando.blogspot.com.br/) Fonte: http://energiaheliotermica.gov.br/pt-br/energia-heliotermica/como-funciona
O melhor dispositivo para captação da energia solar e envio para a tubulação será a) lente divergente. b) espelho esférico convexo. c) espelho plano. d) lente convergente. *e) espelho esférico côncavo. OBS.: Nas alternativas B e E o correto é escrever espelho cilíndrico convexo e espelho cilíndrico côncavo, respectivamente. [email protected]
Essa representação é utilizada para justicar o fato de as temperaturas serem maiores no Equador do que nos polos. Isso ocorre porque a) as regiões polares encontram-se mais distantes do Sol do que o Equador e, por esse motivo, recebem menos calor. *b) a quantidade de radiação solar por unidade de área que atinge a superfície e se transforma em calor é maior no Equador do que nos polos. c) o Sol envia para o Equador uma quantidade de energia térmica maior que a enviada aos polos, que reetem essa energia. d) a forma esférica da Terra desvia a radiação solar, fazendo com que a energia que atinge os polos seja desviada para o Equador. 23
(VUNESP/EMBRAER-2017.1) - ALTERNATIVA: 58 B e 59 D Utilize as informações e os esquemas a seguir para responder às questões de números 58 e 59. Em um experimento realizado para vericar de que forma materiais de cores diferentes absorvem energia luminosa, foi montado o equipamento ilustrado a seguir.
(UEL/PR-2017.1) - ALTERNATIVA: C Leia a charge a seguir e responda a questão de 15.
Nesse experimento, os copos foram colocados a uma mesma distância da lâmpada; em seguida, a lâmpada foi ligada, e a temperatura dos copos foi medida de minuto em minuto, durante dez minutos. Posteriormente, a lâmpada foi apagada, e a temperatura continuou a ser medida de minuto em minuto, até o vigésimo minuto. O resultado encontra-se representado no gráco a seguir.
QUESTÃO 15 Com base na charge e nos conceitos da termodinâmica, é correto armar que as luvas de amianto são utilizadas porque a condutividade térmica a) da cuia de cristal é menor que a do líquido. b) da cuia de cristal e a do amianto são iguais. *c) do amianto é menor que a da cuia de cristal. d) do amianto é maior que a da cuia de cristal. e) do amianto é maior que a do líquido.
(Disponível . Acesso em:em: 27 abr. 2016.)
(ENEM-2016) - ALTERNATIVA: D Para a instalação de um aparelho de ar-condicionado, é sugerido que ele seja colocado na parte superior da parede do cômodo, pois a maioria dos uidos (líquidos e gases), quando aquecidos, sofrem expansão, tendo sua densidade diminuída e sofrendo um deslocamento ascendente. Por sua vez, quando são resfriados, tornam-se mais densos e sofrem um deslocamento descendente. QUESTÃO 58 Com relação ao comportamento energético dos copos, é possível vericar que a) ambos os copos absorvem igualmente a energia térmica da lâmpada, razão pela qual a temperatura aumenta igualmente neles. *b) a energia luminosa da lâmpada é absorvida diferentemente pelos copos e é transformada em calor por eles, enquanto a lâmpada está acesa. c) a energia térmica deixa de ser absorvida pelos copos ao ser desligada a lâmpada e, por esse motivo, os copos perdem toda a energia que ganharam. d) a energia luminosa é absorvida igualmente pelo copos, mas a perda de energia térmica é diferente quando a lâmpada está apagada. QUESTÃO 59 A análise do gráco permite concluir que, com relação à energia envolvida no experimento, o copo a) claro se aquece mais rapidamente e se resfria mais lentamente que o copo escuro. b) escuro se aquece mais lentamente e se resfria mais rapidamente que o copo claro. c) claro demora mais para se aquecer e se resfria mais rápido que o copo escuro. *d) escuro se aquece e se resfria mais rapidamente que o copo claro. (SENAI/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: C Quem já leu ou viu reportagens a respeito dos países onde os invernos são rigorosos, sabe que a neve permanece sólida por longos períodos de tempo, devido ao fato de ser um bom isolante térmico. Na prática, isso ocorre porque a) o ar, devido às suas características moleculares, é um mau isolante térmico, não permitindo que o gelo se funda. b) o calor que chega à superfície da Terra não consegue quebrar as ligações iônicas entre os cristais de gelo. *c) os ocos de neve são formados por cristais que se acumulam, aprisionando o ar, dicultando a transmissão do calor. d) a temperatura é constante durante todo o ano nos lugares onde há precipitação de neve, impossibilitando o derretimento. e) a água das regiões frias é permanentemente sólida porque o calor reetido pela crosta terrestre não provoca a liquefação do gelo. [email protected]
A sugestão apresentada no texto minimiza o consumo de energia, porque a) diminui a umidade do ar dentro do cômodo. b) aumenta a taxa de condução térmica para fora do cômodo. c) torna mais fácil o escoamento da água para fora do cômodo. *d) facilita a circulação das correntes de ar frio e quente dentro do cômodo. e) diminui a taxa de emissão de calor por parte do aparelho para dentro do cômodo. (ENEM-2016) - ALTERNATIVA: D Nos dias frios. é comum ouvir expressões como: “Esta roupa é quentinha” ou então “Feche a janela para o frio não entrar”. As expressões do senso comum utilizadas estão em desacordo com o conceito de calor da termodinâmica. A roupa não é “quentinha”, muito menos o frio “entra” pela janela. A utilização das expressões “roupa é quentinha” e “para o frio não entrar” é inadequada, pois o(a) a) roupa absorve a temperatura do corpo da pessoa, e o frio não entra pela janela, o calor é que sai por ela. b) roupa não fornece calor por ser um isolante térmico, e o frio não entra pela janela. pois é a temperatura da sala que sai por ela. c) roupa não é uma fonte de temperatura, e o frio não pode entrar pela janela, pois o calor está contido na sala, logo o calor é que sai por ela. *d) calor não está contido num corpo, sendo uma forma de energia em trânsito de um corpo de maior temperatura para outro de menor temperatura. e) calor está contido no corpo da pessoa, e não na roupa, sendo uma forma de temperatura em trânsito de um corpo mais quente para um corpo mais frio. (IFSUL/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: C A cidade de São Paulo, como muitas outras do nosso país, é bastante castigada pela poluição do ar no inverno, pois os poluentes cam com temperaturas mais baixas que o ar puro das camadas superiores, o que faz com que não ocorra a dispersão dos poluentes. Esse fenômeno físico é conhecido por a) convecção. b) radiação. *c) inversão térmica. d) condução. 24
(IF/CE-2017.1) - ALTERNATIVA: D Na tragédia ocorrida na Boate Kiss, localizada no Rio Grande do Sul, em janeiro de 2013, algumas orientações de segurança contra incêndios poderiam ter evitado a morte de tantas pessoas. Dentre as diversas orientações dadas pelos bombeiros, uma delas é considerada bem simples, fugir do local o mais abaixado possível. Essa orientação se deve ao fato de que a) a fumaça resfria rapidamente e, tendo maior densidade que o ar, tende a subir. b) a fumaça, por ser negra, impede a visualização da porta de emergência. c) a pessoa mantendo-se inclinada permanece mais calma. Esse procedimento também é adotado em pousos de emergência na aviação civil. *d) os gases oriundos da combustão, por estarem aquecidos, tendem a subir, ocupando a parte superior do local. e) os incêndios ocorrem geralmente na parte superior dos recintos.
(IF/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: D Um atiçador é uma barra rija e não inamável usada para empurrar lenha ardente em uma lareira. Para segurança e conforto durante o uso, o atiçador deveria ser feito de um material com a) alto calor especíco e alta condutividade térmica. b) baixo calor especíco e baixa condutividade térmica. c) baixo calor especíco e alta condutividade térmica. *d) alto calor especíco e baixa condutividade térmica. (UFJF/MG-2017.1) - ALTERNATIVA: D A garrafa térmica de uma determinada marca foi construída de forma a diminuir as trocas de calor com o ambiente que podem ocorrer por três processos: condução, convecção e radiação. Dentre as suas várias características, podemos citar:
I. Uma panela vazia foi aquecida diretamente na chama do fogão durante cinco minutos. II. Em seguida, adicionou-se água fria a esta panela e observou-se que, à medida que ela foi aquecendo, o líquido do fundo do recipiente começou a migrar para a superfície e um movimento contrário foi vericado da superfície em direção à base da panela.
I. a ampola interna da garrafa é feita de plástico. II. a ampola possui paredes duplas, e entre essas paredes, é feito vácuo. III. a superfície interna da ampola é espelhada. Assinale a alternativa que corresponde ao processo que se quer evitar usando as características citadas acima. a) I – radiação; II – condução e convecção; III – convecção b) I – condução e radiação; II – convecção; III – condução c) I – convecção; II – condução; III – radiação *d) I – condução; II – condução e convecção; III – radiação e) I – radiação; II – condução e convecção; III – radiação
Está correto concluir que nas situações I e II, o calor foi transferido, respectivamente, por a) condução e irradiação. b) irradiação e condução. c) convecção e irradiação. *d) condução e convecção. e) irradiação e convecção.
(PUC/PR-2017.1) - ALTERNATIVA: A Preocupado com o rápido resfriamento dos cafés servidos em sua cafeteria, um empreendedor busca desenvolver um suporte para seus copos com o intuito de manter o café aquecido pelo maior tempo possível. Para confecção do suporte, dispõe das seguintes variáveis:
(SENAI/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: D Considere as situações a seguir.
Material (UFGD/MS-2017.1) - ALTERNATIVA: D A condutividade térmica (k) é uma propriedade especíca de cada material, que classica desde os bons condutores térmicos aos bons isolantes térmicos. Uma residência localizada no campo recebe grande quantidade de radiação solar diariamente. Para propiciar um maior conforto aos seus habitantes, deverá receber cobertura (telhado) de materiais que apresentam condutividade térmica com a seguinte propriedade: a) Alta condutividade térmica (k), porque funcionará como um bom condutor térmico. b) Alta condutividade térmica (k), porque funcionará como um bom isolante térmico. c) Baixa condutividade térmica (k), porque funcionará como um bom condutor térmico. *d) Baixa condutividade térmica (k), porque funcionará como um bom isolante térmico. e) Em relação a essa situação, a condutividade térmica (k) do material é indiferente. (UEPG/PR-2017.1) - RESPOSTA: SOMA = 30 (02+04+08+16) Em relação à área da física chamada Termologia, assinale o que for correto. 01) No interior de um calorímetro com paredes adiabáticas e com calor especíco desprezível, encontra-se 100 g de água a uma temperatura de 50ºC. São despejados 10 g de gelo a 0ºC dentro do calorímetro. Considerando que o processo ocorre ao nível do mar, podemos armar que a temperatura no interior do calorímetro, após atingir o equilíbrio tér-mico, é 45ºC. 02) Numa certa escala termométrica, ao zero da escala Celsius corresponde o valor 32 e ao 100 corresponde o valor 232. Quando a temperatura na escala Celsius for de 25ºC, o valor corespondente na outra escala será 82. 04) Podemos interpretar a temperatura como uma medida do estado de agitação das partículas de um corpo. 08) O interior de um automóvel aquece quando o deixamos exposto aos raios solares em virtude das radiações visíveis penetrarem através dos vidros e as radiações infravermelhas tenderem a car aprisionadas no interior do automóvel. 16) O fato de o volume da água diminuir quando sua temperatura varia de 0ºC a 4ºC, faz com que no inverno, uma camada da superfície de um lago que congelada, enquanto abaixo dessa camada de gelo exista água na fase líquida. [email protected]
Metal Madeira
Superfície lisa rugosa
Espessura na espessa
Dentre as possíveis combinações mostradas a seguir, a escolha que atende às necessidades do empreendedor. *a)
d)
b)
e)
c)
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(VUNESP/ANHEMBI-2017.1) - ALTERNATIVA: C A gura mostra o esquema básico de um vaso de Dewar, popularmente conhecido como garrafa térmica.
(UTFPR-2017.1) - ALTERNATIVA OFICIAL: D Assinale a alternativa que indica o que pode ocorrer quando a radiação infravermelha é reetida de volta para a superfície terrestre devido ao acúmulo de dióxido de carbono, metano e vapor de água na atmosfera. a) Buraco na camada de ozônio. b) Ciclones e tornados. c) Glaciação. *d) Efeito estufa. e) Eutrozação. (UNIFOR/CE-2017.1) - ALTERNATIVA: C Um ambiente termicamente confortável é aquele em que temperatura está em torno de 20°C. Considerando uma casa onde o ambiente externo pode atingir uma temperatura de 40°C, qual deve a espes-
(http://penta3.ufrgs.br)
As paredes espelhadas e o ar rarefeito entre tais paredes dicultam a passagem de calor devido aos processos denominados, respectivamente, a) convecção e condução. b) condução e irradiação. *c) irradiação e convecção. d) convecção e irradiação. e) condução e convecção.
sura da parede para que o ambiente interno seja mantido à 20°C, sendo que o uxo de calor seja de 16 W/m2 ? O material que compõe a parede possui condutividade térmica de 0,20 W/(m.°C). a) 15 cm b) 20 cm *c) 25 cm d) 30 cm e) 35 cm
(ETEC/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: B Considere e reita sobre a charge que ironiza um fenômeno climático que ocorre no meio ambiente.
Acesso em: 09.09.16.
Sobre esse fenômeno é correto armar que a) a água na região polar sofre sublimação por resfriamento. *b) um dos principais responsáveis por esse fenômeno é o gás carbônico. c) a quantidade de gelo polar aumenta com o aumento da temperatura. d) a solidicação excessiva destrói a camada de ozônio. e) a ação nos polos será menos severa. (PUC/GO-2017.1) - ALTERNATIVA: C No fragmento do Texto 4: “Quando o calor aperta”, o termo “calor” expressa uma sensação que a personagem experimenta. Para a Física, esse termo pode referir-se a um tipo de energia que pode ser transferidadedetemperatura um corpo ou sistemaentre paraeles. outro, em virtude de uma diferença existente Sobre isso e sobre os processos de transmissão do calor, analise as armativas a seguir: I - Um veículo espacial que esteja orbitando acima da atmosfera terrestre não pode receber o calor proveniente do Sol, uma vez que não haverá meio físico para que o calor se propague. II - Uma chapa de plástico na cor branca reete as ondas eletromagnéticas vindas do Sol com maior eciência do que uma chapa de plástico na cor preta. III - Em locais de inverno rigoroso, os aquecedores residenciais devem ser instalados preferencialmente na parte baixa do ambiente, para favorecer as correntes de convecção. IV - Casas equipadas com janelas duplas (duas placas de vidro separadas por um espaço com ar), facilitam a transmissão do calor de fora para dentro da residência, uma vez que o ar parado é um bom condutor de calor. Em relação às proposições analisadas, assinale a única alternativa cujos itens estão todos corretos: a) I e II. b) I e IV. *c) II e III. d) III e IV. [email protected]
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VESTIBULARES 2017.2 (SENAI/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: B A radiação eletromagnética ou ondas eletromagnéticas são assim chamadas porque correspondem à combinação dos campos elétrico e magnético oscilantes, se propagando no espaço e transportando energia. Se os fornos de micro-ondas são aparelhos que operam utilizando esse tipo de radiação, está correto concluir que aquecem porque essas ondas a) produzem corrente elétrica, se os alimentos estiverem dentro de utensílios metálicos. *b) oscilam vigorosamente as moléculas de água, de modo que colidam com as do alimento, elevando a temperatura da comida. c) reetem as moléculas do alimento, se eles estiverem em recipientes metálicos, liberando o excesso de energia. d) provocam forte oscilação das moléculas do forno e estas colidem com as de água do alimento, elevando a temperatura. e) movimentam as moléculas do forno, produzindo energia térmica, que é dissipada na forma de corrente elétrica. (SENAI/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: B Assinale a alternativa que completa, correta e respectivamente, as lacunas do texto abaixo. Ao colocar um ovo cozido para resfriar, em uma panela com água fria, a energia térmica transfere-se, de partícula para partícula, ____ por ____. a) do ovo para a água – convecção *b) do ovo para a água – condução c) do ovo para a água – irradiação d) da água para o ovo – condução e) da água para o ovo – irradiação (UEPG/PR-2017.2) - RESPOSTA: SOMA = 23 (01+02+04+16) Em relação aos processos de transferência de calor, assinale o que for correto. 01) Um corpo negro ideal possui absorvidade igual a 1 (um) e reetividade igual a 0 (zero). 02) Garrafas térmicas são normalmente produzidas com paredes de vidro de dupla camada. Esses vidros devem ser espelhados e o ar entre essas camadas retirado. Esses procedimentos são realizados com o objetivo de minimizar a troca de calor por condução, convecção e irradiação. 04) Ventos podem ser produzidos pelas correntes de convecção presentes na atmosfera. 08) A transferência de calor por irradiação só ocorre no vácuo. 16) O uxo de calor através de uma placa de alumínio de 1 cm de espessura e área de 25 cm 2, é 375 cal/s. Se o coeciente de condutividade do alumínio é 0,5 cal/s.cm.ºC, então a diferença de temperatura entre as duas faces maiores é 30 ºC.
(SENAI/SP-2017.2) - ALTERNATIVA OFICIAL: B A rebitagem a frio, utilizando martelo, é um processo de união de duas chapas perfuradas, aplicando um elemento chamado “rebite”. Embora o processo seja realizado a frio, quando bem executado, a placa ao redor do rebite esquenta sensivelmente, resultando em uma cabeça arredondada de ferro fundido na forma desejada. Isso ocorre porque a) a cabeça martelada do rebite recebe calor do ambiente, por radiação, fazendo com que ela se funda e transmita o calor, por convecção, às chapas de ferro. *b) os golpes do martelo produzem impactos elásticos, que transmitem energia ao rebite por condução e, ainda por condução, o calor esquenta a placa metálica. c) a cabeça do rebite se funde, naturalmente, à temperatura ambiente e o aquecimento da placa é devido à energia irradiada no ambiente de ocina. d) os golpes do martelo aquecem a placa, devido à resistência ao impacto. Já a cabeça do rebite esquenta, por convecção, causada pelo impacto da ferramenta. e) os impactos elásticos do martelo sobre o rebite criam as condições essenciais à transmissão de calor, por fricção contra a placa metálica. (SENAI/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: B Uma das formas de se classicar os materiais é quanto à capacidade que têm ou não para propagar o calor. Considerando essa característica é possível armar que a) o papel, o isopor e o vidro são bons condutores de calor, devido à interação química entre suas moléculas. *b) o cobre é um bom condutor térmico, e isto se deve à natureza da ligação metálica. c) os metais são excelentes condutores de calor, pois possuem seus elétrons externos rmemente ligados. d) os líquidos e os gases, em geral, são bons condutores de calor, devido à ligação entre suas moléculas. e) a madeira é excelente condutora de calor, devido ao fato de possuir os elétrons externos livres para transportar energia.
(PUC/GO-2017.2) - ALTERNATIVA: D No Texto 4, “Os infelizes cálculos da felicidade”, de Mia Couto, a menina enamorada pelo professor Novesfora diz que: “As lágrimas, no frio, me saem grossas, cheiinhas de água”. Para a Física o frio pode ser interpretado como a perda de calor sofrida por um corpo. Sobre esse assunto, analise as armativas a seguir: I - Duas barras metálicas, A e B, com dimensões iguais, expostas à mesma variação de temperatura, perderão calor na mesma taxa, ainda que seus materiais sejam diferentes. II - A perda de calor de um material é inversamente proporcional a sua área e diretamente proporcional ao seu comprimento. III - Para se manter a temperatura de um objeto, é aconselhável que ele seja mantido em um recipiente com baixa condutividade térmica. IV - Uma barra de alumínio de 2 metros de comprimento e área da seção reta de 40 cm2 tem uma taxa de transferência de calor ao longo de seu comprimento de 20,5 W, se exposta a uma variação de temperatura de 50 K. Dado: condutividade térmica do alumínio = 205 W/m.K. Em relação às proposições analisadas, assinale a única alternativa cujos itens estão todos corretos: a) I e II. b) I e IV. c) II e III. *d) III e IV. [email protected]
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TERMOFÍSICA dilatação térmica VESTIBULARES 2017.1 DILATAÇÃO DOS SÓLIDOS (PUC/RJ-2017.1) - ALTERNATIVA: E Uma placa de vidro possui as dimensões de 1,0 m × 1,0 m × 1,0 cm quando está à temperatura ambiente. Seu coeciente de dilatação −6 −1 linear é 9 × 10 ºC . Se a placa sofrer uma variação de temperatura de 10 ºC, de quanto será a variação de volume da placa, em cm 3 ? a) 7,3 × 10−11 b) 7,3 × 10−7 c) 9,0 × 10−3 d) 9,0 × 10−1 *e) 2,7 (SENAI/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: B Sólidos e líquidos, em geral, aumentam de volume quando há aumento de temperatura. Nesse contexto, o fenômeno ocorre devido a) à redução na energia das partículas. *b) ao aumento no grau de agitação das partículas. c) ao abaixamento da pressão que age sobre o material. d) à diminuição na distância entre as partículas. e) à elevação na massa do material aquecido. (SENAI/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: C A Ciência está presente constantemente nossodecotidiano. Durante a construção de pontes, por exemplo, em através conhecimentos cientícos, 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. (IF/CE-2017.1) - ALTERNATIVA: B Um cubo metálico apresenta, a 20 ºC, volume de 10000 cm3. O metal possui um coeciente de dilatação linear médio de 10 × 10−6 ºC−1. Se o cubo é aquecido até 220 ºC, a dilatação sofrida por ele, em cm3, vale a) 80. *b) 60. c) 40. d) 30. e) 20.
(UEPG/PR-2017.1) - RESPOSTA: SOMA = 13 (01+04+08) Seja uma barra de cobre com 85 cm de comprimento à temperatura de 15 ºC. O coeciente de dilatação linear para o cobre é de 1,7 × 10–5 ºC–1. Assinale o que for correto. 01) O acréscimo no comprimento da barra quando aquecida até 35 ºC é de aproximadamente 2,9 × 10–4 m. 02) O decréscimo no comprimento da barra quando resfriada é inversamente proporcional à variação de temperatura. 04) Se a variação de temperatura fosse 20 K, a dilatação seria a mesma do item (01). 08) A dilatação da barra ocorre em suas três dimensões. (UEG/GO-2017.1) - ALTERNATIVA: A Duas barras metálicas A e B, de mesmo comprimento e temperatura inicial, são submetidas à mesma fonte de calor. Após um determinado tempo percebe-se que a barra B está maior do que a barra A. Esse fato garante que *a) a barra B tem coeciente de dilatação maior do que a barra A. b) a absorção de calor pela barra A é maior do que da barra B. c) o comprimento inicial inuencia na dilatação das barras. d) a barra B não realiza trocas de calor por convecção. e) o calor especíco das barras não é constante. (FGV/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: B Um bloco metálico, maciço, homogêneo, de capacidade térmica C, é feito de um material de coeciente de dilatação linear α e ocupa um volume V0 à temperatura ambiente. Ele é colocado no interior de um forno quente e recebe uma quantidade de calor Q até entrar em equilíbrio térmico com o forno sem sofrer mudança de estado físico. Como consequência, seu volume sofre uma dilatação DV. Tal dilatação é diretamente proporcional a V0, a) α, C e 1/Q. *b) α, Q e 1/C. c) C, Q e 1/ α. d) α, 1/Q e 1/C. e) Q, 1/ α e 1/C. (MACKENZIE/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: D Um cubo regular homogêneo de aresta 20,0 cm está inicialmente a 20,0 ºC. O coeciente de dilatação linear médio do material com que foi fabricado é 2,00×10 –5 ºC–1. Aquecendo-se uniformemente o cubo com uma fonte de calor constante durante 50,0 s, a temperatura se eleva para 120,0 ºC. A dilatação ocorrida em uma das superfícies do cubo é a) 4,00×10 –1 cm2 b) 8,00×10 –1 cm2 c) 12,0×10–1 cm2 *d) 16,0×10–1 cm2 e) 20,0×10 –1 cm2 (PUC/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: E As três placas de um mesmo material metálico, A, B e C, representadas na gura abaixo são submetidas a um mesmo aumento na temperatura.
(VUNESP/CEFSA-2017.1) - ALTERNATIVA: E Um bloco cúbico, como o da gura, de ferro maciço, homogêneo, sofre uma dilatação volumétrica DV ao receber determinada quantidade de calor Q, sem mudar de estado físico.
Se recebesse o dobro de calor (2Q), sem mudar de estado físico também, sua dilatação volumétrica seria DV’ igual a a) DV. b) (DV)2. c) 2( DV)2.
Assumindo que todas as placas inicialmente estejam em equilíbrio térmico entre si, o maior aumento na dimensão paralela ao eixo x e o maior aumento na área ocorrem, respectivamente, nas placasa a) A e B. b) A e C. c) B e A.
d) (DV)3. *e) 2 DV.
d) C e B. *e) C e A.
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(IFSUL/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: A A cada ano, milhares de crianças sofrem queimaduras graves com água de torneiras fervendo. A gura ao lado mostra uma vista em corte transversal de um dispositivo antiescaldante, bem simplicado, para prevenir este tipo de acidente. Dentro do dispositivo, uma mola feita com material com um alto coeciente de expansão térmica controla o êmbolo removível. Quando a temperatura da água se eleva acima de um valor seguro preestabelecido, a expansão da mola faz com que o êmbolo corte o uxo de água. Admita que o comprimento inicial L da mola não tensionada seja de 2,40 cm e que seu coeciente de expansão volumétrica seja de 66,0 × 10–6 ºC–1. Nas condições acima propostas o aumento no comprimento da mola, quando a temperatura da água se eleva de 30 ºC, é de *a) 1,58 × 10–3 cm. b) 4,74 × 10–3 cm. c) 3,16 × 10–3 cm. d) 2,37 × 10–3 cm. (FMABC/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: 29B e 30 D A gura e o texto abaixo referem-se às questões 29 e 30 Considere duas lâminas metálicas constituídas de materiais diferentes, tais que, na temperatura ambiente de 77 ºF, a lâmina 2 (L 2) tem o dobro do comprimento da lâmina 1 (L1). O coeciente de dilatação linear da lâmina 2 corresponde a 75% do coeciente de dilatação linear da lâmina 1 e elas estão separadas por uma distância equivalente a um milésimo do comprimento da lâmina L 1, para essa temperatura ambiente.
(UEM/PR-2017.1) - RESPOSTA: SOMA = 22 (02+04+16) O controle de temperatura de um ferro elétrico de passar roupas é feito por meio de um termostato que tem como um de seus principais componentes uma lâmina bimetálica. À temperatura ambiente, a lâmina, que tem uma de suas extremidades ligada à base do ferro e a outra livre para se mover, permanece suspensa na horizontal. Conforme a temperatura aumenta, verica-se que a lâmina se dilata e se curva para cima na forma de um arco, empurrando um pino isolante que, funcionando como uma chave liga/desliga, interrompe a passagem de corrente elétrica ao deixar o circuito em aberto. Nesse momento, o ferro começa a esfriar, fazendo com que a lâmina volte à posição inicial, possibilitando que o pino desça e feche o circuito novamente, restabelecendo a corrente elétrica e reiniciando o processo. Sabendo-se que a lâmina bimetálica é formada por latão (liga metálica de cobre e zinco) e invar (liga metálica de níquel e ferro), e que seus coecientes de dilatação linear são respectivamente 18 × 10 –6 ºC –1 e 1,5 × 10 –6 ºC–1, é correto armar: 01) Para que a lâmina bimetálica inicialmente na horizontal se curve para cima, o latão deve car na parte superior da lâmina e o invar na parte inferior, já que o material que se dilata mais puxa para cima o material que se dilata menos. 02) O coeciente de dilatação linear de uma substância informa quanto uma unidade de comprimento dessa substância se dilata ao sofrer uma elevação de temperatura de 1 ºC. 04) Para cada 1 m de lâmina de latão, ocorre uma dilatação de 0,018 mm dessa lâmina quando ela sofre um aumento de temperatura de 1 ºC. 08) Quanto mais longe o pino isolante estiver da extremidade livre da lâmina bimetálica, menor será o aumento de temperatura da base do ferro. 16) O coeciente de dilatação linear do invar também pode ser expresso por 1,5 × 10 –4 cm/(m·ºC).
(UCB/DF-2017.1) - ALTERNATIVA : A Conforme dados do Instituto Nacional de Meteorologia (BDMEP - INMET), a maior e a menor temperaturas em Brasilia no ano de 2016 foram aproximadamente 36 ºC e 10 ºC, respectivamente. Considere hipoteticamente que uma cantoneira de alumínio, cujo coeciente de dilatação linear é α = 22,0 × 10–6 ºC –1, é instalada, no dia mais quente, com 20 m de comprimento. No dia mais frio, o comprimento dessa cantoneira sofrerá, aproximadamente, a (o) *a) redução de 1,1 cm. b) aumento de 1,0 cm. c) redução de 1,6 cm. d) aumento de 2,0 cm. e) redução de 0,4 cm.
Quando a temperatura ambiente atinge um determinado valor, as lâminas, por dilatação, se tocam sem se dobrarem, o circuito elétrico se fecha, e uma lâmpada de alerta é acesa. Dado: coeciente de dilatação linear da lâmina 1 = 1.10– 4 ºC–1. QUESTÃO 29 Determine o valor da temperatura, na escala Celsius, na qual a lâmpada será acesa. a) 27 *b) 29 c) 32 d) 35 QUESTÃO 30 Sabendo-se que, quando o circuito é fechado, a resistência equivalente é de 10 W, determine, respectivamente, o valor da resistência elétrica da lâmpada, em ohms, a intensidade da corrente elétrica que a atravessa, em ampères, e a tensão elétrica a que a lâmpada ca submetida, em volts. Considere desprezível a resistência elétrica oferecida pelas lâminas e pelos os de ligação. a) 1 , 1,0 e 1 b) 2 , 0,5 e 1 c) 3 , 1,0 e 3 *d) 4 , 0,5 e 2 [email protected]
(CEDERJ-2017.1) - ALTERNATIVA: A Em uma lâmina bimetálica, utilizada em dispositivos de controle de temperatura, duas de metais distintos expandem-se taxas diferentes quando a tiras temperatura sobe, fazendo com que a alâmina se curve e interrompa o circuito. Ao resfriar-se, ela volta à sua posição srcinal restabelecendo o contato. A gura a seguir ilustra uma lâmina bimetálica formada por uma tira de latão (tira escura) e uma de aço (tira clara) antes e depois de ser submetida a aumento de temperatura. Antes
Depois
A partir da análise da gura e considerando que o coeciente de dilatação linear do latão é denotado por α L e o do aço, por α A , é correto concluir que *a) α L > α A , o latão se dilata mais que o aço. b) α L > α A , o aço se dilata mais que o latão. c) α L < α A , o latão se dilata mais que o aço. d) α L < α A , o aço se dilata mais que o latão. 29
(ETEC/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: E A caminho da erradicação da pobreza, para poder contemplar a todos com o direito à habitação, as novas edicações devem ser construídas com o menor custo e demandar cuidados mínimos de manutenção. Um acontecimento sempre presente em edicações, e que torna necessária a manutenção, é o surgimento de rachaduras. Há muitas formas de surgirem rachaduras como, por exemplo, pela acomodação do terreno ou ocorrência de terremotos. Algumas rachaduras, ainda, ocorrem devido à dilatação térmica. A dilatação térmica é um fenômeno que depende diretamente do material do qual o objeto é feito, de suas dimensões srcinais e da variação de temperatura a que ele é submetido. Para um objeto como um muro, o acréscimo ou decréscimo da área da superfície do muro é calculado pela expressão:
(VUNESP/USCS-2017.1) - ALTERNATIVA: E A gura mostra a vista superior de um aro de basquete feito de aço, com um diâmetro inicial de 40 centímetros.
DS = S0 . b . Dθ Em que: DS representa a variação (acréscimo ou diminuição) da área da superfície que o muro apresentará; S0 é a área srcinal da superfície do muro, antes de ocorrer a dilatação térmica; b é uma constante que está relacionada com o material que foi utilizado em sua construção; Dθ é a variação de temperatura à qual o muro é submetido. Considere dois muros feitos com o mesmo material, sendo que o menor deles possui uma área de superfície igual a 100 m2, enquanto que o maior tem 200 m 2. Se o muro menor sofrer uma variação de temperatura de +20 ºC e o maior sofrer uma variação de +40 ºC, a variação da área da superfície do muro maior em relação à variação da área da superfície do muro menor, é a) quatro vezes menor. b) duas vezes menor. c) a mesma.
Sendo o coeciente de dilatação térmica linear do aço 10× 10–6 ºC–1, a variação de temperatura necessária para que o diâmetro do aro de basquete aumente 1 mm é de a) 270 ºC. d) 320 ºC. b) 340 ºC. *e) 250 ºC. c) 300 ºC.
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DILATAÇÃO DOS LÍQUIDOS (PUC/PR-2017.1) - ALTERNATIVA: E Considere um recipiente de vidro com certo volume de mercúrio, ambos em equilíbrio térmico numa dada temperatura θ 0 , conforme mostra a gura a seguir. Recipiente de vidro
d) duas vezes maior. *e) quatro vezes maior.
DILATAÇÃO DO CORPO OCO (VUNESP/UEA-2017.1) - ALTERNATIVA: D Considere uma placa sólida feita com um metal homogêneo, contendo um orifício circular, como mostra a gura.
Se a placa sofrer aquecimento térmico, é correto concluir que o orifício a) apresentará contração supercial, como se fosse feito do mesmo material da placa. b) apresentará contração supercial, como se fosse feito de um material diferente do da placa. c) não apresentará dilatação supercial, seja expansão ou contração. *d) apresentará dilatação supercial expansiva, como se fosse feito do mesmo material da placa. e) apresentará dilatação supercial expansiva, como se fosse feito de um material diferente do da placa. (IFSUL/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: C Uma chapa retangular, de lados 20 cm e 10 cm, feita de um material cujo coeciente de dilatação linear é igual a 22 × 10–6 ºC–1, tem um furo circular no seu centro, cujo diâmetro é 5 cm, à 25 ºC. Se a chapa for aquecida até 125 ºC, arma-se que a área do furo a) diminui e que o diâmetro passa a ser 4,985 cm. b) não se altera e que o diâmetro continua sendo 5,000 cm. *c) aumenta e que o diâmetro passa a ser 5,011 cm. d) diminui e que o diâmetro passa a ser 4,890 cm. [email protected]
Mercúrio
O conjunto, recipiente de vidro e mercúrio, é colocado num forno a uma temperatura θ , com θ > θ 0 . Sejam os coecientes de dilatação volumétrica do vidro e do mercúrio iguais, respectivamente, a 1,2 ∙ 10‒5 ºC‒1 e 1,8 ∙ 10 ‒4 ºC‒1. De quantas vezes o volume do recipiente deve ser maior que o volume inicial de mercúrio, para que o volume vazio do recipiente permaneça constante a qualquer temperatura? a) 11. d) 14. b) 12. *e) 15. c) 13. (VUNESP/UEA-2017.1) - ALTERNATIVA: A Considere um copo de metal completamente cheio de água. Sendo o coeciente de dilatação do metal maior do que o da água, ao se elevar a temperatura de ambos, sem atingir o ponto de ebulição da água, é correto armar que *a) não haverá transbordamento e o copo não cará completamente cheio de água. b) não haverá transbordamento, mas o copo continuará completamente cheio de água. c) haverá transbordamento e o copo continuará completamente cheio de água. d) haverá transbordamento, mas o copo não cará completamente cheio de água. e) é necessário conhecer a forma geométrica do copo para se chegar a uma conclusão. (IFSUL/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: D O que aconteceria se o vidro de um termômetro expandisse mais ao ser aquecido do que o líquido dentro do tubo? a) O termômetro quebraria. b) Ele só poderia ser usado para temperaturas abaixo da temperatura ambiente. c) Você teria que segurá-lo com o bulbo para cima. *d) A escala no termômetro seria invertida, aproximando os valores mais altos de temperatura do bulbo. 30
(UNITAU/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: A Um recipiente de vidro tem um volume interno de 800 mm 3 e está completamente cheio de um líquido desconhecido, quando a temperatura do sistema é de 20 ºC. Ao aquecer o conjunto até 90 ºC, observa-se que o volume do líquido extravasado é de 5,60 mm 3. Sabendo que o coeciente de dilatação volumétrica do recipiente é de 7,0 × 10 – 4 ºC – 1, é CORRETO armar que o coeciente de dilatação volumétrica real do líquido é de *a) 8,0 × 10 – 4 ºC – 1 b) 7,0 × 10 – 4 ºC – 1 c) 1,0 × 10 – 4 ºC – 1 d) 6,0 × 10 – 4 ºC – 1 e) 5,0 × 10 – 4 ºC – 1 (VUNESP/FMJ-2017.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Um termômetro está graduado na escala Celsius (ºC) e em outra escala hipotética denominada Romulana (ºR), como mostra a gura. a) A temperatura de 40 ºC corresponde a que valor na escala Romulana? b) Sabendo que o coeciente de dilatação volumétrica do mercúrio é constante e vale 1,80×10 – 4 /ºC, que o termômetro contém 0,20 cm3 de mercúrio quando a temperatura é 0 ºC e que a área da seção transversal do tubo capilar é de 3,0×10 – 4 cm2, calcule a distância, em centímetros, entre as marcas de 0 ºC e 100 ºC no termômetro, desprezando a dilatação do vidro. RESPOSTA VUNESP/FMJ-2017.1: a) 222 ºR b) h = 12 cm
VESTIBULARES 2017.2 DILATAÇÃO DOS SÓLIDOS (SENAI/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: A Na gura a seguir, observa-se a mesma barra metálica em duas situações distintas.
Fonte: adaptado de: Disponível em: . Acesso em: 30 abr. 2016.
Sabendo que L0 corresponde ao comprimento inicial da barra, é correto concluir que a variação DL é consequência *a) da dilatação linear. d) do aumento de pressão. b) do aumento de massa. e) da dilatação volumétrica. c) da dilatação supercial. (UEG/GO-2017.2) - ALTERNATIVA: B O gráco a seguir descreve a mudança no comprimento DL em função da variação da temperatura Dt em uma barra metálica.
Se essa barra possuir inicialmente 5,0 metros, o seu coeciente de dilatação, em 10–5 ºC–1, será de a) 0,62 *b) 1,6 c) 3,0
d) 40 e) 160
(UNITAU/SP-2017.2) - ALTERNATIVA OFICIAL: A A variação da temperatura de um objeto usualmente altera as dimensões desse objeto. Isso é devido ao processo de dilatação do material do qual o objeto é composto. Considere um recipiente cilíndrico, de raio R0 e altura h0, quando a uma temperatura de θ0 . O recipiente é aberto e contém uma quantidade de massa m de um líquido. A pressão exercida pelo líquido sobre as paredes do recipiente na parte mais funda do recipiente é dada por p = p0 + ρ0gh0 , onde p0 é a pressão atmosférica; ρ0 é a densidade do líquido à temperatura θ0 ; h0 é a altura do líquido à temperatura θ0 ; e g é o módulo da aceleração gravitacional terrestre. O coeciente de dilatação linear do recipiente é igual a α. Quando a temperatura do conjunto recipiente mais líquido é aumentada de Dθ, o líquido ainda permanece totalmente contido no recipiente, mas a pressão exercida pelo líquido sobre a área da base do recipiente será dada por *a) p = p0 + b) p = p0 + c) p = p0 +
[email protected]
mg
p R02 (1 + 2αDθ) mg
p R03 (1 + 3αDθ)
.
.
mg
p R02 (1 + 2αDθ)2
.
d) p = p0 +
mg . R03 (1 + αDθ)3
e) p = p0 +
ρg . p R02 (1 + 3αDθ)2 31
(USS/RJ-2017.2) - ALTERNATIVA: D Verica-se, experimentalmente, que o comprimento de uma barra metálica aumenta 0,2% do valor inicial quando a sua temperatura varia em 100 ºC. Nesse caso, o coeciente de dilatação linear da barra, em ºC–1, equivale a: a) 0,5 × 10–6 b) 2,5 × 10–6 c) 1,0 × 10–5 *d) 2,0 × 10–5 (UDESC-2017.2) - ALTERNATIVA: C Um antigo relógio de pêndulo (considere-o como um pêndulo simples) é constituído de uma barra metálica delgada. Este relógio é construído e calibrado para a região Norte do Brasil. Considere uma situação na qual ele é enviado da região Norte para a região Sul do Brasil, experimentando uma variação de temperatura média Dt. Em virtude desta mudança de temperatura o comprimento da barra é alterado, ocasionando uma mudança em seu período de oscilação. Sejam:
(IF/SC-2017.2) - RESPOSTA: SOMA = 06 (02+04) Quando a temperatura de uma substância se eleva, suas moléculas ou átomos passam, em média, a oscilar mais rapidamente e tendem a se afastar uns dos outros, resultando em uma dilatação da substância. Com poucas exceções, todas as formas de matéria normalmente se dilatam quando são aquecidas e contraem-se quando resfriadas. A variação das dimensões das substâncias depende da variação da temperatura, da sua dimensão inicial e do coeciente de dilatação do material com o qual são feitas. A tabela a seguir mostra alguns exemplos de materiais, com seus respectivos coecientes de dilatação linear. Abaixo dela, o gráco representa a variação no comprimento de três barras metálicas (A, B e C) em função do aumento da temperatura. Coefciente de
Substância dilatação linear (×10–6 ºC –1) Chumbo 27
● LN o comprimento do pêndulo quando na região Norte, na temperatura média tN ; ● LS o comprimento do pêndulo quando na região Sul, na temperatura média tS ; ● α o coeciente de dilatação linear da barra metálica que forma o pêndulo; ● TN o período das oscilações do pêndulo quando na região Norte; ● TS o período das oscilações do pêndulo quando na região Sul; ● g a aceleração da gravidade (considere o mesmo valor nas duas regiões).
b)
*c)
(TN / TS) 2 – 1 Dt
(TS / TN) 2 + 1 Dt
d)
e)
15
Concreto
12
Platina
9 3,2
Quartzo
0,6
Fonte: TORRES, C. M. A. et al. Física: Ciência e Tecnologia. Volume único. São Paulo: Moderna, 2001.
) m 3 –
0 1 × ( L
(TN / TS) 2 + 1
D
Dt
(TS / TN) – 1 Dt
(TS / TN) 2 – 1
DT (ºC) Gráco da dilatação linear em função da temperatura de três barras A, B e C, com comprimentos iniciais iguais.
Dt
(FATEC/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: D Numa aula de laboratório do curso de Soldagem da FATEC, um dos exercícios era construir um dispositivo eletromecânico utilizando duas lâminas retilíneas de metais distintos, de mesmo comprimento e soldadas entre si, formando o que é chamado de “lâmina bimetálica”. Para isso, os alunos xaram de maneira rme uma das extremidades enquanto deixaram a outra livre, conforme a gura.
A B Considere que ambas as lâminas estão inicialmente sujeitas à mesma temperatura T0 , e que a relação entre os coecientes de dilatação linear seja αA > αB . Ao aumentar a temperatura da lâmina bimetálica, é correto armar que a) a lâmina A e a lâmina B continuam se dilatando de forma retilínea conjuntamente. b) a lâmina A se curva para baixo, enquanto a lâmina B se curva para cima. c) a lâmina A se curva para cima, enquanto a lâmina B se curva para baixo. *d) tanto a lâmina A como a lâmina B se curvam para baixo. e) tanto a lâmina A como a lâmina B se curvam para cima. [email protected]
22
Ouro
Vidro pirex
Com base nestas informações, é correto armar que o coeciente de dilatação linear da barra metálica vale: a)
Alumínio
Tabela: Coeciente de dilatação linear de alguns materiais. [adaptada]
Com base na tabela e no gráco sobre a dilatação linear apresentados acima, analise as armativas a seguir e assinale no cartão-resposta a soma da(s) proposição(ões) CORRETA(S), considerando que o aquecimento das barras é uniforme em todo o seu comprimento e que o comprimento inicial de cada barra é igual a 12,5 m. 01) O coeciente de dilatação linear da barra C é maior que o coeciente de dilatação linear da barra B. 02) O coeciente dilatação linear ciente de dilataçãodelinear da barra B. da barra A é maior que o coe04) A barra B é de alumínio e a barra C é de platina. 08) A barra B é de alumínio e a barra C é de chumbo. 16) A barra A é de alumínio e a barra B é de platina. (UECE-2017.2) - ALTERNATIVA: B Considere a dilatação térmica de duas barras longas e nas, feitas de mesmo material. Uma delas tem o dobro do comprimento da outra: L1 = 2L 2 . Nos dois casos, as barras sofrem uma mesma mudança de temperatura, DT, e dilatam DL1 e DL2 . Assim, DL2 DL1 a) =2 L2 L1 *b)
DL2 DL1 = L2 L1
c) 2
DL2 DL1 = L2 L1
d) DL2 = 3 DL1 L2 L1 32
(VUNESP/UEFS-2017.2) - ALTERNATIVA: E Determinados aparelhos elétricos precisam ter seu funcionamento interrompido quando a temperatura atinge certo valor, chamada temperatura crítica (TC). Para fazer esse controle, alguns aparelhos utilizam um dispositivo baseado na dilatação térmica desigual sofrida por metais diferentes. Ele interrompe a corrente elétrica (i) no aparelho quando a temperatura atinge um valor igual a T C, conforme a gura.
Metais
Coecientes de dilatação –6
–1
aço
linear (10 ºC ) 11
ferro
12
alumínio
24
zinco
64
Para que o dispositivo funcione como mostrado nas guras 1 e 2, considerando os valores dos coecientes de dilatação linear da tabela, os metais A e B da lâmina bimetálica representada podem ser, respectivamente, a) zinco e ferro. b) alumínio e ferro. c) zinco e alumínio. d) ferro e aço. *e) aço e alumínio. (UEM/PR-2017.2) - RESPOSTA: SOMA = 09 (01+08) O porcelanato é um material cerâmico frequentemente usado na construção civil. Certo piso plano foi revestido com lajotas quadradas de porcelanato de 1 m 2 de área cada uma, em um dia em que a temperatura média foi de 0 ºC. Sabe-se que a área de cada lajota apresenta uma variação de 8 cm2 quando a temperatura dessa lajota varia de 50 ºC. Levando-se em conta apenas os efeitos da dilatação térmica das lajotas, assinale o que for correto. 01) Se o espaçamento entre as lajotas era de 1 mm a 0 ºC, então o novo espaçamento a 50 ºC será de 0,6 mm. 02) Cada m2 de lajota sofre uma variação de 20×10 –6 m2 para cada grau (na escala Celsius) de variação na temperatura. 04) Para uma variação de temperatura de 50 ºC, cada aresta de lajota sofre uma dilatação linear relativa de 0,05%. 08) Se a dilatação linear relativa das lajotas fosse de 0,06%, para uma variação de temperatura de 50 ºC, então cada m 2 de lajota sofreria uma variação de 24×10–6 m2 para cada grau (na escala Celsius) de variação na temperatura. 16) Se a dilatação linear relativa fosse de 0,03% para uma variação de temperatura de 50 ºC e se o espaçamento entre as lajotas fosse de 1 mm a 0 ºC, então o novo espaçamento entre as lajotas a 50 ºC seria de 0,8 mm. [email protected]
(UEPG/PR-2017.2) - RESPOSTA: SOMA = 10 (02+08) O uso de materiais com coeciente de dilatação diferentes pode ser útil em circuitos elétricos. Na gura abaixo, duas lâminas metálicas unidas A e B, de mesmo comprimento, formam o que chamamos de lâmina bimetálica, a qual está atuando em um circuito qualquer.
As lâminas, geralmente, são empregadas em relês, disjuntores, ferro elétrico de passar roupas, pisca-pisca natalino, refrigeradores, dentre outros. Sobre a lâmina bimetálica, assinale o que for correto. 01) Como o contato elétrico da lâmina bimetálica no circuito ocorre por meio da lâmina A, a capacidade térmica do metal da lâmina A é necessariamente maior do que a capacidade térmica do metal da lâmina B. 02) Suponhamos que, pela lâmina bimetálica da gura, passa uma corrente elétrica maior que um valor especíco que poderia danicar o circuito. Se a lâmina A possuir maior coeciente de dilatação do que B, curvar-se-á sobre B, e o contato elétrico com ela será interrompido, protegendo o circuito. 04) Mesmo que as lâminas apresentem coecientes de dilatação diferentes, à medida que forem aquecidas ou resfriadas, dilatam-se da mesma maneira, já que apresentam comprimentos iguais e estão acopladas. 08) A lâmina A, com coeciente de dilatação igual a 2 x 10 –5 ºC–1, variando sua temperatura em 100 ºC, apresenta dilatação equivalente a 0,2% de seu comprimento. 16) A lâmina A está posta diretamente no contato elétrico do circuito, como mostra a gura, por possuir maior quantidade de calor absorvida do que a lâmina B, facilitando o deslocamento dos elétrons livres.
DILATAÇÃO DA ÁGUA (SENAI/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: A O aumento da temperatura resulta no aumento da agitação das partículas componentes de um material, com aumento da distância média entre elas. Diante disso, analise as situações a seguir. I. Quando a água líquida é mantida no freezer até que congele, observa-se que, com a diminuição da temperatura, o líquido diminui de volume. II. Nas calçadas, separam-se as placas de cimento por ripas de madeira, o que aumenta as futuras rachaduras no piso. III. Emcanos canalizações longas, colocam-se, de trechos em trechos, formandomuito curvas (cotovelos). São corretas as armativas *a) III, apenas. b) I e II, apenas. c) I e III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III.
33
TERMOFÍSICA transformações gasosas VESTIBULARES 2017.1 (UNICENTRO/PR-2017.1) - ALTERNATIVA: B Considerando um gás ideal sofrendo o processo termodinâmico AB, conforme representado no gráco, conclui-se que o trabalho realizado no processo AB, em J, é igual a
a) 25,4. *b) 27,0. c) 29,3. d) 31,0. e) 33,6. (PUC/RJ-2017.1) - ALTERNATIVA: B Uma certa quantidade de gás ideal ocupa inicialmente um volume V0 com pressão P0 . Se sobrepara esse2P gás, qual se realiza processo pressão será oum volume nal isotérmico do gás? dobrando sua 0 a) V0 /3 *b) V0 /2 c) V0 d) 2V 0 e) 3V 0 (UFPR-2017.1) - ALTERNATIVA: C Uma minúscula bolha de ar sobe até a superfície de um lago. O volume dessa bolha, ao atingir a superfície do lago, corresponde a uma variação de 50% do seu volume em relação ao volume que tinha quando do início do movimento de subida. Considerando a pressão atmosférica como sendo de 105 Pa, a aceleração gravitacional de 10 m/s2 e a densidade da água de 1 g/cm 3, assinale a alternativa que apresenta a distância percorrida pela bolha durante esse movimento se não houve variação de temperatura signicativa durante a subida da bolha. a) 3,6 2 m.m. b) *c) 5 m. d) 6,2 m. e) 8,4 m. (UNITAU/SP-2017.1) - ALTERNATIVA OFICAL: D Um avião, no momento da decolagem, apresenta pressão total do ar no interior do pneu de 2,4 atm, na temperatura de 30 ºC. Durante o vôo, a temperatura, a 10000 metros de altitude, atingiu –45 ºC, e o pneu cou totalmente exposto a essa temperatura. Considerando essas informações, assinale a alternativa CORRETA. a) A pressão no interior do pneu será maior quando estiver a – 45 ºC do que quando estiver a 30 ºC. b) A –45 ºC, o volume do pneu será reduzido e a pressão será maior do que quando estiver a 30 ºC. c) A 30 ºC, a pressão no interior do pneu será maior e o volume menor do que quando estiver a –45 ºC *d) A –45 ºC, o volume do pneu será reduzido e a pressão será menor do que quando estiver a 30 ºC. e) O volume no interior do pneu será maior na temperatura de ‒45 ºC do que quando estiver a 30 ºC. [email protected]
(VUNESP/UEA-2017.1) - ALTERNATIVA: C O volume ocupado por 0,5 mol de hidrogênio gasoso, H2 ( g ), em determinadas condições de pressão e temperatura, é igual a 24,6 L. Nessas mesmas condições de pressão e temperatura, o volume molar desse gás (volume ocupado por 1,0 mol de gás), em L/mol, é igual a a) 12,3. d) 73,8. b) 24,6. e) 95,4. *c) 49,2. (USS/RJ-2017.1) - ALTERNATIVA: C Um pneu de automóvel tem sua pressão aumentada em 15% depois de uma viagem. Suponha que a temperatura inicial do pneu seja 300 K e que não haja alteração do seu volume. Nesse caso, a variação de temperatura no pneu equivale, em kelvin, a: a) 25 b) 35 *c) 45 d) 55 (FGV/RJ-2017.1) - ALTERNATIVA: C Para que um balão de passeio suba, o ar no seu interior, inicialmente a 27 ºC, foi aquecido, a pressão constante, até a temperatura de 127 ºC. No local de partida do balão, a densidade do ar é 1,3 kg/m3. Nesse local, a densidade do ar aquecido no interior do balão é, aproximadamente, a) 0,3 kg/m3 Dado: 0 ºC = 273 K b) 0,7 kg/m3 Considere o ar no interior do *c) 1,0 kg/m3 balão como um gás ideal. 3 d) 0,5 kg/m 3 e) 1,2 kg/m (UNITAU/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: D A gura abaixo mostra o diagrama da pressão em função do volume de um sistema termodinâmico relativo a um gás ideal, que sofre duas sucessivas transformações A → B e de B → C.
Sobre os processos apresentados, é CORRETO armar: a) A transformação A → B é isocórica. b) B → Ctermodinâmico é isobárica. no ponto B é a metade c) A A transformação temperatura dode sistema da temperatura no ponto A. *d) A temperatura do sistema termodinâmico no ponto C é seis vezes a temperatura no ponto A. e) A temperatura do sistema termodinâmico no ponto C é igual à temperatura do ponto A. (FGV/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: C Ao ser admitido no interior da câmara de combustão do motor de uma motocicleta, o vapor de etanol chega a ocupar o volume de 120 cm3 sob pressão de 1,0 atm e temperatura de 127 ºC. Após o tempo de admissão, o pistão sobe, o volume ocupado por essa mistura diminui para 20 cm3, e a pressão aumenta para 12 atm. Considerando a mistura um gás ideal e desprezando perdas de calor devido à rápida compressão, a temperatura do gás resultante desse processo no interior da câmara passa a ser, em ºC, de a) 473. b) 493. *c) 527. d) 573. e) 627. 34
(SENAI/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: B Na gura a seguir estão representados o mar e os valores assumidos pela pressão atmosférica em diferentes profundidades.
(ACAFE/SC-2017.1) - ALTERNATIVA: C Baseado nos conceitos sobre os gases analise as armações a seguir. I. Doze gramas de gás hélio ocupam o mesmo volume que 48g de gás metano, ambos nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP). ll. Em um sistema fechado para proporcionar um aumento na pressão de uma amostra de gás numa transformação isotérmica é necessário diminuir o volume desse gás. lll. Em um recipiente fechado existe 1 mol do gás A mais uma certa quantidade mol do gás B, sendo que a pressão total no interior do recipiente é 6 atm. Se a pressão parcial do gás A no interior do recipiente é 2 atm a quantidade do gás B é 3 mol. Dados: C: 12 g/mol; H: 1 g/mol; He: 4 g/mol.
Fonte: Disponível em: . Acesso em: 19 fev. 2015.
Nessas condições, conclui-se que, se um balão fabricado em material exível, 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. (UEG/GO-2017.1) - ALTERNATIVA: D Um mol de um gás ideal sofre os processos 1 → 2 → 3, como indicado na gura a seguir.
Considere que no ponto 1 a temperatura absoluta seja T . Qual será a temperatura no ponto 3? a) T b) 3T c) 3T / 2 *d) 2T e) 4T
Assinale correta. a) Todas aasalternativa armações estão corretas. b) Todas as armações estão incorretas. *c) Apenas I e II estão corretas. d) Apenas a I está correta. (UEPG/PR-2017.1) - RESPOSTA: SOMA = 07 (01+02+04) Considere uma sala com uma janela que consiste em uma única peça de vidro cujas dimensões são 40 cm × 80 cm. Considerando que a pressão atmosférica é igual a 1,0 × 10 5 Pa e que o ar esteja em repouso, assinale o que for correto. 01) A força que o ar exerce de dentro para fora sobre a janela é igual a 3,2 × 104 N. 02) A pressão atmosférica exercida na janela diminui com a altitude do local e varia conforme as condições meteorológicas. 04) A força que o ar exerce de fora para dentro sobre a janela é igual à força que o ar exerce de dentro para fora. 08) A força exercida pela atmosfera sobre a janela independe de sua área. (UCS/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: C Dos três estados da matéria, o estado gasoso é o que apresenta as propriedades mais simples. Diferentemente dos sólidos e líquidos, muitos gases são surpreendentemente semelhantes em suas propriedades físicas e, por essa razão, é útil denir e descrever um gás hipotético, chamado gás ideal, que pode então ser usado como um padrão de referência com o qual os gases reais podem ser comparados. Essa aproximação é muito interessante, pois as propriedades físicas de muitos gases reais, a temperaturas e pressões ambiente, são similares àquelas do gás ideal. Portanto, a menos que uma grande exatidão seja necessária, é comum uma aproximação adequada para assumir o comportamento de gás ideal para muitos gases reais. Considere uma amostra de gás ideal com n e T mantidos constantes e assinale a alternativa na qual o gráco representa corretamente a relação apropriada entre P e V. a)
d)
b)
e)
(UFLA/MG-2017.1) - ALTERNATIVA: B Um mol de um gás ideal é levado do estado A para o estado B, de acordo com o processo representado no diagrama PV, conforme a gura abaixo:
*c) A razão, TA / TB, entre as temperaturas do gás nos estados A e B, é: a) 0,5 *b) 1,0 c) 1,5 d) 2,0 [email protected]
35
(UNICAMP/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: A Fazer vácuo signica retirar o ar existente em um volume fechado. Esse processo é usado, por exemplo, para conservar alimentos ditos embalados a vácuo ou para criar ambientes controlados para experimentos cientícos. A gura abaixo representa um pistão que está sendo usado para fazer vácuo em uma câmara de volume constante VC = 2,0 litros. O pistão, ligado à câmara por uma válvula A, aumenta o volume que pode ser ocupado pelo ar em VP = 0,2 litros. Em seguida, a válvula A é fechada e o ar que está dentro do pistão é expulso através de uma válvula B, ligada à atmosfera, completando um ciclo de bombeamento.
(UECE-2017.1) - ALTERNATIVA: C Considere dois sistemas compostos por gases ideais, com massas moleculares diferentes, cada um em um recipiente com isolamento térmico. A pressão, o volume e a temperatura são tais que PV é o RT mesmo para ambos. É correto armar que a) o número de moles de gás em cada recipiente é igual, assim como as massas também são iguais. b) o número de moles de gás em cada recipiente é diferente, mas as massas são iguais. *c) o número de moles de gás em cada recipiente é igual, mas as massas são diferentes. d) o número de moles de gás em cada recipiente é diferente, assim como as massas são diferentes. (UEPG/PR-2017.1) - RESPOSTA: SOMA = 07 (01+02+04) Sobre os gases ideais pode-se armar que: P1 V1 01) Obedecem à lei geral dos gases, ou seja, T1
Considere que o ar se comporte como um gás ideal e que, durante o ciclo completo, a temperatura não variou. Se a pressão inicial na câmara é de Pi = 33 Pa, a pressão nal na câmara após um ciclo de bombeamento será de *a) 30,0 Pa. b) 330,0 Pa. c) 36,3 Pa. d) 3,3 Pa. (UEPG/PR-2017.1) - RESPOSTA: SOMA = 03 (01+02) Uma porção de gás ideal a 27 ºC, quando esta submetido a uma 3
pressão igual a 101 kPa, ocupa um volume de 0,02 m . Assinale o que for correto. 01) Para uma mudança de condições em um gás ideal, podemos P V P V utilizar a seguinte relação: 1 1 = 2 2 . T1
T2
02) Se aumentarmos a pressão sobre o gás para 108 kPa, enquanto a temperatura aumenta para 127 ºC, o volume do gás aumentará para aproxi-madamente 25 L. 04) Em uma transformação isobárica, para um gás ide-al, as grandezas volume e temperatura são inver-samente proporcionais. 08) Se a transformação ocorrida no gás for isotérmica, concluímos que, um aumento de volume acarretará um aumento de pressão. (UDESC-2017.1) - ALTERNATIVA: E Uma certa quantidade de gás ideal está no estado inicial de pressão, volume e temperatura dados, respectivamente, por Po , Vo e To. Este gás é comprimido isobaricamente até que o seu volume se reduza à metade. A seguir, a pressão é aumentada isocoricamente até o dobro de sua pressão inicial. Considerando a informação, ao nal do processo, o gás: a) volta ao seu estado inicial. b) apresenta o dobro da temperatura inicial. c) apresenta o mesmo volume inicial. d) apresenta a mesma pressão inicial. *e) apresenta a mesma temperatura inicial. (IFSUL/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: A Um balão de borracha, está completamente cheio com um litro (1,0 L) de ar, a pressão de uma atmosfera (1 atm) e na temperatura de 300 K. Nessas condições, o balão é colocado dentro de um refrigerador criogênico à temperatura de 100 K e a borracha permanece exível enquanto esfria. Com base nas informações acima, o volume do balão *a) diminui para 1 L. 3 1 b) aumenta para L. √ 3 c) ca constante. d) aumenta para √ 3 L. [email protected]
=
P2 V2 . T2
02) Dentre suas características temos que as colisões entre as partículas que os constituem são consideradas perfeitamente elásticas. 04) Para uma transformação isotérmica desses gases, as grandezas pressão e volume tornam-se inversamente proporcionais. 08) Para uma transformação isobárica o volume e a temperatura, são inversamente proporcionais, portanto, quando a temperatura aumentar, seu volume também aumentará. Logo, se o volume passar de V para V + 4, sua temperatura passará de T para T + 4. (UCB/DF-2017.1) - ALTERNATIVA: E Um dos estados físicos que os materiais podem se apresentar é o estado gasoso. O comportamento físico das substâncias gasosas pode ser descrito por diversas equações de estado. A equação de estado mais simples é aquela em que se tratam todos os gases como perfeitos ou ideais. Nesse tratamento, sicamente, os gases se comportam de acordo com a equação pV = nRT, em que, respectivamente, leem-se a pressão, o volume, o número de mols, a constante dos e a temperatura do material. Comperfeitos, base no exposto, acerca dosgases fenômenos e da descrição dos gases assinale a alternativa correta. a) A equação dos gases perfeitos apresentada descreve a transformação de estados, como, por exemplo, a condensação. b) Um gás perfeito em um recipinte fechado, sofrendo uma transformação isotérmica, apresenta gráco p×V como uma reta decrescente. c) A evaporação de um líquido, transformando esse material em um gás, é um exemplo de fenômeno essencialmente químico. d) O volume molar de um gás perfeito é sempre igual a 22,4 L/mol. *e) Em um gás perfeito, as interações intermoleculares podem ser consideradas desprezíveis. (IF/GO-2017.1) - ALTERNATIVA: B Não podemos ver o ar, mas ele possui algumas características que nos ajudam a perceber sua existência. São as propriedades físicas do ar. 1ªcoluna
2ªcoluna
(1) Expansibilidade.
( ) Força exercida pelo ar sobre uma superfície.
(2) Elasticidade.
( ) Capacidade do ar de diminuir seu volume quando pressionado.
(3) Pressão.
( ) Capacidade do ar de aumentar de volume ocupando todo o espaço.
(4) Compressibilidade.
( ) Capacidade do ar de retornar ao seu estado natural.
Com relação às propriedade físicas do ar, numere a 2ª coluna de acordo com a 1ª coluna e assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: a) 4 - 1 - 2 – 3. *b) 3 - 4 - 1 – 2. c) 2 - 1 - 3 – 4. d) 1 - 2 - 4 – 3. e) 1 - 3 - 4 – 2. 36
(UNCISAL-2017.1) - ALTERNATIVA: E A porção gasosa do ar seco, uma mistura de gases, tem ao nível do mar sua composição ponderal composta quase exclusivamente dos gases nitrogênio e oxigênio. Em um recipiente com capacidade de 4,4 L, contendo uma quantidade de matéria (n) de gás nitrogênio a uma temperatura T e pressão de 0,4 atm, é adicionado 0,01 mol de gás oxigênio e, para manter a pressão constante, o recipiente é resfriado a uma temperatura de 9 ºC. Supondo comportamento ideal dos gases, a temperatura aproximada T (em K) antes da adição do oxigênio é (Dado: R = 0,082 atm.L.mol–1.K–1) a) 236. b) 250. c) 282. d) 302. *e) 325. (UNCISAL-2017.1) - ALTERNATIVA: C
(UFRGS/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: A Considere que certa quantidade de gás ideal, mantida a temperatura constante, está contida em um recipiente cujo volume pode ser variado. Assinale a alternativa que melhor representa a variação da pressão (p) exercida pelo gás, em função da variação do volume (V) do recipiente. *a) p
b) p
d) p
V
e) p
V
De quanto em quanto tempo os pneus devem ser calibrados? O correto é calibrar os pneus frios, ou seja, tendo rodado no máximo 3 quilômetros. A pressão deve ser sempre a recomendada pelo fabricante do veículo, que em alguns carros está xada na porta do motorista. Se não for o caso, no manual está descrita a pressão adequada. Vale lembrar alguns cuidados a serem tomados pelos motoristas, que são o balanceamento e alinhamento a cada cinco mil quilômetros e o rodízio de pneus que deve ser feito a cada 10 mil quilômetros.
V
V
c) p
Disponível em:
Ao calibrar os pneus quando estão quentes, corre-se o risco de não os calibrar com a pressão recomendada pelo fabricante, mesmo que o aparelho calibrador esteja regulado com o valor correto, pois, ao esfriar, a pressão dos pneus será alterada. Sendo P e T a pressão e a temperatura do pneu no ato da calibragem, qual é a variação de pressão DP sofrida quando sua temperatura varia em DT? (Considere o ar dos pneus como um gás ideal, o volume do pneu constante e a temperatura do ar injetado em equilíbrio térmico com o interior do pneu já no ato da calibragem.) a) DT d) PT DT b) PDT e) P T DT *c) PDT T
V
(FUVEST/SP-2017.1) - RESPOSTA: a) P = 26 atm b) V = 410 L Os pneus das aeronaves devem ser capazes de resistir a impactos muito intensos no pouso e bruscas alterações de temperatura. Esses pneus são constituídos de uma câmara de borracha reforçada, preenchida com o gás nitrogênio (N2) a uma pressão típica de 30 atm a 27 ºC. Para a confecção dessa câmara, utiliza-se borracha natural modicada, que consiste principalmente do poli-isopreno. Em um avião, a temperatura dos pneus, recolhidos na fuselagem, era 13 ºC durante o voo. Próximo ao pouso, a temperatura desses pneus passou a ser 27 ºC, mas seu volume interno não variou. a) Qual é a pressão interna de um dos pneus durante o voo? Mostre os cálculos. b) Qual é o volume interno desse mesmo pneu, em litros, dado que foram utilizados 14 kg de N2 para enchêlo? Mostre os cálculos. Note e adote: Massa molar do N2 = 28 g/mol Constante universal dos gases = 0,082 L·atm·K –1·mol –1 K = ºC + 273 (FEI/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: D Em um recipiente de capacidade de 6 L está armazenado oxigênio sob pressão de 8,2 atm e temperatura de 27 °C. A massa de oxigênio neste recipiente é: Dados: O = 16; R = 0,082 atm.L. K –1.mol –1 a) 144 g *d) 64 g b) 128 g e) 32 g c) 96 g [email protected]
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VESTIBULARES 2017.2 (VUNESP/C.U.S.Camilo-2017.2) - ALTERNATIVA: E Antes de partir para uma viagem, Arnaldo calibra um dos pneus de seu carro com ar à temperatura de 27 ºC, sendo n i o número de mols de ar dentro dele no momento da partida. Quando chegou ao seu destino, agora com o ar dentro do pneu à temperatura de 51 ºC, Arnaldo observa que a pressão do ar dentro dele está acima daquela com que iniciara a viagem. Pretendendo que a pressão voltasse ao valor do início da viagem, Arnaldo esvazia um pouco o pneu, de modo que o número de mols de ar dentro dele, agora, seja n f. Considerando o ar um gás ideal e o volume do pneu constante durante todo o processo, a razão n i / n f é igual a a) 1,02. b) 1,10. c) 1,04. d) 1,06. *e) 1,08. (UNEMAT/MT-2017.2) - ALTERNATIVA: C Um pesquisador precisava identicar dois gases que estavam armazenados em recipientes separados, os quais ele denominou como A e B. Para o gás A, ele identicou as seguintes condições: massa do gás: 15,0 g; pressão: 1 atm; volume 0,0112 m 3; temperatura 273 K. Com relação ao outro gás, ele observou que 132,0 g do gás B ocupavam volume igual ao de 90 g do gás A, nas mesmas condições de temperatura e pressão. (Dados massas molares (g/mol): H = 1; C = 12; N = 14; O = 16; constante dos gases: R = 0,082 atm.L/mol.K). Considerando que os gases são ideais a partir das massas moleculares, os gases A e B podem ser, respectivamente: a) NO e NO2. b) NO2 e CO2. *c) C2H6 e CO2.
(UNIFENAS/MG-2017.2) - ALTERNATIVA: D Um gás poderá ser connado em um determinado recipiente, como por exemplo, em um dos recipientes da gura a seguir.
https://www .google.com.b r/search?q=fig uras+de+gase s&espv=2&tbm=isch &tbo=u&source=univ&sa=X&ved=0ahUKEwjVyOjwv8zSAhVBhJAKHaqABLcQ7AkINA&biw=1366&bih=662#imgrc=TtTR8DZYofQJiM
Caso ocorra uma transformação gasosa ideal a volume constante, que obedeça à equação de Clapeyron, poderíamos concluir que: a) a pressão seria inversamente proporcional ao volume. b) a pressão seria diretamente proporcional à temperatura em graus Celsius. c) a pressão seria inversamente proporcional ao quadrado da temperatura. *d) a pressão seria diretamente proporcional à temperatura absoluta. e) a pressão e o volume seriam diretamente proporcionais. (VUNESP/CEFSA-2017.2) - ALTERNATIVA: B Diversos produtos líquidos são comercializados na forma de aerossóis, em embalagens como a que está esquematicamente representada na gura.
d) C2H6 e NO2. e) C2H2 e O2.
gás → (ACAFE/SC-2017.2) - ALTERNATIVA: B Considere o caso abaixo e responda: Qual é a transformação sofrida pelo gás ao sair do spray? As pessoas com asma, geralmente, utilizam broncodilatadores em forma de spray ou mais conhecidos como bombinhas de asma. Esses, por sua vez, precisam ser agitados antes da inalação para que a medicação seja diluída nos gases do aerossol, garantindo sua homogeneidade e uniformidade na hora da aplicação. Podemos considerar o gás que sai do aerossol como sendo um gás ideal, logo, sofre certa transformação em sua saída.
a) O gás sofre uma compressão adiabática. *b) O gás sofre uma expansão adiabática. c) O gás sofre uma expansão isotérmica. d) O gás sofre uma compressão isotérmica. (FEI/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: E Um gás ideal ocupa um volume de 500 cm3 a 27ºC (gura I). Se aquecermos o gás até que sua temperatura atinja 227ºC, mantendo a pressão constante, qual será o volume ocupado pelo gás (gura II)?
a) 4 203,7 cm3 b) 2 443,5 cm3 c) 1600,0 cm3 d) 1245,6 cm3 *e) 833,3 cm3 [email protected]
líquido →
(Fonte: http://www.crq4.org.br/sms/les/le/ novo_cenario para_%20propelentes.pdf)
Nessas embalagens, o produto líquido é mantido em ambiente pressurizado pela presença de um gás, e os fabricantes recomendam que elas sejam mantidas protegidas do calor, para evitar risco de explosão. Desprezando os valores da dilatação térmica do material da embalagem e da vaporização do líquido, quando um produto aerossol, mantido em um ambiente a 27°C, é aproximado de uma fonte de calor e atinge 87°C, a variação percentual mínima da pressão interna no interior de sua embalagem é a) 10% *b) 20% c) 40% d) 60% e) 80% (UECE-2017.2) - ALTERNATIVA: A Um gás que possa ter sua temperatura, seu volume e sua pressão relacionados por PV = nRT apresenta as seguintes características: *a) distância média entre as moléculas muito grande de modo a desprezar as interações intermoleculares, exceto ao colidirem; moléculas sofrem colisões elásticas. b) distância média entre as moléculas muito pequena; moléculas sofrem colisões inelásticas. c) distância média entre as moléculas muito grande de modo a desprezar as interações intermoleculares, exceto ao colidirem; moléculas sofrem colisões inelásticas. d) distância média entre as moléculas muito grande e com fortes interações intermoleculares; moléculas sofrem colisões elásticas. 38
TERMOFÍSICA
VESTIBULARES 2017.2
trabalho da força de pressão VESTIBULARES 2017.1 (VUNESP/UEA-2017.1) - ALTERNATIVA: A O gráco mostra a transformação cíclica registrada em um gás ideal, no sentido horário.
(CEDERJ-2017.2) - ALTERNATIVA: D Uma amostra de gás ideal está aprisionada em uma seringa de vidro que está em contato térmico com o meio ambiente. Lentamente, o êmbolo é pressionado (sem deixar escapar gás) até que o volume do gás diminui à metade e a sua pressão é dobrada. Sobre a temperatura T do gás e o sinal do trabalho realizado por ele, nesse processo, conclui-se que a) T não muda e o trabalho é positivo. b) T diminui e o trabalho é positivo. c) T aumenta e o trabalho é negativo. *d) T não muda e o trabalho é negativo.
(UNITAU/SP-2017.2) A gura abaixo mostra- aALTERNATIVA: evolução de umA sistema isolado do universo, em que um gás monoatômico ideal expande do estado inicial A, com temperatura θ A, ao estado B, com temperatura θB. Durante essa expansão, o gás recebe 20 × 10 6 J de calor de uma fonte térmica. Considere o gás isolado de qualquer outro sistema térmico, ou seja, um sistema isolado. Os trabalhos realizados nos trechos AB, BC e CA são, respectivamente, *a) nulo, positivo e negativo. b) nulo, negativo e positivo. c) positivo, nulo e negativo. d) negativo, nulo e positivo. e) positivo, negativo e nulo. (FEI/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: E Em uma transformação isométrica a pressão inicial é Pi = 2 × 10 4 N/m2, a temperatura inicial é T i = 0 ºC, a pressão nal é 4 × 104 N/m2 e a temperatura nal é 100 ºC. Qual é o trabalho realizado sobre o gás nesta transformação? a) 2 × 10 J4 d) 3 × 10 5 J b) 3 J× 104 *e) Zero c) 2 × 105 J (PUC/GO-2017.1) - ALTERNATIVA: D No conto de Moacyr Scliar (Texto 7), temos o termo “trabalho”. Para a Física, esse termo pode estar relacionado com variação de energia e, nesse sentido, gases podem executar trabalho, como é o caso das locomotivas a vapor. No Brasil, uma das primeiras locomotivas a vapor dotadas de um mecanismo de articulação para suas rodas foi a Baldwin Flexible. Essa locomotiva, propulsionada por um motor a vapor, era composta de três partes: a caldeira, que produzia o vapor pela queima do combustível; a máquina térmica, que transformava a energia do vapor em trabalho mecânico, e a carroceria, que carregava a composição. A seguir, temos um quadro com as características de uma dessas locomotivas: Potência Máxima Massa da Locomotiva
300000 W 1600 00 Kg
Velocidade Máxima
108 Km/h
Esforço da Tração Continua
3600 0 Kg
Bitola
1,00 m
Altura
4,85 m
Largura
3,55 m
Pressão Máxima na Caldeira
20000 N/m 2
É CORRETO armar que o trabalho realizado pelo gás na expansão de A para B é de *a) 6 × 106 J b) 10 × 106 J c) 14 × 106 J d) 16 × 106 J e) 60 × 106 J (UDESC-2017.2) - ALTERNATIVA: A A Figura 4 mostra cinco grácos da pressão em função do volume para um certo gás submetido a cinco processos cíclicos diferentes. Assinale a alternativa que representa o ciclo termodinâmico no qual o gás realiza a maior quantidade de trabalho possível.
*a)
d)
b)
c)
e)
Adaptado de: . Acesso em: 25 jul. 2016.
Considerando-se a máquina térmica um sistema fechado, contendo um pistão que pode expandir-se livremente dentro de uma cavidade, aproveitando somente a energia proveniente do carvão, a variação do volume do gás na cavidade para um funcionamento de 5 minutos à potência máxima e considerando-se a pressão na cavidade igual
Figura 4
à pressão máxima na caldeira será de (assinale 3a resposta correta): a) 75 m3. b) 7,5 m3. c) 45 m . *d) 450 m3. [email protected]
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TERMOFÍSICA primeira lei da termodinâmica VESTIBULARES 2017.1 (UNICENTRO/PR-2017.1) - ALTERNATIVA: C O diagrama pV mostrado na gura representa três mols de um gás ideal monoatômico que se encontra inicialmente no estado A.
Considerando-se a constante dos gases ideais igual a 8,3J/mol.K e com base nas informações fornecidas pelo diagrama, analise as armativas e marque com V as verdadeiras e com F, as falsas.
(SENAI/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: B Uma massa gasosa está aprisionada em um cilindro que contém um êmbolo livre e de massa desprezível. Essa massa gasosa recebe de uma fonte externa 23 kJ de energia na forma de calor. Vericase que a energia interna deste sistema gasoso aumentou 17 kJ. O trabalho realizado pelo gás foi a) nulo. *b) de 6 kJ, numa expansão. c) de 6 kJ, numa compressão. d) de 40 kJ, numa expansão. e) de 40 kJ, numa compressão. (ACAFE/SC-2017.1) - ALTERNATIVA: C Os Cilindros medicinais são destinados a armazenar gases sob alta pressão. Os cilindros são especícos para cada tipo de gás e são identicados segundo normas da ABNT, por cores diferentes e vál vulas especicas para cada tipo de gás a ser envazado, como: Oxigênio Medicinal, Ar Comprimido Medicinal, Nitrogênio, Dióxido de Carbono e Óxido Nitroso. Um residente recebe um cilindro fechado com um determinado gás (considerar ideal e monoatômico) superaquecido a temperatura inicial de 327 ºC e baixa sua temperatura para uso a 27 ºC. Com diminuição da temperatura como ca a energia cinética média das moléculas? a) duplicada. *c) reduzida à metade. b) reduzida em ¼. d) inalterada.
( ) No estado B, a temperatura do gás é igual a 283K. ( ) Os processos AD e BC são transformações isotérmicas. ( ) O gás realiza um trabalho de 18 kJ para ir do estado A para o estado D. ( ) O sistema absorve uma quantidade de calor igual a 63 kJ, na transformação ADC.
(UEM/PR-2017.1) - RESPOSTA: SOMA = 02 (02) Um gás diatômico ideal está inicialmente a uma temperatura T e volume V. O gás é submetido a três processos reversíveis no seguinte ciclo: (I) expansão isotérmica para o volume 2V; (II) diminuição da pressão em uma transformação isovolumétrica; (III) compressão adiabática para o volume srcinal V. Assinale o que for correto sobre o exposto.
A alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo, éa a) V F V F b) V V F F *c) F F V V d) F V F V
01) Em cada um dos processos descritos, energia térmica é transferida para o meio externo. 02) A entropia total do gás e do meio externo permanecem constantes durante cada um dos três processos. 04) Para um ciclo completo, a energia interna do gás aumenta. 08) No processo III, o trabalho realizado pelo gás é positivo. 16) No processo I, o gás deve liberar uma quantidade de calor maior que o trabalho realizado sobre ele.
(SENAI/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: C Observe a gura abaixo.
(UEM/PR-2017.1) - RESPOSTA: SOMA = 07 (01+02+04) Um sistema termicamente isolado é composto por dois cilindros A e B conectados por uma válvula. Numa situação inicial, o cilindro A contém um gás ideal e o cilindro B está completamente vazio. Abrindo-se a válvula, o gás contido no cilindro A se expande e parte dele ui espontaneamente para o cilindro B até atingir um equilíbrio quanto ao preenchimento dos volumes dos dois cilindros. Suponha que não há troca de calor entre o gás, os cilindros e a válvula. Sobre esse sistema, assinale o que for correto. 01) A transformação ocorrida é adiabática. 02) Não há realização de trabalho visto que não houve resistências Fonte: Disponível em: . Acesso em: 18 out. 2015.
Considerando o contexto, é correto armar que, ao passar da con dição ______ para a condição ______, a energia cinética das moléculas ______. Assinale a alternativa que preenche, de forma correta e respectiva, as lacunas acima. a) I – III – diminui b) II – I – aumenta *c) III – II – aumenta d) I – III – ca constante e) II – III – ca constante (IME/RJ-2017.1) - ALTERNATIVA: C Um gás ideal e monoatômico contido em uma garrafa fechada com 0,1 m3 está inicialmente a 300 K e a 100 kPa. Em seguida, esse gás é aquecido, atingindo 600 K. Nessas condições, o calor fornecido ao gás, em kJ, foi: a) 5 d) 30 b) 10 e) 45 *c) 15 [email protected]
contra a expansão do gás. 04) Não há variação de energia interna do gás. 08) A temperatura do gás diminui, pois a distância média entre as moléculas desse gás diminui com a expansão. 16) Ao expandir-se, o gás sofre uma transformação reversível. (UEM/PR-2017.1) - RESPOSTA: SOMA = 30 (02+04+08+16) Um gás monoatômico ideal opera segundo um ciclo termodinâmico circular em um diagrama de Clapeyron. Nesse diagrama, o menor valor para o volume V (eixo das abscissas) é 2 V0, e o maior valor é 4V 0. A pressão P (eixo das ordenadas) varia de 3P0 a 5 P0. A partir destas informações, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01) No ciclo, a temperatura do gás, na posição em que P é máxima, é maior que na posição em que V é máximo. 02) Ao completar-se o ciclo, a variação da energia interna é nula. 04) O trabalho realizado, quando o ciclo é completado no sentido horário do círculo, é numericamente igual ao valor de p V02 . 08) Ao completar-se o ciclo no sentido horário do círculo, o calor é convertido em trabalho. 16) A energia interna do gás, quando a pressão é igual a 3P 0, é dada 27 por U = P0V0 . 2 40
(VUNESP/UEA-2017.1) - ALTERNATIVA: B As guras mostram o trabalho exercido por um êmbolo móvel sobre um gás connado em uma câmara.
Antes
Depois
Sabendo que, depois da compressão pelo êmbolo, a energia interna desse gás aumentou de 10 kJ para 20 kJ e que o calor descarregado para o meio ambiente foi de 20 kJ, é correto armar que o trabalho exercido sobre o gás foi a) +30 kJ. *b) –30 kJ. c) +40 kJ. d) –40 kJ. e) nulo. (ACAFE/SC-2017.1) - ALTERNATIVA: D Baseado nos conceitos sobre os gases, analise as armações a seguir. I. A densidade de um gás diminui à medida que ele é aquecido sob pressão constante. ll. A densidade de um gás não varia à medida que este é aquecido sob volume constante. lll. Quando uma amostra de gás é aquecida sob pressão constante é vericado o aumento do seu volume e a energia cinética média de suas moléculas mantém-se constante. Todas as armações corretas estão em: a) III --IIIII- III b) c) apenas I. *d) I - II (UEM/PR-2017.1) - RESPOSTA: SOMA = 07 (01+02+04) Sobre processos envolvendo um gás ideal, assinale o que for correto. 01) Numa expansão isobárica, a quantidade de calor recebida é maior que o trabalho realizado. 02) Numa transformação isotérmica, o calor trocado pelo gás com o meio exterior é igual ao trabalho realizado no mesmo processo. 04) Numa transformação isocórica, a variação da energia interna do gás é igual à quantidade de calor trocada com o meio exterior. 08) Num processo adiabático, a variação da energia interna é igual em módulo e de sinal contrário ao calor trocado com o meio exterior. 16) A pressão P e o volume V do gás, num processo isotérmico, relacionam-se pela lei PV γ = c, sendo c uma constante e γ > 1. (UDESC-2017.1) - ALTERNATIVA: E Considere as armações com relação à Termodinâmica. I. A energia interna de uma dada quantidade de gás ideal depende apenas da temperatura. II. Quando um sistema pode ir do estado (1) para o estado (2) por vários processos diferentes, a quantidade de calor absorvida pelo sistema será a mesma para todos os processos. III. Quando um sistema pode ir do estado (1) para o estado (2) por vários processos diferentes, a variação da entropia do sistema será a mesma para todos os processos. IV. Quando um sistema pode ir do estado (1) para o estado (2) por vários processos diferentes, a variação da energia interna do sistema será a mesma para todos os processos. V. Quando um sistema pode ir do estado (1) para o estado (2) por vários processos diferentes, a quantidade de trabalho realizado sobre o sistema será a mesma para todos os processos. Assinale a alternativa correta. a) Somente as armativas I, II e IV são verdadeiras. b) Somente as armativas III e V são verdadeiras. c) Somente as armativas II e V são verdadeiras. d) Somente as armativas I, III e V são verdadeiras. *e) Somente as armativas I, III e IV são verdadeiras. [email protected]
(IFNORTE/MG-2017.1) - ALTERNATIVA: A A FIGURA 4 apresenta o ciclo termodinâmico que é efetuado por um gás ideal. FIGURA 4
Fonte: arquivos pessoais.
Nesse ciclo, sendo a pressão dada em kPa e o volume em litros, sabe-se que a quantidade total de calor absorvida pelo gás vale 1,35 × 102 J. Nessas condições, a alternativa que apresenta, em joules, o valor do trabalho realizado na compressão CA é *a) –165 b) –135 c) –465 d) +300 (UFJF/MG-2017.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO Num dia quente de verão, estava fazendo 27 ºC, e Pedro cou muito irritado com a porta da geladeira. Ele abriu a geladeira uma primeira vez para pegar sorvete de creme. Imediatamente após fechar a geladeira, lembrou-se de que sua irmã, Ana, havia pedido o sorvete de morango. Abriu a geladeira novamente e teve que fazer uma força muito maior que a força feita da primeira vez. Isso ocorre porque o ar quente, que entra na geladeira quando esta é aberta, sofre um resfriamento a volume constante. Se esperarmos um pouco, há troca de ar entre o ambiente exterior e a geladeira, fazendo com que as pressões interna e externa se igualem, tornando a geladeira fácil de se abrir novamente. a) Considere que o ar é um gás ideal, e que imediatamente antes de Pedro fechar a porta, todo o ar no interior da geladeira está a pressão e temperatura ambiente. Considere ainda que, após fechar a porta, todo o ar no interior da geladeira atinge rapidamente uma temperatura de 7,0 ºC, e que não há troca de ar entre geladeira e o meio externo. Calcule a pressão no interior da geladeira após o resfriamento. b) Considerando que o volume de ar interno da geladeira é 0,6m 3, calcule a energia retirada do ar no processo de resfriamento.Considere o ar monoatômico e 1 atm = 105 N/m2. RESPOSTA UFJF/MG-2017.1: a) p @ 0,93 atm b) Q = –6,0 kJ (UNIFESP-2017.1) - RESPOSTA: a) TA / TB = 7,5 b) Q 1 – Q2 = 900 J Uma massa constante de gás ideal pode ser levada de um estado inicial A a um estado nal B por dois processos diferentes, indicados no diagrama P × V.
Para ocorrer, a transformação ACDEB exige uma quantidade Q1 de calor e a transformação AFB exige uma quantidade Q2 de calor. Sendo TA e TB as temperaturas absolutas do gás nos estados A e B, respectivamente, calcule: a) o valor da razão T A / TB . b) o valor da diferença Q 1 – Q2 , em joules. 41
(PUC/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: D Um gás monoatômico submetido a uma pressão de 1 atm 3 possui volume de 1000 cm3 quando sua temperatura é de 300 K. Após sofrer uma expansão isobárica, seu volume é aumentado para 300% do valor inicial. Determine a variação da energia interna do gás e o trabalho mecânico, em joules, realizado pelo gás durante essa transformação.
VESTIBULARES 2017.2 (UNITAU/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: E Um gás se expande de um volume de 2 m3 até 6 m3, ao longo de dois processos termodinâmicos: ABC e AC como apresentado na gura abaixo. O calor fornecido a esse gás durante o processo ABC é de 40×105 J.
a) 2.102 e 3.102 b) 2.108 e 2.108 c) 3.104 e 2.104 *d) 3.102 e 2.102 (UFRGS/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: B Observe a gura abaixo. P
i II
I
f V
A gura mostra dois processos, I e II , em um diagrama pressão (P) × volume (V) ao longo dos quais um gás ideal pode ser levado do estado inicial i para o estado nal f. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. De acordo com a 1 ª Lei da Termodinâmica, a variação da energia interna é ........ nos dois processos. O trabalho W I realizado no processo I é ........ que o trabalho W II realizado no processo II . a) igual - maior *b) igual - menor c) igual - igual d) diferente - maior e) diferente - menor (UNIFOR/CE-2017.1) - ALTERNATIVA: E Um gás pode partir de um estado inicial e chegar a um mesmo estado nal através de diferentes processos. O gráco T x V abaixo representa uma situação em que um gás sai do estado 1 e chega ao estado 3 de formas diferentes.
Admita que esse sistema termodinâmico esteja isolado do resto do universo e que a temperatura absoluta no nal de cada processo seja a mesma. Nesse caso, é CORRETO armar que o trabalho feito pelo gás durante o processo ABC, o trabalho feito pelo gás no processo AC, a variação da energia interna do gás e o calor recebido no processo AC são, respectivamente, iguais a a) 40×105 J ; 6×105 J ; 34×105 J ; 6×105 J. b) 6×105 J ; 40×105 J ; 34×105 J ; 6×105 J. c) 6×105 J ; 6×105 J ; 40×105 J ; 34×105 J. d) 6×105 J ; 34×105 J ; 6×105 J ; 40×105 J. 5
5
5
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*e) 6×10 J ; 4×10 J ; 34×10 J ; 38×10 J. (CEDERJ-2017.2) - ALTERNATIVA: A Em um trecho do ciclo executado por uma máquina térmica, um gás recebe uma quantidade de calor Q = 120 J ao se expandir, e executa um trabalho W = 80 J. Nesse trecho, a energia interna do gás *a) aumenta de 40 J. b) diminui de 40 J. c) aumenta de 200 J. d) diminui de 200 J. (UNESP-2017.2) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO A gura 1 mostra um cilindro reto de base circular provido de um pistão, que desliza sem atrito. O cilindro contém um gás ideal à temperatura de 300 K, que inicialmente ocupa um volume de 6,0×10–3 m3 e está a uma pressão de 2,0×10 5 Pa. FIGURA 1
Considerando que o gás é ideal, analise as armativas I – O gráco mostra o gás passando do estado 1 para o estado 3 de duas maneiras diferentes. II – O processo 1-2 ocorre através do aumento da pressão. III – O processo 2-3 e isocórico. IV – A variação de energia interna nos diferentes processos de transformação do estado 1 para o estado 3 é igual. É correto, apenas, o que se arma em a) I. b) II. c) I e III. d) II e IV. *e) I, III e IV.
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O gás é aquecido, expandindo-se isobaricamente, e o êmbolo desloca-se 10 cm até atingir a posição de máximo volume, quando é travado, conforme indica a gura 2. FIGURA 2
Considerando a área interna da base do cilindro igual a 2,0×10 –2 m2, determine a temperatura do gás, em kelvin, na situação da gura 2. Supondo que nesse processo a energia interna do gás aumentou de 600 J, calcule a quantidade de calor, em joules, recebida pelo gás. Apresente os cálculos. RESPOSTA UNESP-2017.2: T = 400 K ; Q = 1 000 J 42
(ACAFE/SC-2017.2) - ALTERNATIVA: B Considere o caso abaixo e responda: Qual é a transformação sofrida pelo gás ao sair do spray? As pessoas com asma, geralmente, utilizam broncodilatadores em forma de spray ou mais conhecidos como bombinhas de asma. Esses, por sua vez, precisam ser agitados antes da inalação para que a medicação seja diluída nos gases do aerossol, garantindo sua homogeneidade e uniformidade na hora da aplicação. Podemos considerar o gás que sai do aerossol como sendo um gás ideal, logo, sofre certa transformação em sua saída.
a) O gás sofre uma compressão adiabática. *b) gássofre sofreuma umaexpansão expansãoisotérmica. adiabática. c) OOgás d) O gás sofre uma compressão isotérmica. (UECE-2017.2) - ALTERNATIVA: A Ludwig Edvard Boltzman (1844-1906) e James Clerk Maxwell (18311879) descobriram que as propriedades físicas dos gases podiam ser relacionadas aos seus movimentos, ensejando a formulação da teoria cinético-molecular dos gases, que estabelece alguns postulados. No que diz respeito à teoria cinético-molecular dos gases, assinale a armação FALSA. *a) Em substâncias que possuem ligações de hidrogênio, há forças atrativas entre as moléculas. b) As moléculas de um gás estão separadas por distâncias relativamente grandes. c) As colisões entre as moléculas são perfeitamente elásticas. d) A energia cinética média das moléculas é proporcional à temperatura absoluta. (IF/CE-2017.2) - ALTERNATIVA: A É correto armar-se que *a) calor é energia térmica em trânsito, uindo espontaneamente da região de maior temperatura para a de menor temperatura. b) dois corpos estão em equilíbrio térmico quando possuem quantidades iguais de energia térmica. c) o calor sempre ui da região de menor temperatura para a de maior temperatura. d) calor e energia térmica são a mesma coisa, podendo sempre ser usado tanto um termo quanto o outro. e) um corpo somente possui temperatura maior que a de um outro quando sua quantidade de energia térmica também é maior que a do outro. (UNITAU/SP-2017.2 - ADAPTADO) - ALTERNATIVA: C A gura abaixo mostra a evolução de um sistema isolado do universo, em que um gás monoatômico ideal expande do estado inicial A, com temperatura θ A, ao estado B, com temperatura θB. Durante essa expansão, o gás recebe 20 × 10 6 J de calor de uma fonte térmica. Considere o gás isolado de qualquer outro sistema térmico, ou seja, um sistema isolado.
É CORRETO armar que a variação da energia interna do gás na expansão de A para B é de a) 6 × 10 J6 d) 16 × 10 6 J b) 10 × 10 J6 *c) 14 × 106 J [email protected]
e) 60 × 10
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TERMOFÍSICA segunda lei da termodinâmica VESTIBULARES 2017.1 (VUNESP/UEA-2017.1) - ALTERNATIVA: B Em uma máquina térmica, uma fonte quente fornece 80 kJ de energia na forma de calor, enquanto uma fonte fria descarrega 60 kJ de calor para o meio ambiente. Portanto, o rendimento desta máquina é igual a a) 20%. d) 35%. *b) 25%. e) 40%. c) 30%. (VUNESP/Uni·FACEF-2017.1) - ALTERNATIVA: D O gráco mostra a variação da pressão de um gás ideal, em função do volume, ao longo de uma transformação cíclica de Carnot.
(UEL/PR-2017.1) - ALTERNATIVA: B Atualmente, os combustíveis mais utilizados para o abastecimento dos carros de passeio, no Brasil, são o etanol e a gasolina. Essa utilização somente é possível porque os motores desses automóveis funcionam em ciclos termodinâmicos, recebendo combustível e convertendo-o em trabalho útil. Com base nos conhecimentos sobre ciclos termodinâmicos, assinale a alternativa que apresenta corretamente o diagrama da pressão (P) versus volume (V) de um motor a gasolina. a)
d)
*b)
e)
c)
(Michael J. Moran et al. Princípios de Termodinâmica para Engenharia, 2013.)
Analisando o gráco e considerando TH > TC, é correto armar que: a) de 1 para 2 ocorre expansão adiabática e de 2 para 3 ocorre expansão isotérmica. b) de 1 para 2 ocorre expansão adiabática e de 2 para 3 ocorre compressão isotérmica. c) de 2 para 3 ocorre compressão adiabática e de 3 para 4 ocorre compressão isotérmica. *d) de 3 para 4 ocorre expansão adiabática e de 4 para 1 ocorre compressão isotérmica. e) de 3 para 4 ocorre expansão isotérmica e de 4 para 1 ocorre compressão adiabática. (UFPR-2017.1) - RESPOSTA: a) h = 0,25 ou 25% b) T F = 27 ºC Uma máquina térmica teórica ideal teve um dimensionamento tal que, a cada ciclo, ela realizaria trabalho de 50 cal e cederia 150 cal para a fonte fria. A temperatura prevista para a fonte quente seria de 127 ºC. Determine: a) O rendimento dessa máquina térmica. b) A temperatura prevista para a fonte fria, em graus Celsius. (UEM/PR-2017.1) - RESPOSTA: SOMA = 20 (04+16) Em um ciclo de 5 segundos, o vapor fornece 8000 kcal ao cilindro de uma máquina a vapor. Nesta máquina, o que é rejeitado para a atmosfera no mesmo tempo corresponde a 6 000 kcal. Considerando 1 cal = 4 J, assinale o que for correto. 01) A razão entre a quantidade de calor fornecida pela fonte quente e a quantidade de calor rejeitada para a fonte fria é 4. 02) O trabalho útil (por ciclo) dessa máquina é 2 000 kJ. 04) A potência dessa máquina é 1 600 kW. 08) O rendimento dessa máquina é de 20%. 16) Se essa máquina realiza o ciclo de Carnot, então a razão entre a quantidade de calor fornecida pela fonte quente e rejeitada para a fonte fria é igual à razão entre as temperaturas absolutas da fonte quente e da fonte fria, respectivamente. [email protected]
(FAC. CATÓLICA/TO-2017.1) - ALTERNATIVA: B Devido às altas temperaturas que, em média, incidem sobre a capital Palmas é comum a utilização de ar condicionado em automóveis. Se um aparelho de ar condicionado retirar 800 cal a cada ciclo e no processo o ambiente interno do automóvel receber 1000 cal, a opção que dá a eciência desse ar condicionado será: a) 5. d) 2. *b) 4. e) 1 c) 3.. (UEM/PR-2017.1) - RESPOSTA: SOMA = 08 (08) Sobre os conceitos sico-químicos aplicados aos Princípios da Ter modinâmica, assinale o que for correto. 01) Admitindo-se que o Universo seja um sistema isolado, sua entropia sempre diminui. 02) Deque acordo com segundo a 2ª Lei odaciclo Termodinâmica, as máquinas máquinas que térmicas operam de Carnot são atingem um rendimento de 100% na conversão de trabalho em calor. 04) Um chuveiro elétrico é considerado uma máquina térmica, pois converte trabalho em calor. 08) Reações exotérmicas como as combustões podem ser utilizadas para pôr em funcionamento uma máquina térmica até que um dos reagentes (combustível ou oxigênio) se esgote. 16) Todos os tipos de combustão liberam a mesma quantidade de energia, ou seja, possuem a mesma entalpia de combustão, e esse fato se explica pela Lei de Hess. (PUC/SP-2017.1) - ALTERNATIVA: C Um motor de potência 2,5 c.v. absorve 925 cal/s de uma fonte térmica quente, cuja temperatura é de 927 ºC. Sendo a temperatura da fonte fria de 80,6 ºF, determine a razão entre o rendimento de um motor de Carnot que operasse entre essas mesmas fontes térmicas e o rendimento doreferido motor. Dados: 1 cal = 4 J e 1 c.v. = 740 W. a) 0,75 b) 1,00 *c) 1,50 d) 2,00 44
(PUC/RS-2017.1) - ALTERNATIVA: B Em uma máquina térmica ideal que opere em ciclos, todos os processos termodinâmicos, além de reversíveis, não apresentariam dissipação de energia causada por possíveis efeitos dos atritos internos nos mecanismos ou turbulências no uido operador da máquina. O ciclo de Carnot é um bom exemplo de processo termodinâmico idealizado, que apresentaria a maior eciência possível na transfor mação de calor em trabalho útil. A eciência para uma máquina de Carnot operando entre as temperaturas absolutas de 300 K e 900 K seria de aproximadamente _________, e a entropia do sistema caria _________ durante o processo. a) 66 % – maior *b) 66 % – igual c) 33 % – menor d) 33 % – maior
(ENEM-2016) - ALTERNATIVA: C O motor de combustão interna, utilizado no transporte de pessoas e cargas, é uma máquina térmica cujo ciclo consiste em quatro etapas: admissão, compressão, explosão/expansão e escape. Essas etapas estão representadas no diagrama da pressão em função do volume. Nos motores a gasolina, a mistura ar/combustível entra em combustão por uma centelha elétrica.
e) 100 % – igual (UEPG/PR-2017.1) - RESPOSTA: SOMA = 22 (02+04+16) Uma máquina térmica funciona realizando o ciclo de Carnot. Em cada ciclo, ela realiza certa quantidade de trabalho útil. A máquina possui um rendimento de 25% e são retirados, por ciclo, 4 000 J de calor da fonte quente que está a uma temperatura de 227 ºC. Sobre o assunto, assinale o que for correto. 01) O trabalho útil fornecido pela máquina térmica é 1500 J. 02) O ciclo de Carnot consta de duas transformações adiabáticas alternadas com duas transformações isotérmicas. 04) Nenhum ciclo teórico reversível pode ter um rendimento maior do que o do ciclo de Carnot. 08) A quantidade de calor fornecida para a fonte fria é 5 000 J. 16) A temperatura da fonte fria é 102 ºC. (ENEM-2016) - ALTERNATIVA: B Até 1824 acreditava-se que as máquinas térmicas, cujos exemplos são as máquinas a vapor e os atuais motores a combustão. pode-
Para o motor descrito, em qual ponto do ciclo é produzida a centelha elétrica? a) A b) B *c) C d) D e) E (VUNESP/FAMEMA-2017.1) - ALTERNATIVA: D Duas máquinas térmicas ideais, 1 e 2, têm seus ciclos termodinâmicos representados no diagrama pressão × volume, no qual estão representadas duas transformações isotérmicas (Tmaior e Tmenor) e quatro transformações adiabáticas. O ciclo ABCDA refere-se à máquina 1 e o ciclo EFGHE, à máquina 2.
riam ter um funcionamento ideal. Sadi Carnot demonstrou a impossibilidade de uma máquina térmica, funcionando em ciclos entre duas fontes térmicas (uma quente e outra fria), obter 100% de rendimento. Tal limitação ocorre porque essas máquinas a) realizam trabalho mecânico. *b) produzem aumento da entropia. c) utilizam transformações adiabáticas. d) contrariam a lei da conservação de energia. e) funcionam com temperatura igual à da fonte quente. (VUNESP/FAMERP-2017.1) - RESPOSTA NO FINAL DA QUESTÃO A gura representa o diagrama de uxo de energia de uma máquina térmica que, trabalhando em ciclos, retira calor (Q 1) de uma fonte quente. Parte dessa quantidade de calor é transformada em trabalho mecânico (t) e a outra parte (Q2) transfere-se para uma fonte fria. A cada ciclo da máquina, Q1 e Q 2 são iguais, em módulo, respectivamente, a 4×103 J e 2,8×103 J.
Sobre essas máquinas, é correto armar que, a cada ciclo realizado, a) o rendimento da máquina 1 é maior do que o da máquina 2. b) a variação de energia interna sofrida pelo gás na máquina 1 é maior do que na máquina 2. c) a variação de energia interna sofrida pelo gás na máquina 1 é menor do que na máquina 2. *d) nenhuma delas transforma integralmente calor em trabalho. e) o rendimento da máquina 2 é maior do que o da máquina 1.
Sabendo que essa máquina executa 3000 ciclos por minuto, calcule: a) o rendimento dessa máquina. b) a potência, em watts, com que essa máquina opera. RESPOSTA VUNESP/FAMERP-2017.1: a) h= 30% b) P = 60 kW [email protected]
(UEMG-2017.1) - ALTERNATIVA: D Uma máquina térmica que opera, segundo o ciclo de Carnot, executa 10 ciclos por segundo. Sabe-se que, em cada ciclo, ela retira 800 J da fonte quente e cede 400 J para a fonte fria. Se a temperatura da fonte fria é igual a 27 °C, o rendimento dessa máquina e a temperatura da fonte quente valem, respectivamente, a) 20 %; 327 K. b) 30 %; 327 K. c) 40 %; 700 K. *d) 50 %; 600 K. 45
(UEM/PR-2017.1) - RESPOSTA: SOMA = 27 (01+02+08+16) O circuito fechado de uma geladeira é percorrido por uma substância refrigerante denominada freon 12 , cujo calor latente de vaporização é 38 cal/g. O compressor, ao comprimir o freon, aumenta sua pressão e sua temperatura, e no radiador (que ca na parte detrás da geladeira e é formado por uma longa serpentina com grades de metal acopladas) o calor retirado de dentro da geladeira é transferido para o ambiente. Deste modo, quando o freon passa pelo radiador, ele perde calor, liquefazendo-se. Em seguida, o freon, já liquefeito, segue por um tubo capilar mais no. O estreitamento do caminho da substância de operação faz com que o uxo dessa substância au mente de velocidade com consequente diminuição da pressão. Ao atingir a serpentina do congelador, o freon se expande, pois encontra uma tubulação com espessura maior do que a do tubo capilar, e deste modo atinge uma temperatura de −29 ºC, vaporizando-se a baixa pressão à medida que retira calor de dentro da geladeira. A partir daí, o freon é aspirado pelo compressor, onde sua pressão e sua temperatura aumentam novamente, e o ciclo recomeça. Em relação ao princípio de funcionamento dos refrigeradores, é correto armar: 01) Nas geladeiras, o que se obtém é uma troca de calor no sentido inverso ao que seria espontâneo, ou seja, retira-se calor do interior da geladeira para enviá-lo ao meio externo. 02) Os refrigeradores precisam de energia externa para realizar trabalho que ocorre no compressor, fato que explica a necessidade de utilizar-se, por exemplo, energia elétrica. 04) Ao realizar um ciclo, o freon passa por alguns processos, entre os quais absorver e trocar calor ao mudar de estado, e receber energia na forma de trabalho ao ser comprimido. A energia interna do freon, entretanto, não é a mesma ao nal de cada ciclo, pois ele não retorna às mesmas condições iniciais. 08) O calor transferido para o ambiente, na medida em que o freon se liquefaz no radiador, é igual à soma do calor retirado pelo freon de dentro da geladeira (enquanto ele se vaporiza no congelador) mais o trabalho realizado pelo compressor para comprimi-lo. Sendo assim, a quantidade de calor perdida para o ambiente, quando o freon passa pelo radiador, é maior que a quantidade recebida por ele ao passar pelo congelador. 16) Sabendo-se que a massa de gás freon que circula pela tubulação é de 300 g; que todo calor retirado da geladeira é devido à vaporização do freon; e que foram cedidas 17100 calorias para o meio exterior; então a eciência desse refrigerador é 2 , ou seja, para cada caloria de trabalho realizado no compressor são retiradas duas calorias de energia de dentro da geladeira.
VESTIBULARES 2017.2 (PUC-CAMPINAS/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: B A utilização das máquinas térmicas em larga escala, mesmo com seu baixo rendimento, contribuiu decisivamente para a Primeira Revolução Industrial . Simplicadamente, uma máquina térmica é um dispositivo que retira calor de uma fonte quente, utiliza parte desse calor para realizar trabalho e direciona o calor restante para uma fonte fria.
Suponha que uma máquina térmica de rendimento 8,0% envie uma quantidade de calor igual a 4,6 × 106 J para a fonte fria em certo intervalo de tempo. O trabalho realizado por essa máquina nesse intervalo de tempo é a) 4,0 × 103 J. *b) 4,0 × 105 J. c) 3,7 × 105 J. d) 1,2 × 105 J. e) 3,7 × 107 J. (VUNESP/FCMSJC-2017.2) - ALTERNATIVA: D O diagrama P × V representa a transformação cíclica conhecida como ciclo de Carnot, ciclo teórico que propiciaria o maior rendimento a uma máquina térmica. Nesse ciclo, constituído de duas transformações isotérmicas (AB e CD) e duas adiabáticas (BC e DA) alternadas, uma máquina térmica sofreria a menor perda de energia para o meio externo.
Considere que para um gás ideal sofrer as transformações indicadas no diagrama, a cada ciclo ele receba calor de uma fonte quente à temperatura T1, transforme parte em trabalho mecânico e libere o calor não utilizado para uma fonte fria à uma temperatura T2. É correto armar que: a) o trabalho realizado pelas forças que o gás exerce tem sinal positivo nas etapas CD e DA, e negativo nas etapas AB e BC. b) a cada ciclo, o calor recebido pelo gás da fonte quente, em módulo, é igual ao perdido por ele para a fonte fria. c) na transformação AB, a energia interna do gás aumenta e, na transformação CD, ela diminui. *d) na etapa AB, o gás recebe calor da fonte quente e, na etapa CD, ele perde calor para a fonte fria. e) no nal de cada ciclo, o gás estará mais quente do que estava no início do mesmo ciclo. [email protected]
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(PUC/SP-2017.2) - ALTERNATIVA: D O diagrama abaixo mostra um ciclo realizado por 1 mol de um gás monoatômico ideal. P (105 N.m–2) 5,0
4,0 V (103 cm3) 1,5
3,0
5,0
Determine, em porcentagem, o rendimento de uma máquina de Carnot que operasse entre as mesmas fontes térmicas desse ciclo. Dado: R = 8,0 J.mol –1.K–1 a) 24 b) 35 c) 65 *d) 76 (UEPG/PR-2017.2) - RESPOSTA: SOMA = 29 (01+04+08+16) A Termodinâmica estuda as relações entre energia térmica e energia mecânica. Os princípios termodinâmicos têm aplicações diretas no cotidiano. A panela de pressão, por exemplo, facilita o cozimento dos alimentos em menor tempo do que em panelas convencionais. O vapor d’água expelido faz girar o pino da tampa, caracterizando uma situação em que o calor é transformado em energia de movimento. Para tanto, assinale o que for correto. 01) “O calor não migra espontaneamente de um corpo de temperatura mais baixa para outro de temperatura mais alta.” Tal armação caracteriza a 2a Lei da Termodinâmica com a impossibilidade de se converter integralmente calor em outra modalidade de energia. 02) As máquinas térmicas ideais, que realizam trabalho contínuo num ciclo reversível, podem ser analisadas através de um diagrama p x V, onde são representadas duas curvas adiabáticas e duas isotermas. O rendimento dessa máquina, que recebe o nome de máquina de Carnot, depende da natureza do gás que efetua o ciclo reversível. 04) Se uma máquina térmica passar a receber 620 J de uma fonte de calor e converter 234 J na forma de trabalho, pela 1 a Lei da Termodinâmica a variação da energia interna sofrida pelo gás será de 386 J. 08) Para um gás ideal, a quantidade de energia interna é dada pela soma das energias cinéticas das partículas que o constituem. 16) Os refrigeradores são um exemplo de máquinas térmicas. Seu funcionamento opera no sentido de retirar calor da fonte fria, devolvendo calor para a fonte quente (ambiente), em virtude do trabalho realizado pelo compressor. (UEM/PR-2017.2) - RESPOSTA: SOMA = 23 (01+02+04+16) Em relação às máquinas térmicas, assinale o que for correto. 01) Se o rendimento de uma máquina térmica é de 25%, signica que apenas 1/4 da energia recebida por essa máquina, na forma de calor, é convertida em trabalho realizado pela máquina. 02) O ciclo de Carnot determina o rendimento máximo que uma máquina térmica pode ter entre duas temperaturas xas. 04) Uma máquina térmica operando segundo um ciclo constituído por duas transformações isotérmicas e duas transformações adiabáticas, trabalhando entre as temperaturas absolutas T1 = 500 K e T2 = 400 K, apresenta um rendimento de 20%. 08) Em um ciclo de transformações sofridas por um sistema termodinâmico, não há variação da energia interna, signicando que a temperatura do sistema permanece constante ao longo do processo. 16) Um ciclo de transformações dado por duas isobáricas e por duas isovolumétricas pode ser representado por um retângulo em um diagrama PV.
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