Colégio Planeta. Lista B. Prof.: Sostag Lista de Física Data: 01 / 07 / Aluno(a): ENEMais Turma: Turno: Mat. e Vesp.

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1 Colégio Planeta Prof.: Sostag Lista de Física Data: 01 / 07 / 2016 Lista B Aluno(a): ENEMais Turma: Turno: Mat. e Vesp. Física Térmica Estudo dos Gases 01 - (FUVEST SP) Um laboratório químico descartou um frasco de éter, sem perceber que, em seu interior, havia ainda um resíduo de 7,4 g de éter, parte no estado líquido, parte no estado gasoso. Esse frasco, de 0,8 L de volume, fechado hermeticamente, foi deixado sob o sol e, após um certo tempo, atingiu a temperatura de equilíbrio T = 37 ºC, valor acima da temperatura de ebulição do éter. Se todo o éter no estado líquido tivesse evaporado, a pressão dentro do frasco seria NOTE E ADOTE No interior do frasco descartado havia apenas éter. Massa molar do éter = 74 g K = ºC R (constante universal dos gases) = 0,08 atm L / (mol K) A) 0,37 atm. B) 1,0 atm. C) 2,5 atm. D) 3,1 atm. E) 5,9 atm (UERJ) A bola utilizada em uma partida de futebol é uma esfera de diâmetro interno igual a 20 cm. Quando cheia, a bola apresenta, em seu interior, ar sob pressão de 1,0 atm e temperatura de 27 ºC. Considere = 3, R = 0,080 atm.l.mol 1.k 1 e, para o ar, comportamento de gás ideal e massa molar igual a 30 g.mol 1. No interior da bola cheia, a massa de ar, em gramas, corresponde a A) 2,5 B) 5,0 C) 7,5 D) 10, (ASCES PE) Uma panela de pressão, contendo líquido e gás, é colocada no fogo. Inicialmente (figura 1), gás e líquido estavam a uma temperatura de 27 ºC = 300 K. Quando a temperatura aumenta, metade das moléculas do gás deixa a panela através da sua válvula (figura 2). Quando a válvula é fechada (figura 3), a temperatura do gás e do líquido é de 87 C = 360 K. O líquido não evapora e mantém o seu volume constante em todo o processo. Considere o gás como sendo ideal. Quanto vale a razão p3/p1 entre as pressões do gás no interior da panela nas situações mostradas nas figuras 3 e 1? 04 - (FAVIP PE) Gases reais, como o oxigênio e o hidrogênio, têm propriedades físicas distintas. No entanto, sob determinadas condições, eles tendem ao mesmo comportamento dito de um gás ideal, regido pela equação pv = nrt. Assinale a seguir a única condição que favorece a tendência ao comportamento do tipo gás ideal. A) Baixas temperaturas. B) Altas pressões. C) Baixas densidades. D) Volume grande. E) Volume pequeno (FPS PE) Um balão contendo gás hélio está na temperatura ambiente (T = 20ºC 293K) e na pressão atmosférica (P = 1,0 atm Pascal). O balão contém 2 mols deste gás nobre. Assuma que o gás hélio comporta-se como um gás ideal e que a constante universal dos gases perfeitos vale: R = 8,31 (J/mol K). Determine o volume aproximado ocupado pelo gás no interior do balão. A) 0,50 m 3 B) 5,00 m 3 C) 2,50 m 3 D) 10,00 m 3 E) 0,05 m (UFG GO) O nitrogênio líquido é frequentemente utilizado em sistemas criogênicos, para trabalhar a baixas temperaturas. A figura a seguir ilustra um reservatório de 100 litros, com paredes adiabáticas, contendo 60 litros da substância em sua fase líquida a uma temperatura de 77 K. O restante do volume é ocupado por nitrogênio gasoso que se encontra em equilíbrio térmico com o líquido. Na parte superior do reservatório existe uma válvula de alívio para manter a pressão manométrica do gás em 1,4 atm. Quando o registro do tubo central é aberto, o gás sofre uma lenta expansão isotérmica empurrando o líquido. Considerandose que foram retirados 10% do volume do líquido durante esse processo e que o gás não escapa para o ambiente, calcule: A) 0,5 B) 0,6 C) 2 D) 8 E) 12 A) O número de mols do gás evaporado durante o processo. B) O trabalho realizado pelo gás sobre o líquido (UFRN) O mergulho autônomo é uma atividade esportiva praticada nas cidades litorâneas do Brasil. Na sua prática, mergulhadores, que levam cilindros de ar, conseguem atingir profundidades da ordem de dezenas de metros.

2 A maior parte do corpo do mergulhador suporta bem as pressões em tais profundidades, mas os pulmões são muito comprimidos e, portanto, ficam sujeitos a fortes estresses. Assim, existe um limite máximo de profundidade a partir do qual é possível ao mergulhador voltar rapidamente à superfície sem que o processo compressão-descompressão do seu pulmão leve ao colapso dos alvéolos pulmonares e até a hemorragias fatais. do jogo era de 13 ºC e supondo que o volume e a circunferência das bolas tenham se mantido constantes, assinale a alternativa que apresenta corretamente as bolas que atendem ao documento da FIFA para a realização do jogo. A) A e E apenas. B) B e D apenas. C) A, D e E apenas. D) B, C, D e E apenas. E) A, B, C, D e E (FAMECA SP) Um gás perfeito, confinado em um recipiente de volume V, exerce sobre as paredes do mesmo uma pressão p, quando seus n mols se apresentam a uma temperatura T. A lei que rege a dependência entre essas variáveis de estado é conhecida como equação de Clapeyron: p V = n R T, em que R é uma constante que depende do sistema de unidades. Se uma massa de gás passar por uma transformação adiabática, uma brusca compressão, por exemplo, o gráfico que melhor representa o comportamento de sua pressão em função de seu volume é A) DADOS: Lei fundamental da hidrostática P = Po + gh. Lei de Boyle, PoVo = P1V1. Aceleração da gravidade, g = 10,0m/s 2 Considere a densidade da água do mar, água = 1,0 x 10 3 kg/m 3. Pressão atmosférica ao nível do mar, Po = 1,0 atm = 1,0 x 10 5 N/m 2 Considerando Vo o volume do pulmão ao nível do mar, onde a pressão atmosférica é Po, e supondo que os pulmões do mergulhador obedecem à lei geral dos gases a temperatura constante, A) determine o valor da pressão sobre o mergulhador, quando ele se encontra a uma profundidade de 30m. B) verifique se o mergulhador poderá ultrapassar a profundidade de 30 m, sabendo que o limite máximo de contração do pulmão, sem que este sofra danos, é 25% do volume do pulmão na superfície. Justifique sua resposta (UFPR) Segundo o documento atual da FIFA Regras do Jogo, no qual estão estabelecidos os parâmetros oficiais aos quais devem atender o campo, os equipamentos e os acessórios para a prática do futebol, a bola oficial deve ter pressão entre 0,6 e 1,1 atm ao nível do mar, peso entre 410 e 450 g e circunferência entre 68 e 70 cm. Um dia antes de uma partida oficial de futebol, quando a temperatura era de 32 ºC, cinco bolas, identificadas pelas letras A, B, C, D e E, de mesma marca e novas foram calibradas conforme mostrado na tabela ao lado: B) C) D) E) 10 - (FGV) Certa massa gasosa ideal, confinada em um recipiente inicialmente a 300 K, sofre a compressão I F indicada no diagrama da pressão versus volume da figura. Bola A B C D E Pressão (atm) 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 No dia seguinte e na hora do jogo, as cinco bolas foram levadas para o campo. Considerando que a temperatura ambiente na hora É correto afirmar que se trata de uma transformação

3 A) isotérmica, sem alteração de temperatura. B) adiabática, com temperatura final do gás igual a 600 K. C) adiabática, com temperatura final do gás igual a 750 K. D) geral, com temperatura final do gás igual a 300 K. E) geral, com temperatura final do gás igual a 600 K (UNIFOR CE) Em um sistema termodinâmico, um gás considerado perfeito encontra-se no estado A com pressão pa, volume VA e temperatura TA, conforme diagrama pressão x volume mostrado abaixo. É então levado para o estado indicado pelo ponto B (pb, VB, TB) e em seguida para o estado C (pc, VC, TC). A) tem, durante todo o ciclo, a mesma temperatura. B) tem, durante todo o ciclo, o mesmo volume. C) gera quantidade de calor liberado mais trabalho executado maior do que a quantidade de calor recebido. D) tem, durante todo o ciclo, sua pressão variando. E) mantém o produto da sua pressão pelo seu volume constante durante todo o ciclo, de modo que sua temperatura sempre varie (ACAFE SC) No estudo da termodinâmica é apresentado um gráfico do comportamento de certa massa de gás (considerado ideal) que é levada isotermicamente do estado A para o estado B. Leia e analise os itens que se seguem: I. A temperatura do gás no ponto B é 50% maior que a temperatura no ponto A. II. A temperatura do gás no ponto C é três vezes maior que a temperatura no ponto A. III. A temperatura do gás no ponto B é metade da temperatura do gás no ponto C. IV. A temperatura do gás no ponto A é igual a temperatura no ponto B. É verdadeiro o que se afirma em: A) I e II apenas. B) II e III apenas. C) I, II e IV. D) II, III e IV. E) I, II e III (PUC RJ) Um sistema termodinâmico recebe certa quantidade de calor de uma fonte quente e sofre uma expansão isotérmica indo do estado 1 ao estado 2, indicados na figura. Imediatamente após a expansão inicial, o sistema sofre uma segunda expansão térmica, adiabática, indo de um estado 2 para o estado 3 com coeficiente de Poisson = 1,5. A pressão do gás, em atm, no estado B é: A) 1,0 B) 4,0 C) 2,5 D) 1, (FATEC SP) Uma das atrações de um parque de diversões é a barraca de tiro ao alvo, onde espingardas de ar comprimido lançam rolhas contra alvos, que podem ser derrubados. Ao carregar uma dessas espingardas, um êmbolo comprime 120 ml de ar atmosférico sob pressão de 1 atm, reduzindo seu volume para 15 ml. A pressão do ar após a compressão será, em atm, Admita que o ar se comporte como um gás ideal e que o processo seja isotérmico. A) 0,2. B) 0,4. C) 4,0. D) 6,0. E) 8, (UDESC) A Figura 2 apresenta um ciclo termodinâmico descrito por um gás. Assinale a alternativa que apresenta, para este ciclo, a variação de energia interna do gás e o trabalho por ele realizado, respectivamente. A) Determine o volume ocupado pelo gás após a primeira expansão, indo do estado 1 ao estado 2. B) Determine a pressão no gás quando o estado 3 é atingido (UCS RS) Os motores a combustão, como o dos automóveis movidos a gasolina ou a álcool, são classificados como máquinas térmicas que, operando em ciclos, entre fontes de calor quentes e frias, e recebendo e liberando fluídos operantes, produzem trabalho. Suponha um motor a combustão hipotético que possua um gás ideal como fluído operante e que nunca o troque. As transformações de estado desse gás ideal, durante um ciclo de operação do motor, estão representadas no gráfico pressão X Volume abaixo. Conclui-se que o gás ideal A) 0,0J e 1, J B) 1,0J e 2, J C) 0,0J e 0, J D) 0,0J e 1, J E) 0,5J e 0, J

4 17 - (UEPG PR) Certa massa de gás é confinada por um êmbolo no interior de um recipiente a uma temperatura, conforme é mostrado abaixo. Nesse contexto, assinale o que for correto. Está(ão) correta(s). A) Apenas a afirmativa I. B) Apenas as afirmativas I e II. C) Apenas as afirmativas I e IV. D) Apenas as afirmativas I, II e III. E) Apenas as afirmativas I, II e IV (UFRN) A biomassa é uma das principais fontes de energia renovável e, portanto, máquinas que a utilizam como combustível para geração de energia são importantes do ponto de vista ambiental. Um exemplo bastante comum é o uso da biomassa com o objetivo de acionar uma turbina a vapor para gerar trabalho. A figura abaixo mostra, esquematicamente, uma usina termoelétrica simplificada. 01. Se os coeficientes de dilatação do êmbolo e do cilindro forem iguais e todo sistema receber uma quantidade de calor, o gás se expande e realizará trabalho sobre o êmbolo. 02. Sendo o êmbolo e o cilindro metálicos e seus coeficientes de dilatação o dobro um do outro, respectivamente, e estando perfeitamente ajustados, e ocorrendo o aquecimento de todo sistema, o gás não se dilata, porém haverá aumento da pressão. 04. O gás cedendo calor quando o sistema receber trabalho, sua energia interna diminui. 08. O estudo dos gases é realizado com base em três grandezas: o volume, a temperatura e a pressão. Na sua dilatação apresentam o mesmo valor para o coeficiente de dilatação. 16. Ao aplicar uma força no êmbolo, puxando-o para cima, o volume do gás aumenta permanecendo constante as demais variáveis (FPS PE) Uma amostra de um gás ideal absorve uma quantidade de calor Q = 6000 Joules de uma fonte térmica e realiza um trabalho, expandindo-se a pressão constante (P = 1000 Pascal) de um volume inicial Vi = 1,0 m 3 até um volume final Vf = 3,0 m3. A variação da energia interna Eint do gás no processo de expansão isobárica será dada por: A) 400 Joules B) 100 Joules C) 4000 Joules D) 10 Joules E) 1000 Joules 19 - (IFGO) As máquinas térmicas são dispositivos que operam sempre em ciclos, isto é, retornam periodicamente às condições iniciais. Uma maneira de estudá-las é por meio de transformações que ocorrem dentro destes ciclos, representados por um gráfico do comportamento da pressão de um gás de trabalho em função do volume por ele ocupado. O gráfico a seguir representa um ciclo de uma máquina térmica realizado por um sistema gasoso: Nessa termoelétrica, a queima da biomassa na fornalha produz calor, que aquece a água da caldeira e gera vapor a alta pressão. O vapor, por sua vez, é conduzido por tubulações até a turbina que, sob a ação deste, passa a girar suas pás. Considere desprezíveis as perdas de calor devido às diferenças de temperatura entre as partes dessa máquina térmica e o ambiente. Nesse contexto, a variação da energia interna da água da caldeira A) é maior que a soma do calor a ela fornecido pela queima da biomassa com o trabalho realizado sobre a turbina. B) é igual à soma do calor a ela fornecido pela queima da biomassa com o trabalho realizado sobre a turbina. C) é igual à diferença entre o calor a ela fornecido pela queima da biomassa e o trabalho realizado sobre a turbina. D) é maior que a diferença entre calor a ela fornecido pela queima da biomassa e o trabalho realizado sobre a turbina (UFRN) O Sol irradia energia para o espaço sideral. Essa energia tem origem na sua autocontração gravitacional. Nesse processo, os íons de hidrogênio (prótons) contidos no seu interior adquirem velocidades muito altas, o que os leva a atingirem temperaturas da ordem de milhões de graus. Com isso, têm início reações exotérmicas de fusão nuclear, nas quais núcleos de hidrogênio são fundidos, gerando núcleos de He (Hélio) e propiciando a produção da radiação, que é emitida para o espaço. Parte dessa radiação atinge a Terra e é a principal fonte de toda a energia que utilizamos. Nesse contexto, a sequência de formas de energias que culmina com a emissão da radiação solar que atinge a terra é Analise as afirmativas. I. De A para B ocorre uma expansão isobárica. II. De B para C o trabalho é motor, ou seja, realizado pelo sistema. III. A variação de energia interna no ciclo ABCDA é positiva. IV. No ciclo fechado, ABCDA, não há variação de energia interna e o trabalho total é nulo. A) Térmica Potencial Gravitacional Energia de Massa Cinética Eletromagnética. B) Cinética Térmica Energia de Massa Potencial Gravitacional Eletromagnética. C) Energia de Massa Potencial Gravitacional Cinética Térmica Eletromagnética. D) Potencial Gravitacional Cinética Térmica Energia de Massa Eletromagnética (IFSP/2013) A Lei da Conservação da Energia assegura que não é possível criar energia nem a fazer desaparecer. No funcionamento de determinados aparelhos, a energia é

5 conservada por meio da transformação de um tipo de energia em outro. Em se considerando um telefone celular com a bateria carregada e em funcionamento, durante uma conversa entre duas pessoas, assinale a alternativa que corresponde à sequência correta das possíveis transformações de energias envolvidas no celular em uso. A) Térmica cinética sonora. B) Química elétrica sonora. C) Cinética térmica elétrica. D) Luminosa elétrica térmica. E) Química sonora cinética (PUCCAMP SP) Na superfície de Marte, o gás predominante é o metano, CH4. Cada metro cúbico desse gás, nas condições ambientais do planeta Marte, contém 0,35 mol de moléculas, o que corresponde a um número de moléculas igual a Dado: Constante de Avogadro = 6, mol 1 A) 1, B) 2, C) 1, D) 6, E) 1, (UEFS BA) Tomar chá preto, a 80 C, com uma quantidade de leite é hábito bastante comum entre os londrinos. O valor dessa temperatura em ºF (Fahrenheit), que é o sistema utilizado na Inglaterra, é, aproximadamente, A) 165 B) 169 C) 172 D) 176 E) (UNIFOR CE) A primeira lei da termodinâmica trata da conservação de energia; a segunda lei da termodinâmica trata da impossibilidade de transferência de calor de uma fonte mais fria para uma fonte mais quente sem a realização de trabalho. Podemos verificar a aplicação dessas leis, hoje em dia, na produção de energia por meio de fontes alternativas sem ocasionar danos ao meio ambiente. Esta busca por fontes alternativas de energia deve-se à escassez das fontes de energia não renováveis. São exemplos de energia não renováveis: A) petróleo, solar, carvão, nuclear e biogás. B) petróleo, gás natural, nuclear, biomassa e geotérmica. C) petróleo, carvão, nuclear, bicombustíveis e solar. D) petróleo, carvão, nuclear, gás natural e óleo de xisto. E) petróleo, carvão, geotérmica, óleo de xisto e biomassa (UCS RS) Um recente filme que no Brasil recebeu o nome de O Curioso Caso de Benjamin Button, protagonizado pelo ator Brad Pitt, conta a história curiosa de um personagem que nasce velho e, à medida que o tempo passa, vai rejuvenescendo. Se pensarmos no envelhecimento humano como um processo energeticamente irreversível, qual título alternativo do filme ficaria coerente com as leis da Física? A) A Curiosa Obediência à Equação de Clapeyron B) O Extraordinário Caso da Violação da Segunda Lei de Newton C) O Estranho Caso de Violação da Segunda Lei da Termodinâmica D) O Incomum Caso de Confirmação da Primeira Lei da Termodinâmica E) O Intrigante Caso de Violação da Terceira Lei de Newton GABARITO 1) Gab: D 2) Gab: B 3) Gab: B 4) Gab: C 6) Gab: A) 1,3 mols B) 840 J 7) Gab: a) 4 atm. b) Uma vez que a Lei de Boyle relaciona as pressões e os volumes iniciais e finais de um gás à temperatura constante, conhecendo-se o valor da pressão inicial Po e a relação entre os volumes inicial Vo (volume do pulmão na superfície) e final V1 (volume do pulmão a uma profundidade de 30 m), e considerando-se que V1 poderá atingir uma contração máxima correspondente a 25% de Vo, pode-se escrever V1 = (25/100)x Vo = 0,25xV0. Substituindo os valores na expressão da Lei de Boyle (PoVo = P1V1), calcula-se a pressão capaz de comprimir em 25% o volume (Vo) do pulmão. E, a partir daí, verifica-se se o mergulhador pode ultrapassar o limite de 30m. P1V1 = P0V0 P1 = PoVo/V1 P1 = 1x10 5 xvo/v1 P1 = 1x10 5 xvo/0,25vo P1 = 1x10 5 /0,25 = (1/0,25)x10 5 P1 = 4x10 5 N/m 2 Uma vez que 4x10 5 N/m 2 é exatamente igual à pressão sobre o mergulhador a 30m de profundidade, então ele não poderá ultrapassar essa profundidade sem que o seu pulmão possa vir a sofrer danos. 8) Gab: D 9) Gab: E 10) Gab: C 11) Gab: E 12) Gab: A) V2 = m 3 B) P3 = 2, Pa 13) Gab: D 14) Gab: D 15) Gab: E 16) Gab: D 17) Gab: 15 18) Gab: C 19) Gab: A 20) Gab: C 21) Gab: D 22) Gab: B 23) Gab: B 24) Gab: D 25) Gab: D 26) Gab: C