Física. Setor B. Índice-controle de Estudo. Prof.: Aula 17 (pág. 88) AD TM TC. Aula 18 (pág. 88) AD TM TC. Aula 19 (pág.

Transcrição

1 Física Setor B Prof.: Índice-controle de Estudo ula 17 (pág. 88) D TM TC ula 18 (pág. 88) D TM TC ula 19 (pág. 90) D TM TC ula 20 (pág. 90) D TM TC ula 21 (pág. 92) D TM TC ula 22 (pág. 94) D TM TC Revisanglo Semi Caderno 3 Código:

2 ulas 17 e 18 Gases, transformações gasosas e trabalho de força de pressão 3. (UNESP) Um cilindro contendo no seu interior uma amostra de gás ideal é vedado por um êmbolo, que pode deslizar na direção vertical, livremente, como nos mostra o esquema a seguir. êmbolo gás ideal 1. Considere um gás em um recipiente fechado. Para esse gás, responda: a) quais são as suas variáveis de estado? pressão, o volume e a temperatura. b) quando é que ele sofre uma transformação? Quando suas variáveis de estado (pelo menos duas) se modificam. 2. ssinale verdadeiro (V) ou falso (F) em cada uma das afirmações a seguir. a) ( F ) umentando-se a temperatura de um gás contido em um recipiente fechado, de paredes rígidas, ocorre uma diminuição de pressão do gás. b) ( V ) Numa transformação isotérmica de um gás perfeito, a pressão do gás é inversamente proporcional ao volume. c) ( V ) Numa transformação isobárica, o quociente do volume pela temperatura absoluta se mantém constante. d) ( V ) Numa transformação isométrica, o quociente da pressão pela temperatura absoluta se mantém constante. e) ( F ) alteração da temperatura de um corpo ocorre devido à ausência de outros corpos ou à ausência de ação de forças. amostra de gás ideal ocupa inicialmente um volume de 1, m 3, e a pressão exercida sobre ele pelo êmbolo e pela coluna de ar atmosférico acima dele é de 1, N/m 2. Recebendo uma certa quantidade de calor, o gás expande e passa a ocupar o volume de 1, m 3. Nessas condições, o trabalho realizado pela força de pressão que a amostra do gás ideal aplica ao êmbolo é, em joules, de: a) 70 b) 140 c) 210 d) 360 e) 430 τ p V τ 1, (1,5 1,0) 10 3 τ 70 J Portanto, a alternativa correta é a alternativa a. 88 sistema anglo de ensino

3 4. (PUC-MG) Uma certa massa de gás ideal sofre uma transformação que está representada no gráfico a seguir. P (N/m 2 ) a) Qual o trabalho realizado pela força de pressão que essa amostra de gás ideal aplica ao êmbolo, no processo BC? Como no processo BC não há variação do volume do gás, o trabalho realizado pela força de pressão é nulo. 400 natureza da transformação e o trabalho realizado são, respectivamente: a) isobárica; 160 J b) isobárica; 240 J c) isocórica; 240 J d) isocórica; 160 J e) qualquer; 240 J partir do gráfico, podemos verificar que se trata de uma transformação isobárica e que o trabalho realizado pode ser obtido por meio da área sob o gráfico, como mostra a figura ,20 0,60 0,40 V (m 3 ) τ F τ F 400 0,40 τ F 160 J b) Qual o trabalho realizado pela força de pressão que essa amostra de gás ideal aplica ao êmbolo ao percorrer, uma única vez, o ciclo completo? o percorrer uma única vez o ciclo completo, o trabalho realizado pela força de pressão corresponde à área representada na figura a seguir. D B C (4,0 1,5) 10 6 τ 0,5 J (4 2) 10 5 τ (4,0 1,5) (4 2) Portanto, a alternativa correta é a alternativa a. 5. (FUVEST) O diagrama (P V) indicado na figura a seguir se refere à pressão e ao volume de uma amostra de um gás ideal que se encontra no interior de um pistão (cilindro e êmbolo). P ( 10 5 N/m 2 ) 4 B 2 D C 0 1,5 4,0 V ( 10 6 m 3 ) ensino médio 3ª série 89

4 c) Em que ponto do ciclo a temperatura dessa amostra de gás ideal é menor? Como a figura mostra, é no ponto D que a temperatura da amostra do gás é menor, pois é o ponto que pertence à isoterma mais próxima da origem dos eixos. P ( 10 5 N/m 2 ) D 1,5 4,0 V ( 10 6 m 3 ) B C T C T T D T D T T C T B T B Consulte Roteiro Unidade 18 Caderno de Exercícios Unidade 18 Tarefa Mínima UL Leia o item Faça os exercícios 39 e 40. UL 18 Faça os exercícios de 43 a 45. Tarefa Complementar UL 17 Faça os exercícios 41 e 42. UL 18 Faça os exercícios de 46 a 49. ulas 19 e 20 Primeiro Princípio da Termodinâmica 1. ssinale verdadeiro (V) ou falso (F) em cada uma das afirmações a seguir. a) ( V ) pesar de serem processos distintos, trabalho e calor podem resultar no mesmo efeito: fazer variar a energia interna de um sistema. b) ( V ) variação da energia interna de um sistema é a diferença entre o calor trocado com o meio e o trabalho realizado pela força que o sistema exerce na vizinhança. c) ( V ) Embora o Primeiro Princípio da Termodinâmica possa ser aplicado a qualquer fenômeno da natureza que envolva calor, trabalho e variação de energia interna, sua principal aplicação ocorre nos sistemas gasosos. d) ( V ) Em uma transformação isotérmica, não há variação da energia interna do sistema. e) ( V )Na transformação adiabática não há troca de calor entre o sistema e o meio. f) ( V ) Numa compressão isotérmica, a energia mecânica transferida do meio para o sistema é retirada do sistema sob a forma de calor. g) ( V ) Numa expansão adiabática, a energia mecânica é fornecida ao meio pelo sistema às custas de uma diminuição da energia interna. 90 sistema anglo de ensino

5 2. (UFRGS-RS) Enquanto se expande, um gás recebe o calor Q 100 J e realiza o trabalho W 70 J. o final do processo, podemos afirmar que a energia interna do gás: a) aumentou 170 J. b) aumentou 100 J. c) aumentou 30 J. d) diminuiu 70 J. e) diminuiu 30 J. Utilizando a Primeira Lei da Termodinâmica: U Q W, vem: U J Como U 0, concluímos que houve aumento da energia interna do gás. lternativa correta: c 4. energia interna de um gás encerrado em um recipiente fechado aumenta de J em duas transformações diferentes: transformação 1 sobre o sistema é realizado um trabalho cujo valor absoluto é J. transformação 2 o ambiente cede, em valor absoluto, 600 J de calor ao sistema. a) Determine a quantidade de calor envolvida na transformação 1. Utilizando a Primeira Lei da Termodinâmica, e considerando que o trabalho realizado sobre o sistema é negativo, vem: Q ( 2 000) Então: Q 800 J 3. Um corpo recebe 40 J de calor de outro corpo e rejeita 10 J para um ambiente. Simultaneamente, o corpo realiza um trabalho de 200 J. Estabeleça, baseado na Primeira Lei da Termodinâmica, o que acontece com a temperatura do corpo. O calor absorvido pelo corpo foi de: Q J Como o trabalho realizado pelo corpo sobre o ambiente foi de 200J, podemos calcular, a partir da Primeira Lei da Termodinâmica, a variação da energia interna do corpo: U U 170 J Como a variação da energia interna é negativa, conclui- -se que a temperatura do corpo diminuiu. b) Na transformação 1, a quantidade de calor é cedida ou absorvida pelo sistema? Justifique sua resposta. Como a quantidade de calor é negativa, conclui-se que esta quantidade de calor é cedida pelo sistema para o ambiente. c) Calcule o trabalho realizado quando o sistema recebe 600 J de calor do ambiente. Como o sistema recebe calor do ambiente, a quantidade de calor envolvida no processo é positiva: Q 600 J. Utilizando o Primeiro Princípio da Termodinâmica, vem: τ Logo: τ 600 J ensino médio 3ª série 91

6 d) Na transformação 2, o trabalho foi realizado pelo sistema ou sobre o sistema? Justifique sua resposta. Sendo o trabalho negativo, conclui-se que ele foi realizado sobre o sistema. Consulte Roteiro Unidade 18 Caderno de Exercícios Unidade 18 Tarefa Mínima UL Leia o item Faça os exercícios de 50 a 52. UL 20 Faça os exercícios de 55 a 57. Tarefa Complementar UL 19 Faça os exercícios 53 e 54. UL 20 Faça os exercícios de 58 a 62. ula 21 Força elétrica 1. Dois corpos e B, inicialmente neutros e isolados, são atritados um com o outro e, em seguida, separados. Verifica-se que o corpo adquire carga de 3,2 C. a) Qual a carga adquirida pelo corpo B? Pelo princípio da conservação da carga elétrica, podemos escrever: Q Q B 0 Q B 3,2 C b) Sendo o valor absoluto da carga do elétron e 1, C, determine a quantidade de elétrons que foram transferidos do corpo para o corpo B. Como Q n e, vem: Q B n e Logo: 3, n 1, Então: n elétrons 92 sistema anglo de ensino

7 2. Duas partículas possuem cargas elétricas de mesma intensidade e distam 4 m uma da outra, no vácuo. intensidade da força de atração elétrica entre elas é de 14,4 N. (Considere k Nm 2 /C 2 ) Com base no enunciado, responda: a) os sinais das cargas são iguais ou diferentes? Justifique sua resposta. Como as forças de origem elétrica trocadas entre as partículas são de atração, conclui-se que as cargas possuem sinais contrários. 3. figura mostra duas partículas e B eletrizadas com carga Q 1 e Q 2, separadas por uma distância d. o movimentarmos uma outra partícula C com carga q, sobre a reta que une e B, verificamos que a resultante elétrica é zero na posição indicada na figura. d 3 2d 3 Q 1 q Q 2 C B b) qual é o valor absoluto da carga de cada partícula? q 2 Utilizando a lei de Coulomb: F k, vem: d 2 14, q 2 q 1, C 4 2 Podemos então afirmar que o valor de é: 1 a) 4 2 b) 3 c) 4 Q 1 Q 2 d) 1 4 e) 4 figura mostra as forças elétricas aplicadas na partícula C, cuja soma vertorial é nula. Essa configuração só é possível se: 1. as partículas e B forem portadoras de cargas de mesmo sinal. 2. a partícula C tiver carga de mesmo sinal ou sinal contrário ao das outras duas. q c) mantendo-se os valores das cargas, o que acontece se a distância entre as partículas for duplicada? Como, mantendo-se os valores das cargas e o meio, a força elétrica varia com o inverso do quadrado da distância, conclui-se que se a distância for duplicada a intensidade da força elétrica entre as partículas fica quatro vezes menor, passando a valer; F 3,6 N. Como as forças elétricas que atuam na partícula C devem estar em equilíbrio, vem: (qq Q k k 1 1 ) (qq 2 ) 1 4 d 3 2 2d 3 2 F BC Q 2 F C B ensino médio 3ª série 93

8 Consulte Roteiro Unidade 22 Caderno de Exercícios Unidade 22 Tarefa Mínima 1. Leia os itens 1 e Faça os exercícios 1, 3, 9 e 10. Tarefa Complementar Faça os exercícios 5, 11, 12 e 15. ula 22 Campo elétrico 1. ssinale verdadeiro (V) ou falso (F) em cada uma das afirmações a seguir. a) ( V ) presença de corpos eletrizados fixos produz, na região ao seu redor, a propriedade de gerar forças sobre corpos eletrizados. b) ( V ) Regiões perturbadas pela presença de corpos eletrizados fixos são denominadas campos elétricos. c) ( F ) unidade de intensidade para o vetor campo elétrico, no Sistema Internacional, é o newton. d) ( V ) Um campo elétrico é representado pelo vetor campo elétrico associado a cada ponto da região. e) ( V )O vetor campo elétrico, em cada ponto da região onde existe um campo elétrico, não depende da carga de prova colocada naquele ponto. 2. Determine a intensidade da carga elétrica de um corpo colocado em um campo elétrico de intensidade E N/C e que sofre a ação de uma força de intensidade F N. Como F q E Vem: q Então: q C 3. Determine a intensidade do campo elétrico criado por uma carga puntiforme fixa no vácuo, a 9 cm da carga, sendo a carga Q 9 C. (considere k N m 2 /C 2 ) Q E k d 2 Então: E ( ) ( ) 2 Logo: E 1, N/C 94 sistema anglo de ensino

9 4. (UNICMP) Considere uma esfera de massa m e carga q pendurada no teto e sob ação da gravidade e do campo elétrico E, como indicado na figura. E m q θ a) Qual é o sinal da carga q? De acordo com a figura, a força elétrica aplicada na esfera tem a mesma direção e sentido contrário ao do campo elétrico. Portanto, a carga q é negativa. Consulte Roteiro Unidade 22 Caderno de Exercícios Unidade 22 Tarefa Mínima 1. Leia os itens 3 e Faça os exercícios de 18 a 21. Tarefa Complementar Faça os exercícios 30 e 31. T F q E P m g b) Qual é o valor do ângulo no equilíbrio? soma vetorial das forças na esfera é nula. Portanto, de acordo com o triângulo mostrado na figura, temos: q E m g θ T q E tg mg Portanto: arc tg q E mg ensino médio 3ª série 95