Lista de Exercícios Clinton. Física

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1 Lista de Exercícios Clinton Física SÉRIE: 2º ANO DATA: 31 / 01 / (UFSM-RS) Calor é: a) a energia contida em um corpo. b) a energia que se transfere de um corpo para outro, quando existe uma diferença de temperatura entre eles. c) um fluido invisível e sem peso, que é transmitido de um corpo para outro. d) a transferência de temperatura de um corpo para outro. e) a energia que se transfere espontaneamente do corpo de menor temperatura para o de maior temperatura. 2. (UFV-MG) Quando dois corpos de materiais diferentes estão em equilíbrio térmico, isolados do meio ambiente, pode-se afirmar que: a) o mais quente é o que possui menor massa. b) apesar do contato, suas temperaturas não variam. c) o mais quente fornece calor ao mais frio. d) o mais frio fornece calor ao mais quente. e) suas temperaturas dependem de suas densidades. 3. (Fatec-SP) Três corpos encostados entre si estão em equilíbrio térmico. Nessa situação: a) os três corpos apresentam-se no mesmo estado físico. b) a temperatura dos três corpos é a mesma. c) o calor contido em cada um deles é o mesmo. d) o corpo de maior massa tem mais calor que os outros dois. e) há mais de uma proposição correta. 4. As forças de coesão entre as moléculas de uma substância: a) são mais intensas no estado gasoso do que nos estados sólido e líquido, em virtude de maior agitação. b) são menos intensas no estado sólido do que nos estados gasoso e líquido, em vista da estrutura cristalina. c) não dependem do estado de agregação da substância. d) têm maior intensidade no estado sólido e menos intensidade no estado gasoso. e) têm intensidade desprezível no estado sólido. 5. No deserto do Saara registrou-se certo dia a temperatura de X C. Se a escala utilizada tivesse sido a Fahrenheit, a leitura seria 72 unidades mais alta. Determine o valor dessa temperatura. 6. O gráfico indica como se relacionam as leituras θa e θb para as temperaturas registradas por dois termômetros graduados respectivamente nas escalas A e B. Determine: a) a fórmula de conversão entre θa e θb; b) a indicação do termômetro graduado na escala A quando o outro registra 96 B; c) a indicação do termômetro graduado na escala B quando o outro registra 0 A; d) a temperatura em que coincidem as leituras nos dois termômetros. 7. Em certa região da Terra, a temperatura máxima registrada no decorrer de um ano foi de 42 C e a mínima foi de 17 C. Determine: a) a variação de temperatura entre os instantes em que essas temperaturas foram registradas; b) o valor dessa variação de temperatura expresso em graus Fahrenheit. 8. Um sistema inicialmente na temperatura de 20 C sofre uma variação de -35 C. Determine: a) a temperatura final do sistema na escala Celsius; b) a variação de temperatura do sistema expressa na escala Fahrenheit; c) a temperatura final do sistema na escala Fahrenheit. 9. Em certa cidade, num dia de verão, a temperatura mínima foi de 22 C, e a máxima, de 33 C. Determine: a) os valores das temperaturas mínima e máxima referidas expressos na escala absoluta Kelvin; b) a máxima variação de temperatura ocorrida nesse dia, expressa nas escalas Celsius e Kelvin. 10. (Olimpíada Brasileira de Física) Ao se construir uma escala termométrica arbitrária X, verificou-se que a temperatura de - 40 X coincide com o mesmo valor na antiga escala de temperatura Réaumur, que adota respectivamente 0 R e 80 R para os pontos fixos fundamentais (ponto do gelo e ponto do vapor). Verificou-se ainda que a temperatura de -75 X coincide com o mesmo valor na escala Celsius. Determine na escala X a leitura correspondente a 0 C e a 80 R.

2 11. (UFRJ) Em uma escala termométrica, que chamaremos de escala médica, o grau é chamado de grau médico e representado por M. A escala médica é definida por dois procedimentos básicos: no primeiro, faz-se corresponder 0 M a 36 C e 100 M a 44 C; no segundo, obtém-se uma unidade de M pela divisão do intervalo de 0 M a 100 M em 100 partes iguais. a) Calcule a variação em graus médicos que cor- responde à variação de 1 C. b) Calcule, em graus médicos, a temperatura de um paciente que apresenta uma febre de 40 C. 12. (EEM-SP) Pode-se medir a temperatura com um termômetro de mercúrio. Neste, a grandeza termométrica é o comprimento L de uma coluna capilar, medida a partir de uma origem comum. Verifica-se que L = 2,34 cm, quando o termômetro está em equilíbrio térmico com o gelo em fusão, e L = 12,34 cm, quando o equilíbrio térmico é com a água em ebulição (num ambiente em que a pressão atmosférica é 1 atm). a) Calcule o comprimento da coluna de mercúrio quando a temperatura é θ = 25 C. b) Calcule a temperatura do ambiente quando L = 8,84 cm. 13. (Unimep-SP) Mergulham-se dois termômetros na água: um graduado na escala Celsius e o outro na Fahrenheit. Espera-se o equilíbrio térmico e nota-se que a diferença entre as leituras nos dois termômetros é igual a 92. A temperatura da água valerá, portanto: a) 28 C e 120 F d) 75 C e 167 F b) 32 C e 124 F e) 80 C e 172 F c) 60 C e 152 F 14. (ITA-SP) Para medir a febre de pacientes, um estudante de medicina criou sua própria escala linear de temperaturas. Nessa nova escala, os valores de 0 (zero) e 10 (dez) correspondem respectivamente a 37 C e 40 C. A temperatura de mesmo valor numérico em ambas as escalas é aproximadamente: a) 52,9 C d) - 8,5 C b) 28,5 C e) - 28,5 C c) 74,3 C 15. (UFS-SE) A equação de conversão de uma escala X para a escala Celsius é dada pela expressão θx = 1,25θC - 20, onde θx é a temperatura em graus X e θc a temperatura em graus Celsius. Pode-se afirmar que os pontos fixos da escala X correspondentes à fusão do gelo e à ebulição da água sob pressão normal são, respectivamente: a) -20 X e 105 X d) 10 X e 105 X b) -20 X e 125 X e) 20 X e 125 X c) 0 X e 95 X 16. (Ufam) Uma escala termométrica X é construída de modo que a temperatura de 0 X corresponde a -4 F, e a temperatura de 100 X corresponde a 68 F. Nesta escala X, a temperatura de fusão do gelo vale: a) 30 X d) 40 X b) 20 X e) 10 X c) 50 X 17. (Mackenzie-SP) Um profissional, necessitando efetuar uma medida de temperatura, utilizou um termômetro cujas escalas termométricas inicialmente impressas ao lado da coluna de mercúrio estavam ilegíveis. Para atingir seu objetivo, colocou o termômetro inicialmente numa vasilha com gelo fundente, sob pressão normal, e verificou que no equilíbrio térmico a coluna de mercúrio atingiu 8,0 cm. Ao colocar o termômetro em contato com água fervente, também sob pressão normal, o equilíbrio térmico se deu com a coluna de mercúrio atingindo 20,0 cm de altura. Se nesse termômetro utilizarmos as escalas Celsius e Fahrenheit e a temperatura a ser medida for expressa pelo mesmo valor nas duas escalas, a coluna de mercúrio terá altura de: a) 0,33 cm c) 3,2 cm e) 6,0 cm b) 0,80 cm d) 4,0 cm 18. (Uneb-BA) Numa cidade onde a pressão atmosférica vale 1 atm, a coluna de mercúrio de um termômetro apresenta altura de 4 cm, quando em equilíbrio térmico com gelo em fusão, e possui altura de 14 cm, quando em equilíbrio térmico com água em ebulição. A altura da coluna de mercúrio quando a indicação do termômetro é de 30 C é, em cm: a) 3 b) 4 c) 7 d) 11 e) (Mackenzie-SP) Para medir a temperatura de um certo corpo, utilizou-se um termômetro graduado na escala Fahrenheit e o valor obtido correspondeu a 4/5 da indicação de um termômetro graduado na escala Celsius, para o mesmo estado térmico. Se a escala adotada tivesse sido a Kelvin, esta temperatura seria indicada por: a) 305 K b) 273 c) 241 K d) 32 K e) 25,6 K 20. (UFPA) Em um certo instante a temperatura de um corpo, medida na escala Kelvin, foi de 300 K. Decorrido um certo tempo, mediu-se a temperatura desse mesmo corpo e o termômetro indicou 68 F. A variação de temperatura sofrida pelo corpo, medida na escala Celsius, foi de: a) -32 C b) -5 C c) -7 C d) 212 C e) 368 C 21 Uma barra de ouro tem a 0 C o comprimento de 100 cm. Determine o comprimento da barra quando sua temperatura passa a ser 50 C. O coeficiente de dilatação linear médio do ouro para o intervalo de temperatura considerado vale C Com o auxílio de uma barra de ferro quer-se determinar a temperatura de um forno. Para tal, a barra, inicialmente a 20 C, é introduzida no forno. Verifica-se que, após o equilíbrio térmico, o alongamento da barra é um centésimo do comprimento inicial. Sendo C -1 o coeficiente de dilatação linear médio do ferro, determine a temperatura do forno. 23 Duas barras, uma de cobre e outra de latão, têm o mesmo comprimento a 10 C e, a 110 C, os seus comprimentos diferem em 1 mm. Os coeficientes de dilatação linear são: para o cobre = ºC -1 ; para o latão = C -1. Determine o comprimento, a 10 C, de cada barra. 2

3 24 (UFBA) Duas lâminas, uma de aço e outra de bronze, têm comprimentos de 20 cm a uma temperatura de 15 ºC. Sabendo que os coefi-cientes de dilatação linear valem, respectivamente, C -1 e C -1 calcule a diferença de comprimento quando as lâminas atingem uma temperatura de -5 C. 25 Na figura está representado o gráfico do comprimento L de duas barras, A e B, em função da temperatura. Sejam respectivamente A e B os coeficientes de dilatação linear do material das barras A e B. Determine: 30 (Faap-SP) Um pino cilíndrico de alumínio ( = coeficiente de dilatação superficial = 4, C -1 ) tem raio 20,000 mm a 20 C. A que temperatura ele deve ser resfriado para se ajustar exatamente num orifício de raio 19,988 mm? 31 Um paralelepípedo de chumbo tem a 0 C o volume de 100 litros. A que temperatura ele deve ser aquecido para que seu volume aumente de 0,405 litro? O coeficiente de dilatação linear médio do chumbo é C -1 para o intervalo de temperatura considerado. 32 Um balão de vidro apresenta a 0 ºC volume interno de 500 m. Determine a variação do volume interno desse balão quando ele é aquecido até 50 C. O vidro que constitui o balão tem coeficiente de dilatação volumétrica médio igual a C -1 entre 0 C e 50 C. 33 (PUC-RS) Um paralelepípedo a 10 C possui dimensões iguais a cm, sendo constituído de um material cujo coeficiente de dilatação térmica linear é 8, C -1. Qual é o acréscimo de volume que ele sofre quando sua temperatura é elevada para 110 C? a) os valores dos coeficientes de dilatação linear do material das barras A e B; b) a temperatura em que a diferença entre os comprimentos das duas barras é igual a 4 cm. 26 Na figura dada, a plataforma P é horizontal por estar apoiada nas colunas A (de alumínio) e B (de ferro). O desnível entre os apoios é de 30 cm. Calcule quais devem ser os comprimentos das barras a 0 C para que a plataforma P permaneça horizontal em qualquer temperatura. São dados os coeficientes de dilatação linear do alumínio (2, C -1 ) e do ferro (1, ºC -1 ). 34 Um certo frasco de vidro está completamente cheio, com 50 cm 3 de mercúrio. O conjunto se encontra inicialmente a 28 C. No caso, o coeficiente de dilatação médio do mercúrio tem um valor igual a C -1 e o coeficiente de dilatação linear médio do vidro vale C -1. Determine o volume de mercúrio extravasado quando a temperatura do conjunto se eleva para 48 C. 35 Um recipiente tem, a 0 C, capacidade (volume interno) de cm 3. Seu coeficiente de dilatação volumétrica é C -1 e ele está completamente cheio de glicerina. Aquecendo-se o recipiente a 100 C, há um extravasamento de 50,5 cm 3 de glicerina. Determine: a) o coeficiente de dilatação aparente da glicerina; b) o coeficiente de dilatação real da glicerina. 27 (UFRJ) Duas barras metálicas são tais que a diferença entre seus comprimentos, em qualquer temperatura, é igual a 3 cm. Sendo os coeficientes de dilatação linear médios C -1 e C -1, determine os comprimentos das barras a 0 C. 28 Uma chapa de chumbo tem área de 900 cm 2 a 10 C. Determine a área de sua superfície a 60 C. O coeficiente de dilatação linear médio do chumbo entre 10 C e 60 C vale C Um anel de ouro apresenta área interna de 5 cm 2 a 20 C. Determine a dilatação superficial dessa área interna quando o anel é aquecido a 120 C. Entre 20 C e 120 C, o coeficiente de dilatação superficial médio do ouro é C A 0 C, um recipiente de vidro tem capacidade de 700 cm 3. Qual volume de mercúrio deve ser colocado a 0 C no recipiente para que, aumentando-se a temperatura, não se altere o volume da parte vazia? O coeficiente de dilatação volumétrica médio do vidro é º C 1 e o do mercúrio, º C 37 (FEI-SP) Um recipiente cujo volume é de cm 3 a 0 C contém 980 cm 3 de um líquido à mesma temperatura. O conjunto é aquecido e, a partir de uma certa temperatura, o líquido começa a transbordar. Sabendo-se que o coeficiente de dilatação volumétrica do recipiente vale C -1 e o do líquido vale qual é a temperatura em que ocorre o início de transbordamento do líquido? 38. Um corpo de massa 50 g recebe 300 cal e sua temperatura sobe de -10 C até 20 C. Determine a capacidade térmica do corpo e o calor específico da substância que o constitui. 3

4 39. Uma fonte térmica fornece, em cada minuto, 20 cal. Para produzir um aquecimento de 30 C em 50 g de um líquido são necessários 15 min. Determine o calor específico do líquido e a capacidade térmica dessa quantidade de líquido. 40. Para sofrer determinada variação de temperatura, um bloco metálico deve permanecer 3 min em presença de uma fonte de fluxo constante. A mesma massa de água, para sofrer a mesma variação de temperatura, exige 12 min em presença da fonte (calor específico da água: c = 1 cal/g. C). Determine o calor específico do metal. 41. O gráfico fornece a quantidade de calor absorvida por três corpos A, B e C em função da temperatura. Calcule, para cada um dos corpos, a capacidade térmica e o calor específico das substâncias que os constituem. São dadas as massas: ma = mb = 20 g e mc = 10 g. 45. (Unicamp-SP) Em um aquário de 10L, completamente cheio de água, encontra-se um pequeno aquece dor de 60 W. Sabendo-se que em 25 min a temperatura da água aumentou de 2 C, pergunta-se: a) Que quantidade de energia foi absorvida pela água? b) Que fração da energia fornecida pelo aquecedor foi perdida para o exterior? (Dados: calor específico da água = 1 cal/g. C; densidade da água = 1 kg/l; 1 cal = 4,0 J ) 46. (UFU-MG) As temperaturas iniciais de uma massa m de um líquido A, 2m de um líquido B e 3m de um líquido C são respectivamente iguais a 60 C, 40 C e 20 C. Misturando-se os líquidos A e C, a temperatura de equilíbrio é 30 C; misturando-se os líquidos B e C, a temperatura de equilíbrio é 25 C. a) Qual é a temperatura de equilíbrio, quando se misturam os líquidos A e B? b) Se o calor específico do líquido C é 0,5 cal/g. C, qual é o calor específico do líquido B? 42. (ITA-SP) Na determinação do calor específico de um metal, aqueceu-se uma amostra de 50 g desse metal a 98 C e a amostra aquecida foi rapidamente transferida para um calorímetro de cobre bem isolado. O calor específico do cobre é 0,093 cal/g. C e a massa de cobre no calorímetro é de 150 g. No interior do calorímetro há 200 g de água, cujo calor específico é 1,0 cal/g. C. A temperatura do calorímetro e da água antes de receber a amostra aquecida era de 21,0 C. Após receber a amostra, e restabelecido o equilíbrio térmico, a temperatura atingiu 24,6 C. Determine o calor específico do metal em questão. 43. Um bloco de cobre (c = 0,095 cal/g. C) de massa 300 g é aquecido até a temperatura de 88 C. A seguir é colocado em 548 g de água (c = 1,0 cal/g. C), contidos em um calorímetro de alumínio (c = 0,22 cal/g. C) que está à temperatura de 25 C. O equilíbrio térmico se estabelece a 28 C. Determine a massa do calorímetro. 44. (Fuvest-SP) Um recipiente contendo g de água à temperatura inicial de 80 C é posto num local onde a temperatura ambiente permanece sempre igual a 20 C. Após 5 h o recipiente e a água entram em equilíbrio térmico com o meio ambiente. Durante esse período, ao final de cada hora, as seguintes temperaturas foram registradas para a água: 55 C, 40 C, 30 C, 24 C e 20 C. Dado o calor específico da água (c = 1,0 cal/g. C), pede-se: a) um esboço indicando valores nos eixos do gráfico da temperatura da água em função do tempo; b) em média, quantas calorias por segundo a água transferiu para o ambiente. Gabarito: 1. b 2. B 3. B 4. d 5. θc = 50 C; θf = 122 F 6. : a) θa = 5/8 θb - 5 ou θb = 1,6θA + 8 b) 55 A c) 8 B d) θa = -13,3 A; θb = - 13,3 B 7. a) 25 C ou -25 C b) 45 F ou -45 F 8. a) -15 C b) -63 F c) 5 F 9. a) 295 K e 306 K b) 11 C e 11 K X; 170 X 11. a) 12,5 M b) 50 M 12. a) 4,84 cm b) 65 C 13. d 14. A 15. A 16. C 17. C 18. C 19. C 20. C ,075 cm ,3 C 23 2,5 m 24 0,0024 cm 25 a) αa = C - 1 ; αb = C -1 b) 200 C cm; 60 cm cm; 9 cm ,43 cm , cm C C 32 7, ml 33 14,4 cm ,153 cm 3 35 a) 5, C -1 b) 5, C cm ,83 C cal/ C; 0,2 cal/g. C 39. 0,2 cal/g. C; 10 cal/ C 40. 0,25 cal/g. C 41. A: 2 cal/ C; 0,1 cal/g. C B: 4 cal/ C; 0,2 cal/g. C C: 6 cal/ C; 0,6 cal/g. C 42. 0,21 cal/g. C g 44. a) b) 12 cal/s 45. a) cal b) 11% (2.500 cal) 46. a) 50 C b) 0,25 cal/g. C 4

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