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1. (Ime 2016) Um copo está sobre uma mesa com a boca voltada para cima. Um explosivo no 00 !. " copo e o estado sólido preenche completamente o copo, estando todo o sistema a 00 explosivo s#o a$uecidos. %esse processo, o explosivo passa ao estado l&$uido, transbordando *00 !, determine+ para 'ora do copo. abendo $ue a temperatura 'inal do sistema *00 a) a temperatura de 'us#o do explosivo b) o calor total t otal 'ornecido ao explosivo. -ados+ volume transbordado do explosivo l&$uido+ 10-6 m coe'iciente de dilata/#o volumtrica do explosivo no estado l&$uido+ 10-* ! -1 coe'iciente de dilata/#o volumtrica do material do copo+ * �10- ! -1 volume inicial do interior do copo+ 10- m massa do explosivo+ 1,6 calor espec&'ico do explosivo no estado sólido+ 10 3 � -1 � ! -1 calor espec&'ico do explosivo no estado l&$uido+ 10 3 � -1 � ! -1 e calor latente de 'us#o do explosivo+ 10 3 � -1. 4onsidera/#o+ o coe'iciente de dilata/#o volumtrica do explosivo no estado sólido muito menor $ue o coe'iciente de dilata/#o volumtrica do material do copo. 575" 89:9 9 8:;7I<9 =U5>+
e necessário, use acelera/#o da ravidade+ = 10 m ? s2 ? @ densidade da áua+ d = 1 , 0 4 calor espec&'ico da áua+ c = 1 cal ? � 1ca 1cal = * 3
constante eletrostática+ = A ,0 ,0 � 10A % � m2 ? 42 ! constante universal dos ases per'eitos+ : = B 3 ? mol � 2. (pcar (9'a) 2016) 4onsultando uma tabela da dilata/#o trmica dos sólidos veri'icase veri'ica se $ue -6 -1 o coe'iciente de dilata/#o linear do 'erro 1 10 4 . 8ortanto, podese concluir $ue 4 o comprimento de uma barra de 'erro a) num dia de ver#o em $ue a temperatura variar 20� de 10,0 m so'rerá uma varia/#o de 2, 6 cm b) o coe'iciente de dilata/#o super'icial do 'erro 16A 10-6 4-1 4 de varia/#o de temperatura, o comprimento de uma barra de 1,0 m desse c) para cada 1� material varia 1 � 10-6 m d) o coe'iciente de dilata/#o volumtrica do 'erro A 10-1B 4-1 . (pcar (9'a) 2016) 2016) -eseCase a$uecer a$uecer 1,0 @ de áua $ue se encontra inicialmente D 4 sob press#o normal, em 10 minutos, usando a 4 at atinir 100 � temperatura de 10 � $ueima de carv#o. abendose $ue o calor de combust#o do carv#o 6000 cal ? e $ue B0E do calor liberado na sua $ueima perdido para o ambiente, a massa m&nima de carv#o consumida no processo, em ramas, e a potFncia mdia emitida pelo braseiro, em Gatts, s#o a) 1 60 600 b) H 600 8áina 1 de 6
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c) 1 000 d) H 000 *. (pcar (9'a) 2016) Um cilindro adiabático vertical 'oi dividido em duas partes por um Fmbolo de 6,0 de massa $ue pode desliar sem atrito. %a parte superior, 'ese vácuo e na in'erior mols de um ás ideal monoatJmico. Um resistor de resistFncia eltrica 'oram colocados 2 mols Jhmica : iual a 1 Ω colocado no interior do ás e liado a um erador eltrico $ue 'ornece uma corrente eltrica i, constante, de *00 m9, con'orme ilustrado na 'iura abaixo.
Kechandose a chave 4h durante 12, min, o Fmbolo deslocase B0 cm numa expans#o isobárica de um estado de e$uil&brio para outro. %essas condi/Les, a varia/#o da temperatura do ás 'oi, em �4, de a) 1,0 b) 2,0 c) ,0 d) ,0 . (Ime 201)
9 'iura 'iura acima mostra mostra um sistema sistema posicionado posicionado no vácuo 'ormado por um um recipiente recipiente contendo um ás ideal de massa molecular < e calor espec&'ico c em duas situa/Les distintas. sse recipiente 'echado por um Fmbolo preso a uma mola de constante elástica , ambos de massa despre&vel. Inicialmente (itua/#o 1), o sistema encontrase em uma temperatura 50 , o Fmbolo está a uma altura h0 em rela/#o D base do recipiente e a mola comprimida de x0 em rela/#o ao seu comprimento relaxado.
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c) 1 000 d) H 000 *. (pcar (9'a) 2016) Um cilindro adiabático vertical 'oi dividido em duas partes por um Fmbolo de 6,0 de massa $ue pode desliar sem atrito. %a parte superior, 'ese vácuo e na in'erior mols de um ás ideal monoatJmico. Um resistor de resistFncia eltrica 'oram colocados 2 mols Jhmica : iual a 1 Ω colocado no interior do ás e liado a um erador eltrico $ue 'ornece uma corrente eltrica i, constante, de *00 m9, con'orme ilustrado na 'iura abaixo.
Kechandose a chave 4h durante 12, min, o Fmbolo deslocase B0 cm numa expans#o isobárica de um estado de e$uil&brio para outro. %essas condi/Les, a varia/#o da temperatura do ás 'oi, em �4, de a) 1,0 b) 2,0 c) ,0 d) ,0 . (Ime 201)
9 'iura 'iura acima mostra mostra um sistema sistema posicionado posicionado no vácuo 'ormado por um um recipiente recipiente contendo um ás ideal de massa molecular < e calor espec&'ico c em duas situa/Les distintas. sse recipiente 'echado por um Fmbolo preso a uma mola de constante elástica , ambos de massa despre&vel. Inicialmente (itua/#o 1), o sistema encontrase em uma temperatura 50 , o Fmbolo está a uma altura h0 em rela/#o D base do recipiente e a mola comprimida de x0 em rela/#o ao seu comprimento relaxado.
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e uma $uantidade de calor = 'or 'ornecida ao ás (itua/#o 2), 'aendo com $ue o Fmbolo se deslo$ue para uma altura h e a mola passe a estar comprimida de x, a randea $ue varia linearmente com = a) x + h b) x - h c) ( x + h)2 d) ( x - h)2 e) xh 6. (pcar (9'a) 201) Uma amostra de n mols de ás ideal so're as trans'orma/Les 9M (isovolumtrica), M4 (isobárica) e 4- (isotrmica) con'orme representa/#o no diarama press#o (p) volume (N), mostrado a seuir.
abendose $ue a temperatura do ás no estado 9 2H�4, podese a'irmar $ue a temperatura dele, em �4, no estado - a) 10B b) 2H c) 62B d) A2H H. (pcar (9'a) 201) 4om rela/#o D dilata/#o dos dos sólidos e l&$uidos isotrópicos, analise analise as proposi/Les a seuir e dF como resposta a soma dos nOmeros associados Ds a'irma/Les corretas. (01) Um recipiente com dilata/#o despre&vel contm certa massa de áua na temperatura de 1� 4, $uando , ent#o, a$uecido lentamente, so'rendo uma varia/#o de temperatura de 6� 4. %esse caso, o volume da áua primeiro aumenta e depois diminui. (02) =uando se a$uece uma placa metálica $ue apresenta um ori'&cio, veri'icase $ue, com a dilata/#o da placa, a área do ori'&cio aumenta. (0) =uando um 'rasco completamente cheio de l&$uido a$uecido, este transborda um pouco. " volume de l&$uido transbordado mede a dilata/#o absoluta do l&$uido. (0*) " vidro pirex apresenta maior resistFncia ao cho$ue trmico do $ue o vidro comum por$ue tem menor coe'iciente de dilata/#o trmica do $ue o vidro comum. 4 at 100� 4 sua (0) ob press#o normal, $uando uma massa de áua a$uecida de 0� densidade sempre aumenta. (06) 9o se elevar a temperatura de um sistema constitu&do por trFs barras retas e idFnticas de 'erro interliadas de modo a 'ormarem um triPnulo isósceles, os Pnulos internos desse triPnulo n#o se alteram. a) 0H. b) 10. c) 11. d) 12. B. (pcar (9'a) 201) m um recipiente recipient e termicamente isolado de capacidade trmica 8áina de 6
Interbits – SuperPro ® Web *0,0 cal ? � 4 e na temperatura de 2� 4 e uma arra'a 4 s#o colocados 600 de elo a -10� 4, sob press#o normal. parcialmente cheia, contendo 2,0@ de re'rierante tambm a 2�
4onsiderando a arra'a com capacidade trmica despre&vel e o re'rierante com 4 e caracter&sticas semelhantes Ds da áua, isto , calor espec&'ico na 'ase l&$uida 1,0 cal ? � 4, calor latente de 'us#o de B0,0 cal ? bem como densidade na 'ase sólida 0, cal ? � absoluta na 'ase l&$uida iual a 1,0 ? cm, a temperatura 'inal de e$uil&brio trmico do sistema, 4, em � a) -,0 b) 0,0 c) ,0 d) ,0 A. (Ime 201) Uma 'ábrica produ um tipo de res&duo industrial na 'ase l&$uida $ue, devido D sua toxidade, deve ser armaenado em um tan$ue especial monitorado D distPncia, para posterior tratamento e descarte. -urante uma inspe/#o diária, o controlador desta opera/#o veri'ica $ue o medidor de capacidade do tan$ue se encontra inoperante, mas uma estimativa con'iável indica $ue 1 do volume do tan$ue se encontra preenchido pelo res&duo. " tempo estimado para $ue o novo medidor esteCa totalmente operacional de trFs dias e neste intervalo de tempo a empresa produirá, no máximo, oito litros por dia de res&duo. -urante o processo de tratamento do res&duo, constatase $ue, com o volume Cá previamente armaenado no tan$ue, s#o necessários dois minutos para $ue uma determinada $uantidade de calor eleve a temperatura do l&$uido em 60�4. 9dicionalmente, com um corpo 'eito do mesmo material do tan$ue de armaenamento, s#o realiadas duas experiFncias relatadas abaixo+ Experiência 1: 4on'eccionase uma chapa de espessura 10 mm cuCa área de se/#o reta um $uadrado de lado 00 mm. 4om a mesma taxa de eneria trmica utiliada no a$uecimento do
4 en$uanto $ue res&duo, notase $ue a 'ace es$uerda da chapa atine a temperatura de 100� a 'ace direita alcan/a B0�4.
Experiência 2: 9 chapa da experiFncia anterior posta em contato com uma chapa padr#o de mesma área de se/#o reta e espessura 210 mm. %otase $ue, submetendo este conCunto a
0E da taxa de calor empreada no tratamento do res&duo, a temperatura da 'ace livre da chapa padr#o 60�4 en$uanto $ue a 'ace livre da chapa da experiFncia atine 100�4.
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4om base nestes dados, determine se o tan$ue pode acumular a produ/#o do res&duo nos próximos trFs dias sem risco de transbordar. 3usti'i$ue sua conclus#o atravs de uma análise termodinPmica da situa/#o descrita e levando em conta os dados abaixo+ Dados: 4 calor espec&'ico do res&duo+ 000 3 � massa espec&'ica do res&duo+ 1200 m 4. condutividade trmica da chapa padr#o+ *20 Q m �
10. (pcar (9'a) 201) m um chuveiro eltrico, submetido a uma tens#o eltrica constante de 110 N, s#o dispostas $uatro resistFncias Jhmicas, con'orme 'iura abaixo.
Kase passar pelas resistFncias um 'luxo de áua, a uma mesma temperatura, com uma va#o constante de 1,2 litros por minuto. 4, $ue 4onsidere $ue a áua tenha densidade de 1,0 ? cm e calor espec&'ico de 1,0 cal ? � 1cal = * 3 e $ue toda eneria eltrica 'ornecida ao chuveiro seCa convertida em calor para a$uecer, homoeneamente, a áua. 4, ao passar pelas resistFncias %essas condi/Les, a varia/#o de temperatura da áua, em � a) 2 b) 2B c) 0 d) 575" 89:9 9 8:;7I<9 2 =U5>+ Se precisar, utilize os alores das constantes a!ui relacionadas. !). 4onstante dos ases+ : = B3 (mol � 8ress#o atmos'rica ao n&vel do mar+ 80
= 100
8a.
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9celera/#o da ravidade+ = 10, 0m s2 .
11. (Ita 201) %um copo de uaraná, observase a 'orma/#o de bolhas de 4"2 $ue sobem D super'&cie. -esenvolva um modelo '&sico simples para descrever este movimento e, com base em randeas intervenientes, estime numericamente o valor da acelera/#o inicial de uma bolha 'ormada no 'undo do copo. 12. (Ita 201) %uma expans#o muito lenta, o trabalho e'etuado por um ás num processo adiabático Q12
=
81N1 γ 1 - γ
(N21- γ
-
N11- γ ),
em $ue 8, N, 5 s#o, respectivamente, a press#o, o volume e a temperatura do ás, e γ uma constante, sendo os subscritos 1e 2 representativos, respectivamente, do estado inicial e 'inal do sistema. @embrando $ue 8N γ constante no processo adiabático, esta 'órmula pode ser reescrita deste modo+ a)
b)
c)
d)
e)
81 � N1 - N2 ( 52 ? 51 )
�
γ ?( γ -1)
ln ( 52 ? 51 ) ? ln ( N1 ? N2 ) 82 � N1 - N2 ( 52 ? 51 )
�
γ ? (γ -1)
ln ( 52 ? 51 ) ? ln ( N2 ? N1 ) 82 � N - N2 ( 52 ? 51 ) �1
γ ? (γ -1)
ln ( 52 ? 51 ) ? ln ( N1 ? N2 ) 81 � N1 - N2 ( 52 ? 51 )
�
γ ?( γ -1)
ln ( 52 ? 51 ) ? l n( N2 ? N1 ) 82 � N - N2 ( 52 ? 51 ) �1
γ ? (γ -1)
l n( 51 ? 52 ) ? ln ( N2 ? N1 )
1. (Ime 201*) -ois corpos iuais desliam na mesma dire/#o e em sentidos opostos em um movimento retil&neo uni'orme, ambos na mesma velocidade em módulo e D mesma temperatura. m seuida, os corpos colidem. 9 colis#o per'eitamente inelástica, toda eneria liberada no cho$ue sendo utiliada para aumentar a temperatura dos corpos em 2! . -iante do exposto, o módulo da velocidade inicial do corpo, em m ? s , -ado+ 4alor espec&'ico dos corpos+ c = 2 a) b) c) d) e)
3 � !
.
2 2 2 2 * 6 8áina 6 de 6
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1*. (Ita 201*) Um recipiente contm um ás monoatJmico ideal inicialmente no estado @, com press#o p e volume N.
" ás submetido a uma trans'orma/#o c&clica @<%@, absorvendo de uma 'onte $uente uma $uantidade de calor = 1 e cedendo a uma 'onte 'ria uma $uantidade de calor = 2. 8odese a'irmar $ue =1 iual a a) 0pN. b) 1pN?2. c) BpN. d) 1pN?2. e) ApN?2. 1. (sc. %aval 201*) " estado inicial de certa massa de ás ideal caracteriado pela press#o 81 e volume N1. ssa massa asosa so're uma compress#o adiabática seuida de um a$uecimento isobárico, depois se expande adiabaticamente at $ue o seu volume retorne ao valor inicial e, 'inalmente, um res'riamento isovolumtrico 'a com $ue o ás retorne ao seu estado inicial. =ual o rá'ico $ue melhor representa as trans'orma/Les so'ridas pelo ásR
a)
b)
c) 8áina H de 6
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d)
e) 16. (Ita 201*) 8odese associar a seunda lei da 5ermodinPmica a um princ&pio de derada/#o da eneria. 9ssinale a alternativa $ue melhor Custi'ica esta associa/#o. a) 9 eneria se conserva sempre. b) " calor n#o 'lui espontaneamente de um corpo $uente para outro 'rio. c) Uma má$uina trmica operando em ciclo converte interalmente trabalho em calor. d) 5odo sistema tende naturalmente para o estado de e$uil&brio. e) S imposs&vel converter calor totalmente em trabalho. 1H. (Ita 201*) 4onsidere uma es'era maci/a de raio r, massa m, coe'iciente de dilata/#o volumtrica á, 'eita de um material com calor espec&'ico a volume constante c N . 9 es'era, suCeita D press#o atmos'rica p, repousa sobre uma super'&cie horiontal isolante trmica e está inicialmente a uma temperatura 5 alta o su'iciente para arantir $ue a sua eneria interna n#o se altera em processos isotrmicos. -etermine a temperatura 'inal da es'era após receber uma $uantidade de calor =, sem perdas para o ambiente. -F sua resposta em 'un/#o de e dos outros parPmetros explicitados. 1B. (sc. %aval 201*) "bserve o rá'ico a seuir.
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Uma má$uina de ca' expresso possui duas pe$uenas caldeiras mantidas sob uma press#o de 1,0 <8a. -uas resistFncias eltricas a$uecem separadamente a áua no interior das caldeiras 4, na caldeira com áua para o ca', e 5M � 4, na caldeira destinada a at as temperaturas 5 9 � 4, produir vapor dTáua para a$uecer leite. 9ssuma $ue a temperatura do ca' na x&cara, 54 � n#o deve ultrapassar o ponto de ebuli/#o da áua e $ue n#o há perdas trmicas, ou seCa, 54 = 59 . 4onsiderando o diarama de 'ases no rá'ico acima, $uanto vale, aproximadamente, o menor valor, em elvins, da di'eren/a 5M - 59 R -ado+ 1,0 atm = 0,1<8a. a) 1B0 b) 10 c) B0 d) 0 e) ero 575" 89:9 9 8:;7I<9 * =U5>+ =uando necessário, use+ = 10 m s2 sen H�= 0,6 cos H�= 0,B
1A. (pcar (9'a) 201*) Um estudante, ao repetir a experiFncia de 3ames 8. 3oule para a determina/#o do e$uivalente mecPnico do calor, 'e a montaem da 'iura abaixo.
8ara conseuir o seu obCetivo, ele deixou os corpos de massas <1 = 6, 0 e <2
=
*,0 ca&rem *0
vees com velocidade constante de uma altura de 2,0 m, irando as pás e a$uecendo 1,0 de áua contida no recipiente adiabático. 9dmitindo $ue toda a varia/#o de eneria mecPnica ocorrida durante as $uedas dos corpos produa a$uecimento da áua, $ue os 'ios e as polias seCam ideais e $ue o calor 4, o aumento de temperatura dela, em � 4, 'oi de espec&'ico da áua seCa iual a *,0 3 �
a) b) c) d)
2,0
*,0 6,0
B,0
20. (pcar (9'a) 201*) 4onsidere um ás ideal $ue pode ser submetido a duas trans'orma/Les c&clicas revers&veis e n#o simultPneas, 1 e 2, como mostrado no diarama 8N abaixo.
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%a trans'orma/#o 1 o ás recebe uma $uantidade de calor $uantidade de calor =1 para a 'onte 'ria D temperatura. 52 . n$uanto $ue, na trans'orma/#o 2, as $uantidades de calor recebida, =1, e cedida, =2 , s#o trocadas respectivamente com duas 'ontes Ds temperaturas 5 e 5* . %essas condi/Les, correto a'irmar $ue a) a varia/#o da entropia nas trans'orma/Les M4, -9, KV e W n#o nula. b) nas trans'orma/Les 9M e K, a varia/#o da entropia neativa, en$uanto $ue, nas trans'orma/Les 4- e VW, positiva.
c) na trans'orma/#o 1, a varia/#o da entropia n#o nula e =1 = =2 . * d) na trans'orma/#o 2, a varia/#o da entropia nula e =U1 = =U2 .
21. (pcar (9'a) 201*) -ispLese de duas má$uinas trmicas de 4arnot. 9 má$uina 1 trabalha entre as temperaturas de 22H�4 e 2H�4, en$uanto a má$uina 2 opera entre 22H ! e 2H !. 9nalise as a'irmativas a seuir e responda ao $ue se pede. I. 9 má$uina 2 tem maior rendimento $ue a má$uina 1. II. e a má$uina 1 realiar um trabalho de 2000 3 terá retirado 6000 3 de calor da 'onte $uente. III. e a má$uina 2 retirar *000 3 de calor da 'onte $uente irá liberar aproximadamente 1H20 3 de calor para a 'onte 'ria. IN. 8ara uma mesma $uantidade de calor retirada da 'onte $uente pelas duas má$uinas, a má$uina 2 reCeita mais calor para a 'onte 'ria. #o corretas apenas a) I e II. b) I e III. c) II e IN. d) III e IN. 22. (pcar (9'a) 201*) Um corpo homoFneo e maci/o de massa < e coe'iciente de dilata/#o volumtrica constante γ imerso inicialmente em um l&$uido tambm homoFneo D 4, e e$uilibrado por uma massa m1 atravs de uma balan/a hidrostática, temperatura de 0� como mostra a 'iura abaixo.
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@evando o sistema 'ormado pelo corpo imerso e o l&$uido at uma nova temperatura de e$uil&brio trmico x, a nova condi/#o de e$uil&brio da balan/a hidrostática atinida com uma massa iual a m2 , na ausFncia de $uais$uer resistFncias. %essas condi/Les, o coe'iciente de dilata/#o volumtrica real do l&$uido pode ser determinado por �m2
- m1 � 1
�< - m1 � γ � +� � �< - m2 �x �< - m2 � �m
- m2
a) �
�1 � m - m2 � +� �< - m1 �x �< - m1
b) � 1
� γ � �
�< - m1 �1 �m2 - m1 � γ � +� � �< - m2 �x �< - m2 �
c) �
�< - m2 �1 � m1 - m2 � +� �< - m1 �x �< - m1
d) �
� γ � �
2. (Ime 201) m um experimento existem trFs recipientes E 1, E 2 e E . Um termJmetro raduado numa escala X assinala 10X7 $uando imerso no recipiente E 1, contendo uma massa M 1 de áua a *1XK. " termJmetro, $uando imerso no recipiente E 2 contendo uma massa M 2 de áua a 2A !, assinala 1AX7. %o recipiente E existe inicialmente uma massa de áua M a 10X4. 9s massas de áua M 1 e M 2, dos recipientes E 1 e E 2, s#o trans'eridas para o recipiente E e, no e$uil&brio, a temperatura assinalada pelo termJmetro de 1X7. 4onsiderando $ue < existe somente troca de calor entre as massas de áua, a ra#o 1 + <2 < a) 2 + 0,2 <2 b) 2 c) 1 +
< <2
d) 0, e) 0, - 2
< <2
2*. (pcar (9'a) 201) -ois termJmetros idFnticos, cuCa substPncia termomtrica o álcool et&lico, um deles raduado na escala 4elsius e o outro raduado na escala Kahrenheit, est#o sendo usados simultaneamente por um aluno para medir a temperatura de um mesmo sistema '&sico no laboratório de sua escola. %essas condi/Les, podese a'irmar corretamente $ue a) os dois termJmetros nunca reistrar#o valores numricos iuais. b) a unidade de medida do termJmetro raduado na escala 4elsius 1,B vees maior $ue a da escala Kahrenheit. c) a altura da coluna l&$uida será iual nos dois termJmetros, porm com valores numricos sempre di'erentes. d) a altura da coluna l&$uida será di'erente nos dois termJmetros. 8áina 11 de 6
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2. (Ime 201)
9 'iura acima representa um sistema, inicialmente em e$uil&brio mecPnico e termodinPmico, constitu&do por um recipiente cil&ndrico com um ás ideal, um Fmbolo e uma mola. " Fmbolo con'ina o ás dentro do recipiente. %a condi/#o inicial, a mola, conectada ao Fmbolo e ao ponto 'ixo A, n#o exerce 'or/a sobre o Fmbolo. 9pós 20 3 de calor serem 'ornecidos ao ás, o sistema atine um novo estado de e$uil&brio mecPnico e termodinPmico, 'icando o Fmbolo a uma altura de 1,2 m em rela/#o D base do cilindro. -etermine a press#o e a temperatura do ás ideal+ "bserva/#o+ 4onsidere $ue n#o existe atrito entre o cilindro e o Fmbolo. -ados+
p' > 1 desde pi
N' seCa iual a 2. 8orm, testes exaustivos do protótipo da Ni 8áina 12 de 6
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má$uina indicam $ue o rendimento in'erior ao deseCado. 9o ser $uestionado sobre o assunto, o enenheiro arumenta $ue os testes n#o 'oram conduidos de 'orma correta e mantm sua a'irma/#o oriinal. upondo $ue a substPncia de trabalho $ue percorre o ciclo 12*1 seCa um ás ideal monoatJmico e baseado em uma análise termodinPmica do problema, veri'i$ue se o rendimento deseCado pode ser atinido. 2B. (pcar (9'a) 201) Uma má$uina trmica 'unciona 'aendo com $ue mols de um ás ideal percorra o ciclo 9M4-9 representado na 'iura.
4, $ue os calores espec&'icos molares do ás, a abendose $ue a temperatura em 9 22H � volume constante e a press#o constante, valem, respectivamente, 2 : e 2: e $ue : vale !, o rendimento dessa má$uina, em porcentaem, está mais aproximadamente B 3 mol � próximo de a) 12 b) 1 c) 1B d) 21 2A. (Ita 201) 9 'iura mostra um sistema, livre de $ual$uer 'or/a externa, com um Fmbolo $ue pode ser deslocado sem atrito em seu interior. Kixando o Fmbolo e preenchendo o recipiente de volume N com um ás ideal a press#o 8, e em seuida liberando o Fmbolo, o ás expandese adiabaticamente. 4onsiderando as respectivas massas m c, do cilindro, e m e, do Fmbolo, muito maiores $ue a massa m do ás, e sendo γ o expoente de 8oisson, a varia/#o da eneria interna DU do ás $uando a velocidade do cilindro 'or v c dada aproximadamente por
a) 8N γ 2 . b) 8N ( 2 ( γ - 1) ) . c) -mc ( me + mc ) vc2 ( 2me ) . d) - ( mc + me ) vc2 2. e) - me ( me + mc ) v 2c ( 2mc ) . 0. (sc. %aval 201) 4onsidere $ue 0,*0 ramas de áua vaporie isobaricamente D press#o atmos'rica. abendo $ue, nesse processo, o volume ocupado pela áua varia de 1,0 litro, podese a'irmar $ue a varia/#o da eneria interna do sistema, em 3, vale -ados+ calor latente de vaporia/#o da áua Y 2, � 106 3 ? 8áina 1 de 6
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4onvers#o+ 1 atm = 1,0 � 10 8a. a) -1,0 b) -0,A2 c) 0,B2 d) 0,A2 e) 1,0 1. (sc. %aval 201) Uma má$uina trmica, 'uncionando entre as temperaturas de 00 ! e 600 ! 'ornece uma potFncia Otil, 8u , a partir de uma potFncia recebida, 8r . " rendimento dessa má$uina corresponde a * do rendimento máximo previsto pela má$uina de 4arnot. abendo $ue a potFncia recebida de 1200 Q, a potFncia Otil, em Gatt, a) 00 b) *B0 c) 00 d) 600 e) A60 2. (Ita 201) Um recipiente inicialmente aberto para a atmos'era a temperatura de 0X4. 9 seuir, o recipiente 'echado e imerso num banho trmico com áua em ebuli/#o. 9o atinir o novo e$uil&brio, observase o desn&vel do mercOrio indicado na escala das colunas do manJmetro. 4onstrua um rá'ico 8 �5 para os dois estados do ar no interior do recipiente e o extrapole para encontrar a temperatura 5 0 $uando a press#o 8 = 0, interpretando 'isicamente este novo estado D lu da teoria cintica dos ases.
. (sc. %aval 201) 9nalise as a'irmativas abaixo re'erentes D entropia. I. %um dia Omido, o vapor de áua se condensa sobre uma super'&cie 'ria. %a condensa/#o, a entropia da áua diminui. II. %um processo adiabático revers&vel, a entropia do sistema se mantm constante. III. 9 entropia de um sistema nunca pode diminuir. IN. 9 entropia do universo nunca pode diminuir. 9ssinale a op/#o $ue contm apenas a'irmativas corretas. a) I e II b) II e III c) III e IV d) I, II e III e) I, II e IN *. (Ita 201) -i'erentemente da dinPmica neGtoniana, $ue n#o distinue passado e 'uturo, a dire/#o temporal tem papel marcante no nosso dia. 9ssim, por exemplo, ao a$uecer uma parte de um corpo macroscópico e o isolarmos termicamente, a temperatura deste se torna radualmente uni'orme, Camais se observando o contrário, o $ue indica a direcionalidade do tempo. -ise ent#o $ue os processos macroscópicos s#o irrevers&veis, evoluem do passado para o 'uturo e exibem o $ue o 'amoso cosmóloo ir 9rthur ddinton denominou de seta do tempo. 9 lei '&sica $ue melhor tradu o tema do texto a) a seunda lei de %eGton. b) a lei de conserva/#o da eneria. c) a seunda lei da termodinPmica. 8áina 1* de 6
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d) a lei ero da termodinPmica. e) a lei de conserva/#o da $uantidade de movimento. . (sc. %aval 201) 4on'orme mostra a 'iura abaixo, dois recipientes, " e #, termicamente isolados, de volumes iuais, est#o liados por um tubo delado $ue pode conduir ases, mas n#o trans'ere calor. Inicialmente, os recipientes s#o ocupados por uma amostra de um certo ás ideal na temperatura 50 e na press#o 80 . 4onsidere $ue a temperatura no recipiente " triplicada, en$uanto a do recipiente # se mantm constante. 9 ra#o entre a press#o 'inal nos dois recipientes e a press#o inicial, 8 80 ,
a) 2 b) 2 c) 1 d) 1 2 e) 1 6. (sc. %aval 201) 4onsidere um ás monoatJmico ideal no interior de um cilindro dotado de um Fmbolo, de massa despre&vel, $ue pode desliar livremente. =uando submetido a uma certa expans#o isobárica, o volume do ás aumenta de 2,00 � 10 - m para B, 00 � 10- m . abendose $ue, durante o processo de expans#o, a eneria interna do ás so're uma varia/#o de 0,60 3, podese a'irmar $ue o valor da press#o, em 8a, de a) *,00 b) 10,0 c) 12,0 d) *0,0 e) 120 H. (pcar (9'a) 201) %o rá'ico a seuir, está representado o comprimento @ de duas barras 9 e M em 'un/#o da temperatura θ.
abendose $ue as retas $ue representam os comprimentos da barra 9 e da barra M s#o paralelas, podese a'irmar $ue a ra#o entre o coe'iciente de dilata/#o linear da barra 9 e o da barra M a) 0,2. b) 0,0. c) 1,00. d) 2,00. 8áina 1 de 6
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B. (pcar (9'a) 2012) " motor de um determinado ve&culo consome B,0 litros de combust&vel em uma hora. abendose $ue o calor de combust#o desse combust&vel de 10000 cal , $ue sua densidade 0,6H cm e $ue o motor desenvolve uma potFncia de 2* Q, o rendimento desse motor, em porcentaem, de (considere 1cal = * 3) a) 2 b) 6 c) *0 d) ** A. (pcar (9'a) 2012) 4om rela/#o Ds má$uinas trmicas e a eunda @ei da 5ermodinPmica, analise as proposi/Les a seuir. I. <á$uinas trmicas s#o dispositivos usados para converter eneria mecPnica em eneria trmica com conse$uente realia/#o de trabalho. II. " enunciado da eunda @ei da 5ermodinPmica, proposto por 4lausius, a'irma $ue o calor n#o passa espontaneamente de um corpo 'rio para um corpo mais $uente, a n#o ser 'or/ado por um aente externo como o caso do re'rierador. III. S poss&vel construir uma má$uina trmica $ue, operando em trans'orma/Les c&clicas, tenha como Onico e'eito trans'ormar completamente em trabalho a eneria trmica de uma 'onte $uente. IN. %enhuma má$uina trmica operando entre duas temperaturas 'ixadas pode ter rendimento maior $ue a má$uina ideal de 4arnot, operando entre essas mesmas temperaturas. #o corretas apenas a) I e II b) II e III c) I, III e IN d) II e IV *0. (pcar (9'a) 2012) Um motorista calibra os pneus de seu carro com uma press#o de 4. 9pós uma viaem, a temperatura deles subiu para 0 libras pol2 a uma temperatura de 2H � *H � 4. -espreandose a varia/#o de volume dos pneus e sabendose $ue 10E da massa de ar contida em um dos pneus escapou pela válvula durante a viaem, a press#o do ar neste pneu, ao trmino desta viaem, em libras pol2 , de aproximadamente a) 2 b) 26 c) 2A d) 2 *1. (pcar (9'a) 2011) " diarama abaixo representa um ciclo realiado por um sistema termodinPmico constitu&do por n mols de um ás ideal.
abendose $ue em cada seundo o sistema realia *0 ciclos iuais a este, correto a'irmar $ue a(o) a) potFncia desse sistema de 1600 Q. b) trabalho realiado em cada ciclo *0 3. 8áina 16 de 6
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c) $uantidade de calor trocada pelo ás com o ambiente em cada ciclo nula. d) temperatura do ás menor no ponto 4. *2. (Ita 2011) Uma bolha de ás metano com volume de 10 cm 'ormado a 0 m de pro'undidade num lao. uponha $ue o metano comportase como um ás ideal de calor espec&'ico molar 4 N Y : e considere a press#o atmos'rica iual a 10 %?m2. upondo $ue a bolha n#o tro$ue calor com a áua ao seu redor, determine seu volume $uando ela atine a super'&cie. *. (Ita 2011) 9 invers#o temporal de $ual dos processos abaixo %\" violaria a seunda lei de termodinPmicaR a) 9 $ueda de um obCeto de uma altura W e subse$uente parada no ch#o. b) " movimento de um satlite ao redor da 5erra. c) 9 'reada brusca de um carro em alta velocidade. d) " es'riamento de um obCeto $uente num banho de áua 'ria. e) 9 troca de matria entre as duas estrelas de um sistema binário. **. (pcar (9'a) 2011) =uando usamos um termJmetro cl&nico de mercOrio para medir a nossa temperatura, esperamos um certo tempo para $ue o mesmo possa indicar a temperatura correta do nosso corpo. 4om base nisso, analise as proposi/Les a seuir. I. 9o indicar a temperatura do nosso corpo, o termJmetro entra em e$uil&brio trmico com ele, o $ue demora alum tempo para acontecer. II. Inicialmente, a indica/#o do termJmetro irá baixar, pois o vidro transmite mal o calor e se a$uece primeiro $ue o mercOrio, o tubo capilar de vidro se dilata e o n&vel do l&$uido desce. III. 9pós alum tempo, como o mercOrio se dilata mais $ue o vidro do tubo, a indica/#o come/a a subir at estabiliar, $uando o termJmetro indica a temperatura do nosso corpo. 8odemos a'irmar $ue s#o corretas as a'irmativas a) I e II apenas. b) I e III apenas. c) II e III apenas. d) I, II e III. *. (pcar (9'a) 2011) 4om base nos processos de transmiss#o de calor, analise as proposi/Les a seuir. I. 9 serraem melhor isolante trmico do $ue a madeira, da $ual 'oi retirada, por$ue entre as part&culas de madeira da serraem existe ar, $ue um isolante trmico melhor $ue a madeira. II. e a super'&cie de um lao estiver conelada, a maior temperatura $ue a camada de áua do 'undo poderá atinir 2 X4. III. " interior de uma estu'a de plantas mais $uente $ue o exterior, por$ue a eneria solar $ue atravessa o vidro na 'orma de raios in'ravermelhos parcialmente absorvida pelas plantas e demais corpos presentes e depois emitida por eles na 'orma de raios ultravioletas $ue n#o atravessam o vidro, a$uecendo assim o interior da estu'a. IN. -urante o dia, sob as tOnicas claras $ue re'letem boa parte da eneria do sol, os bedu&nos no deserto usam roupa de l#, para minimiar as trocas de calor com o ambiente. #o verdadeiras apenas as proposi/Les a) I e II. b) I e IN. c) II e III. d) III e IN. *6. (Ita 2010) Uma parte de um cilindro está preenchida com um mol de um ás ideal monoatJmico a uma press#o 8 0 e temperatura 50. Um Fmbolo de massa despre&vel separa o ás da outra se/#o do cilindro, na $ual há vácuo e uma mola em seu comprimento natural presa ao Fmbolo e D parede oposta do cilindro, como mostra a 'iura (a). " sistema está termicamente isolado e o Fmbolo, inicialmente 'ixo, ent#o solto, deslocandose 8áina 1H de 6
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vaarosamente at passar pela posi/#o de e$uil&brio, em $ue a sua acelera/#o nula e o volume ocupado pelo ás o dobro do oriinal, con'orme mostra a 'iura (b). -espreando os atritos, determine a temperatura do ás na posi/#o de e$uil&brio em 'un/#o da sua temperatura inicial.
*H. (Ime 2010) 9tendendo a um edital do overno, um 'abricante deseCa certi'icar Cunto aos ór#os competentes uma eladeira de baixos custo e consumo. sta eladeira apresenta um coe'iciente de desempenho iual a 2 e reCeita A?B Q para o ambiente externo. -e acordo com o 'abricante, estes dados 'oram medidos em uma situa/#o t&pica de opera/#o, na $ual o compressor da eladeira se manteve 'uncionando durante 1?B do tempo a temperatura ambiente de 2H X4. " edital preconia $ue, para obter a certi'ica/#o, necessário $ue o custo mensal de opera/#o da eladeira seCa, no máximo iual a :] ,00 e $ue a temperatura interna do aparelho seCa in'erior a B X4. " 'abricante a'irma $ue os dois critrios s#o atendidos, pois o desempenho da eladeira 1?H do máximo poss&vel. Neri'i$ue, baseado nos princ&pios da termodinPmica, se esta assertiva do 'abricante está tecnicamente correta. 4onsidere $ue a tari'a re'erente ao consumo de 1 Qh :] 0,20. *B. (Ita 2010) Uma má$uina trmica opera seundo o ciclo 3!@<3 mostrado no diarama 5 da 'iura.
8odese a'irmar $ue a) processo 3! corresponde a uma compress#o isotrmica. b) o trabalho realiado pela má$uina em um ciclo Q Y (5 2 [ 51)(2 [ 1). c) o rendimento da ma$uina dado por η = 1 -
52 51
.
d) durante o processo @<, uma $uantidade de calor = @< Y 51(2 [ 1) absorvida pelo sistema. e) outra má$uina trmica $ue opere entre 5 2 e 51 poderia eventualmente possuir um rendimento maior $ue a desta. *A. (Ita 2010) Um $uadro $uadrado de lado ^ e massa m, 'eito de um material de coe'iciente de dilata/#o super'icial P, e pendurado no pino " por uma corda inextens&vel, de massa 8áina 1B de 6
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despre&vel, com as extremidades 'ixadas no meio das arestas laterais do $uadro, con'orme a 'iura. 9 'or/a de tra/#o máxima $ue a corda pode suportar K. 9 seuir, o $uadro e submetido a uma varia/#o de temperatura _5, dilatando. 4onsiderando despre&vel a varia/#o no comprimento da corda devida D dilata/#o, podemos a'irmar $ue o comprimento m&nimo da corda para $ue o $uadro possa ser pendurado com seuran/a dado por
a) b) c) d)
2l K βD5
.
m
2l K(1 + βD5 . m 2l K(1 + βD5) *K2
.
2 2
-m
)
2l K (1 + βD5)
.
(2K - m)
e) 2l K
(1 + βD5) (*K2
2 2
-m
)
.
0. (Ime 2010)
%a 'iura, o 'rasco de vidro n#o condutor trmico e eltrico contm 0,20 de um l&$uido isolante eltrico $ue está inicialmente a 20X4. %esse l&$uido está merulhado um resistor :1 de B W . 9 chave ! está inicialmente na vertical e o capacitor 4, de 16mK , está descarreado. 9o colocar a chave no 8onto 9 veri'icase $ue a eneria do capacitor de 0,0B 3. m seuida, comutando a chave para o 8onto M e ali permanecendo durante s, a temperatura do l&$uido subirá para 26X4. 9dmita $ue todo o calor erado pelo resistor :1 seCa absorvido pelo l&$uido e $ue o calor erado nos resistores :2 e : n#o atinCa o 'rasco. %essas condi/Les, correto -1 ` 4-1 , a'irmar $ue o calor espec&'ico do l&$uido, em cal �
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-ado+ 1 cal Y *,2 3 a) 0,* b) 0,6 c) 0,B d) 0,A e) 1,0 1. (Ime 2010)
9 'iura composta por dois materiais sólidos di'erentes A e B, apresenta um processo de condu/#o de calor, cuCas temperaturas n#o variam com o tempo. S correto a'irmar $ue a temperatura 52 da inter'ace desses materiais, em elvins, + "bserva/Les+ 51 + 5emperatura da inter'ace do material A com o meio externo 5 + 5emperatura da inter'ace do material B com o meio externo ! 9 + 4oe'iciente de condutividade trmica do material A !M + 4oe'iciente de condutividade trmica do material B a) *00 b) 00 c) 600 d) H00 e) B00 2. (Ita 200A) 5rFs processos compLem o ciclo termodinPmico 9M49 mostrado no diarama 8 N da 'iura. " processo 9M ocorre a temperatura constante. " processo M4 ocorre a volume constante com decrscimo de *0 3 de eneria interna e, no processo 49, adiabático, um trabalho de *0 3 e'etuado sobre o sistema. abendose tambm $ue em um ciclo completo o trabalho total realiado pelo sistema de 0 3, calcule a $uantidade de calor trocado durante o processo 9M.
. (Ita 200B) 4erta $uantidade de oxiFnio (considerado a$ui como ás ideal) ocupa um 8áina 20 de 6
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volume vi a uma temperatura 5 i e press#o pi. 9 seuir, toda essa $uantidade comprimida, por meio de um processo adiabático e $uase estático, tendo reduido o seu volume para v' Y v i?2. Indi$ue o valor do trabalho realiado sobre esse ás.
a) G =
b) G =
c) G =
d) G =
e) G =
2 2 2 2 2
( pi vi ) ( 20,H - 1) ( p1 vi ) ( 20,H - 1) ( pi vi ) ( 20,* - 1) ( pi v i ) ( 21,H - 1) ( pi v i ) ( 21,* - 1)
*. (Ita 200B) -urante a realia/#o de um teste, colocouse 1 litro de áua a 20 X4 no interior de um 'orno de microondas. 9pós permanecer liado por 20 minutos, restou meio litro de áua. 4onsidere a tens#o da rede de 12H N e de 12 9 a corrente consumida pelo 'orno. 4alcule o 'ator de rendimento do 'orno. -ados+ calor de vaporia/#o da áua @v Y *0 cal? calor espec&'ico da áua c Y 1 cal? X4 1 caloria Y *,2 Coules. . (Ita 200H) 9 áua de um rio encontrase a uma velocidade inicial N constante, $uando despenca de uma altura de B0 m, convertendo toda a sua eneria mecPnica em calor. ste calor interalmente absorvido pela áua, resultando em um aumento de 1 ! de sua temperatura. 4onsiderando 1 cal * 3, acelera/#o da ravidade Y 10 m?s 2 e calor espec&'ico da áua c Y 1,0 cal 1X41, calculase $ue a velocidade inicial da áua N de a) 10 2 m?s. b) 20 m?s. c) 0 m?s. d) 10 2 m?s. e) B0 m?s. 6. (Ita 200H) %uma coinha industrial, a áua de um caldeir#o a$uecida de 10 X4 a 20X4, sendo misturada, em seuida, D áua a B0 X4 de um seundo caldeir#o, resultando 10^, de áua a 2X4, após a mistura. 4onsidere $ue haCa troca de calor apenas entre as duas por/Les de áua misturadas e $ue a densidade absoluta da áua, de 1 ?^, n#o varia com a temperatura, sendo, ainda, seu calor espec&'ico c Y 1,0 cal 1X41. 9 $uantidade de calor recebida pela áua do primeiro caldeir#o ao ser a$uecida at 20 X4 de a) 20 cal. b) 0 cal. c) 60 cal. d) B0 cal. e) 120 cal. H. (Ita 200H) Um corpo inde'ormável em repouso atinido por um proCtil metálico com a velocidade de 00 m?s e a temperatura de 0 X4. abese $ue, devido ao impacto, 1? da eneria 8áina 21 de 6
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cintica absorvida pelo corpo e o restante trans'ormase em calor, 'undindo parcialmente o proCtil. " metal tem ponto de 'us#o t' Y 00 X4, calor espec&'ico c Y 0,02 cal?Xc e calor latente de 'us#o @' Y 6 cal?. 4onsiderando 1 cal * 3, a 'ra/#o x da massa total do proCtil metálico $ue se 'unde tal $ue a) x 0,2. b) x Y 0,2. c) 0,2 x 0,. d) x Y 0,. e) x 0,. B. (Ita 2006) eCam o recipiente (1) , contendo 1 moI de W2 (massa molecular < Y 2) e o recipiente (2) contendo 1 moI de We (massa atJmica < Y *) ocupando o mesmo volume, ambos mantidos a mesma press#o. 9ssinale a alternativa correta+ a) 9 temperatura do ás no recipiente 1 menor $ue a temperatura do ás no recipiente 2. b) 9 temperatura do ás no recipiente 1 maior $ue a temperatura do ás no recipiente 2. c) 9 eneria cintica mdia por molcula do recipiente 1 maior $ue a do recipiente 2. d) " valor mdio da velocidade das molculas no recipiente 1 menor $ue o valor mdio da velocidade das molculas no recipiente 2. e) " valor mdio da velocidade das molculas no recipiente 1 maior $ue o valor mdio da velocidade das molculas no recipiente 2. A. (Ita 2006) Um moI de um ás ideal ocupa um volume inicial N0 D temperatura 5 0 e press#o 80, so'rendo a seuir uma expans#o revers&vel para um volume N 1. Indi$ue a rela/#o entre o trabalho $ue realiado por+ (i) Q(i), num processo em $ue a press#o constante. (ii) Q(ii), num processo em $ue a temperatura constante. (iii) Q(iii), num processo adiabático.
60. (Ita 2006) Um bloco de elo com H2 de massa colocado num calor&metro contendo 2,0 de áua a uma temperatura de ,0 X4, veri'icandose um aumento de 6* na massa desse bloco, uma ve alcan/ado o e$uil&brio trmico. 4onsidere o calor espec&'ico da áua (c Y 1,0 cal?X4) o dobro do calor espec&'ico do elo, e o calor latente de 'us#o do elo de B0 cal?. -esconsiderando a capacidade trmica do calor&metro e a troca de calor com o exterior, assinale a temperatura inicial do elo. a) 1A1,*X4 b) *B,6X4 8áina 22 de 6
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c) *,X4 d) 2*,X4 e) 1*,1X4 61. (Ita 200) stime a massa de ar contida numa sala de aula. Indi$ue claramente $uais as hipóteses utiliadas e os $uantitativos estimados das variáveis empreadas. 62. (Ita 200) Uma cesta portando uma pessoa deve ser suspensa por meio de balLes, sendo cada $ual in'lado com 1 m de hlio na temperatura local (2H X4). 4ada bal#o vaio com seus apetrechos pesa 1,0 %. #o dadas a massa atJmica do oxiFnio 9(") Y 16, a do nitroFnio 9(%) Y 1*, a do hlio 9(We) Y * e a constante dos ases : Y 0,0B2 atm ^ mol1 !1. 4onsiderando $ue o conCunto pessoa e cesta pesa 1000 % e $ue a atmos'era composta de 0E de "2 e H0E de %2, determine o nOmero m&nimo de balLes necessários. 6. (Ita 200) Inicialmente *B de elo a 0 X4 s#o colocados num calor&metro de alum&nio de 2,0 , tambm a 0X4. m seuida, H de áua a B0 X4 s#o despeCados dentro desse recipiente. 4alcule a temperatura 'inal do conCunto. -ados+ calor latente do elo @ Y B0cal?, calor espec&'ico da áua c(W 2") Y 1,0 cal 1 X41, calor espec&'ico do alum&nio c(9^) Y 0,22 cal 1 X41. 6*. (Ita 200*) Uma mf$uina trmica opera com um mol de um fs monoatJmico ideal. " fs realia o ciclo 9M49, representado no plano 8N, con'orme mostra a 'iura.
4onsiderando $ue a trans'orma/ go M4 adiabftica, calcule+ a) a e'iciFncia da m f$uina b) a varia/go da entropia na trans'orma/ go M4. 6. (Ita 200*) Um recipiente cil&ndrico vertical 'echado por meio de um pist#o, com B,00 de massa e 60,0cm 2 de área, $ue se move sem atrito. Um ás ideal, contido no cilindro, a$uecido de 0 X4 a 100X4, 'aendo o pist#o subir 20,0 cm. %esta posi/#o, o pist#o 'ixado, en$uanto o ás res'riado at sua temperatura inicial. 4onsidere $ue o pist#o e o cilindro encontramse expostos D press#o atmos'rica. endo = 1 o calor adicionado ao ás durante o processo de a$uecimento e = 2, o calor retirado durante o res'riamento, assinale a op/#o correta $ue indica a di'eren/a = 1 =2. a) 16 3 b) 120 3 c) 100 3 d) 16 3 e) 0 3 66. (Ita 200*) %a 'iura, uma pipeta cil&ndrica de 2cm de altura, com ambas as extremidades 8áina 2 de 6
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abertas, tem 20cm merulhados em um recipiente com mercOrio. 4om sua extremidade superior tapada, em seuida a pipeta retirada lentamente do recipiente.
4onsiderando uma press#o atmos'rica de HcmW, calcule a altura da coluna de mercOrio remanescente no interior da pipeta. 6H. (Ita 200*) 9 linha das neves eternas encontrase a uma altura h 0 acima do n&vel do mar, onde a temperatura do ar 0 X4. 4onsidere $ue, ao elevarse acima do n&vel do mar, o ar so're uma expans#o adiabática $ue obedece D rela/#o p?pY(H?2) (5?5) , em $ue p a press#o e 5, a temperatura. 4onsiderando o ar um ás ideal de massa molecular iual a 0u (unidade de massa atJmica) e a temperatura ao n&vel do mar iual a 0 X4, assinale a op/#o $ue indica aproximadamente a altura h 0 da linha das neves. a) 2, m b) ,0 m c) , m d) *,0 m e) *, m 6B. (Ita 200*) -uas salas idFnticas est#o separadas por uma divisória de espessura @Y,0 cm, área 9Y100m 2 e condutividade trmica Y2,0Q?m!. " ar contido em cada sala encontrase, inicialmente, D temperatura 5 1Y*HX4 e 52Y2HX4, respectivamente. 4onsiderando o ar como um ás ideal e o conCunto das duas salas um sistema isolado, calcule+ a) " 'luxo de calor atravs da divisória relativo Ds temperaturas iniciais 5 1 e 52 . b) 9 taxa de varia/#o de entropia ?t no sistema no in&cio da troca de calor, explicando o $ue ocorre com a desordem do sistema. 6A. (Ita 200)
9 'iura mostra um recipiente, com Fmbolo, contendo um volume inicial N i de ás ideal, 8áina 2* de 6
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inicialmente sob uma press#o 8 i iual D press#o atmos'rica, 8(at). Uma mola n#o de'ormada 'ixada no Fmbolo e num anteparo 'ixo. m seuida, de alum modo 'ornecida ao ás uma � certa $uantidade de calor =. abendo $ue a eneria interna do ás U Y � 8N, a constante �2 da mola e a área da se/#o transversal do recipiente 9, determine a varia/#o do comprimento da mola em 'un/#o dos parPmetros intervenientes. -espree os atritos e considere o Fmbolo sem massa, bem como sendo adiabáticas as paredes $ue con'inam o ás. H0. (Ita 200) 4onsiderando um buraco nero como um sistema termodinPmico, sua eneria interna U varia com a sua massa < de acordo com a 'amosa rela/#o de instein+ UY
Uma certa massa de ás ideal realia o ciclo 9M4- de trans'orma/Les, como mostrado no diarama press#o volume da 'iura. 9s curvas 9M e 4- s#o isotermas. 8odese a'irmar $ue a) o ciclo 9M4- corresponde a um ciclo de 4arnot. b) o ás converte trabalho em calor ao realiar o ciclo. c) nas trans'orma/Les 9M e 4- o ás recebe calor. d) nas trans'orma/Les 9M e M4 a varia/#o da eneria interna do ás neativa. e) na trans'orma/#o -9 o ás recebe calor, cuCo valor iual D varia/#o da eneria interna. H. (Ita 2002) Uma má$uina trmica revers&vel opera entre dois reservatórios trmicos de temperaturas 100X4 e 12HX4, respectivamente, erando ases a$uecidos para acionar uma turbina. 9 e'iciFncia dessa má$uina melhor representada por a) 6BE. b) 6,BE. 8áina 2 de 6
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c) 0,6BE. d) 21E. e) 2,1E. H*. (Ita 2002) Um tubo capilar 'echado em uma extremidade contm uma $uantidade de ar aprisionada por um pe$ueno volume de áua. 9 H,0 X4 e D press#o atmos'rica (H6,0cm W) o comprimento do trecho com ar aprisionado de 1,0cm. -etermine o comprimento do trecho com ar aprisionado a 1H,0 X4. e necessário, empreue os seuintes valores da press#o de vapor da áua+ 0,Hcm W a H,0 X4 e 1,*2cm W a 1H,0X4.
H. (Ita 2002) Um pe$ueno tan$ue, completamente preenchido com 20,0^ de asolina a 0 XK, loo a seuir trans'erido para uma araem mantida D temperatura de H0 XK. endo #Y0,0012 X4 1 o coe'iciente de expans#o volumtrica da asolina, a alternativa $ue melhor expressa o volume de asolina $ue vaará em conse$uFncia do seu a$uecimento at a temperatura da araem a) 0,0H^ b) 0,A*0^ c) 1,6B^ d) ,0H^ e) 0,1H^ H6. (Ita 2002) 4olaborando com a campanha de economia de eneria, um rupo de escoteiros construiu um 'o#o solar, consistindo de um espelho de alum&nio curvado $ue 'oca a eneria trmica incidente sobre uma placa coletora. " espelho tem um diPmetro e'etivo de 1,00m e H0E da radia/#o solar incidente aproveitada para de 'ato a$uecer uma certa $uantidade de áua. abemos ainda $ue o 'o#o solar demora 1B,* minutos para a$uecer 1,00 ^ de áua desde a temperatura de 20 X4 at 100X4, e $ue *,1B610 3 a eneria necessária para elevar a temperatura de 1,00 ^ de áua de 1,000!. 4om base nos dados, estime a intensidade irradiada pelo ol na super'&cie da 5erra, em Q?m 2. 3usti'i$ue. HH. (Ita 2001) 8ara medir a 'ebre de pacientes, um estudante de medicina criou sua própria escala linear de temperaturas. %essa nova escala, os valores de 0 (ero) e 10 (de) correspondem respectivamente a H X4 e *0X4. 9 temperatura de mesmo valor numrico em ambas escalas aproximadamente a) 2,AX4. b) 2B,X4. c) H*,X4. d) B,X4. e) 2B,X4. HB. (Ita 2001) Um cent&metro cObico de áua passa a ocupar 16H1cm $uando evaporado D press#o de 1,0atm. " calor de vaporia/#o a essa press#o de Acal?. " valor $ue mais se aproxima do aumento de eneria da áua a) *AB cal b) 20B2 cal c) *AB 3 d) 20B2 3 8áina 26 de 6
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e) 2*2* 3 HA. (Ita 2000) Um copo de 10 cm de altura está totalmente cheio de cerveCa e apoiado sobre uma mesa. Uma bolha de ás se desprende do 'undo do copo e alcan/a a super'&cie, onde a press#o atmos'rica de 1,01x10 8a. 4onsidere $ue a densidade da cerveCa seCa iual a da áua pura e $ue a temperatura e o nOmero de moles do ás dentro da bolha permane/am constantes en$uanto esta sobe. =ual a ra#o entre o volume 'inal ($uando atine a super'&cie) e inicial da bolhaR a) 1,0. b) 1,0*. c) 1,0. d) 0,AA. e) 1,01. B0. (Ita 2000) Uma certa resistFncia de 'io, utiliada para a$uecimento, normalmente dissipa uma potFncia de 100Q $uando 'unciona a uma temperatura de 100 X4. endo de 2x10 !1 o coe'iciente da dilata/#o trmica do 'io, concluise $ue a potFncia instantPnea dissipada pela resistFncia, $uando operada a uma temperatura inicial de 20 X4, a) 2 Q. b) B* Q. c) 100 Q. d) 116 Q. e) 12 Q. B1. (Ita 2000) " ar dentro de um automóvel 'echado tem massa de 2,6 e calor espec&'ico de H203?X4. 4onsidere $ue o motorista perde calor a uma taxa constante de 120 Coules por seundo e $ue o a$uecimento do ar con'inado se deva exclusivamente ao calor emanado pelo motorista. =uanto tempo levará para a temperatura variar de 2,* X4 a HX4R a) *0 s. b) *B0 s. c) *20 s. d) 60 s. e) 00 s. B2. (Ita 1AAA) Um relóio de pFndulo, constru&do de um material de coe'iciente de dilata/#o linear á, 'oi calibrado a uma temperatura de 0 X4 para marcar um seundo exato ao p de uma torre de altura h. levandose o relóio at o alto da torre observase um certo atraso, mesmo mantendose a temperatura constante. 4onsiderando : o raio da 5erra, @ o comprimento do pFndulo a 0X4 e $ue o relóio permane/a ao p da torre, ent#o a temperatura para a $ual obtmse o mesmo atraso dada pela rela/#o+ a) 2h?á:. b) h(2: j h)?á:2. c) k(: j h)2 @:?á@: d) : (2h j :)?á(: j h)2 e) (2: j h)?á: B. (Ita 1AAA) " pneu de um automóvel calibrado com ar a uma press#o de ,1010 8a a 20X4, no ver#o. 4onsidere $ue o volume n#o varia e $ue a press#o atmos'rica se mantm constante e iual a 1,0110 8a+ 9 press#o do pneu, $uando a temperatura cai a 0 X4, no inverno, + a) ,B 10 8a. b) 1,01 10 8a. c) *,*1 10 8a. d) 2,BA 10 8a. 8áina 2H de 6
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e) 1,A 10 8a. B*. (Ita 1AAA) 4onsidere uma mistura de ases W2 e %2 em e$uil&brio trmico. obre a eneria cintica mdia e sobre a velocidade mdia das molculas de cada ás, podese concluir $ue+ a) as molculas de % 2 e W2 tFm a mesma eneria cintica mdia e a mesma velocidade mdia. b) ambas tFm a mesma velocidade mdia, mas as molculas de % 2 tFm maior eneria cintica mdia. c) ambas tFm a mesma velocidade mdia, mas as molculas de W 2 tFm maior eneria cintica mdia. d) ambas tFm a mesma eneria cintica mdia, mas as molculas de % 2 tFm maior velocidade mdia. e) ambas tFm a mesma eneria cintica mdia, mas as molculas de W 2 tFm maior velocidade mdia. B. (Ita 1AAA) %uma cavidade de cm 'eita num bloco de elo, introduse uma es'era homoFnea de cobre de 0 a$uecida a 100 X4, con'orme o es$uema a seuir. abendose $ue o calor latente de 'us#o do elo de B0cal?, $ue o calor espec&'ico do cobre de 0,0A6cal? X4 e $ue a massa espec&'ica do elo de 0,A2?cm " volume total da cavidade iual a+
a) B,A cm. b) ,A cm. c) A,0 cm. d) B, cm. e) H,* cm. B6. (Ita 1AAH) Um mol de ás per'eito está contido em um cilindro de sec/#o 'echado por um pist#o móvel, liado a uma mola de constante elástica . Inicialmente, o ás está na press#o atmos'rica 80 e temperatura 50, e o comprimento do trecho do cilindro ocupado pelo ás @ 0, com a mola n#o estando de'ormada. " sistema ásmola a$uecido e o pist#o se desloca de uma distPncia x. -enotando a constante de ás por :, a nova temperatura do ás +
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a) 50 j
x (80 j @0) :
b) 50 j
@0 (80 j x) :
x (80 j x) : x d) 50 j (@0 j x) : c) 50 j
e) 50 j
x (80 j @0 j x) :
BH. (Ita 1AAH) Um certo volume de mercOrio, cuCo coe'iciente de dilata/#o volumtrico #m, introduido num vaso de volume N 0, 'eito de vidro de coe'iciente de dilata/#o volumtrico #v. " vaso com mercOrio, inicialmente a 0 X4, a$uecido a uma temperatura 5 (em X4). " volume da parte vaia do vaso D temperatura 5 iual ao volume da parte vaia do mesmo a 0 X4. " volume de mercOrio introduido no vaso a 0 X4 + a) (#v?#m) N0 b) (#m?#v) N0 c) #m?#v (2H)?(5 j 2H) N0 d) k1 (#v?#m) N0 e) k1 (#m?#v) N0 BB. (Ita 1AAH) Um vaporiador cont&nuo possui um bico pelo $ual entra áua a 20 X4, de tal maneira $ue o n&vel de áua no vaporiador permanece constante. " vaporiador utilia B00Q de potFncia, consumida no a$uecimento da áua at 100 X4 e na sua vaporia/#o a 100 X4. 9 va#o de áua pelo bico + -ados+ massa espec&'ica da áua Y 1,0 ?cm calor espec&'ico da áua Y *,1B 3?r.! calor latente de evapora/#o da áua Y 2,2610 3?r a) 0,1 ml?s b) 0, ml?s c) 2,* ml?s d) ,1 ml?s e) , ml?s BA. (Ita 1AA6) Uma roda dáua converte em eletricidade, com uma e'iciFncia de 0E, a eneria de 200 litros de áua por seundo caindo de uma altura de ,0 metros. 9 eletricidade erada utiliada para es$uentar 0 litros de áua de 1 X4 a 6 X4. " tempo aproximado $ue leva a áua para es$uentar at a temperatura deseCada + a) 1 minutos b) meia hora c) uma hora d) uma hora e meia e) duas horas A0. (Ime 1AA6) Um bal#o es'rico de raio metros deve ser in'lado com um ás ideal proveniente de um cilindro. 9dmitindo $ue o processo ocorra isotermicamente, $ue o bal#o esteCa inicialmente vaio e $ue a press#o 'inal do conCunto cilindrobal#o seCa a atmos'rica, determine+ a) o trabalho realiado contra a atmos'era durante o processo 8áina 2A de 6
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b) o volume do cilindro. -ados+ 8ress#o atmos'rica+ 1 '?cm2 8ress#o inicial do cilindro+ 12 '?cm 2 Y ,1 A1. (Ime 1AA6) Um corpo recebe *0 3oules de calor de um outro corpo e reCeita 10 3oules para um ambiente. imultaneamente, o corpo realia um trabalho de 200 3oules. stabele/a, baseado na primeira lei da termodinPmica, o $ue acontece com a temperatura do corpo em estudo. A2. (Ita 1AA6) Uma lPmpada eltrica de 'ilamento contm certa $uantidade de um ás inerte. =uando a lPmpada está 'uncionando, o ás apresenta uma temperatura aproximada de 12 X4 e a sua press#o iual D press#o atmos'rica. I. upondo $ue o volume da lPmpada n#o varie de 'orma apreciável, a press#o do ás D temperatura ambiente, de 2 X4, de aproximadamente ?* da press#o atmos'rica. II. 9 presen/a do ás inerte (no luar de um vácuo) aCuda a reduir o es'or/o a $ue o invólucro da lPmpada submetido devido D press#o atmos'rica. III. " ás dentro da lPmpada aumenta o seu brilho pois tambm 'ica incandescente. -as a'irmativas anteriores+ a) todas est#o corretas. b) só a I está errada. c) só a II está errada. d) só a III está errada. e) todas est#o erradas. A. (Ita 1AA6) %um dia de calor, em $ue a temperatura ambiente era de 0 X4, 3o#o peou um copo com volume de 200 cm de re'rierante D temperatura ambiente e merulhou nele dois cubos de elo de massa 1 cada um. e o elo estava D temperatura de * X4 e derreteuse por completo e supondo $ue o re'rierante tem o mesmo calor espec&'ico $ue a áua, a temperatura 'inal da bebida de 3o#o 'icou sendo aproximadamente de+ a) 16 X4 b) 2 X4 c) 0 X4 d) 12 X4 e) 20 X4 A*. (Ita 1AA6) 4onsidere as seuintes a'irmativas+ I. Um copo de áua elada apresenta ot&culas de áua em sua volta por$ue a temperatura da parede do copo menor $ue a temperatura de orvalho do ar ambiente. II. 9 nvoa (chamada por aluns de vapor) $ue sai do bico de uma chaleira com áua $uente tanto mais percept&vel $uanto menor 'or a temperatura ambiente. III. 9o se 'echar um 'reeer, se sua veda/#o 'osse per'eita, n#o permitindo a entrada e a sa&da de ar de seu interior, a press#o interna 'icaria in'erior D press#o do ar ambiente. a) todas s#o corretas. b) somente I e II s#o corretas. c) somente II e III s#o corretas. d) somente I e III s#o corretas. e) nenhuma delas correta. A. (Ita 1AA) " ver#o de 1AA* 'oi particularmente $uente nos stados Unidos da 9mrica. 9 di'eren/a entre a máxima temperatura do ver#o e a m&nima no inverno anterior 'oi de 60 X4. 8áina 0 de 6
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=ual o valor dessa di'eren/a na escala KahrenheitR a) 10B XK b) 60 XK c) 1*0 XK d) XK e) A2 XK A6. (Ita 1AA) 9 'iura adiante mostra um tubo cil&ndrico com sec/#o transversal constante de área Y 1,0 10 2 m2 aberto nas duas extremidades para a atmos'era cuCa press#o 8 9 Y 1,0 10 8a. Uma certa $uantidade de ás ideal está aprisionada entre dois pistLes 9 e M $ue se movem sem atrito. 9 massa do pist#o 9 despre&vel e a do pist#o M <. " pist#o M está apoiado numa mola de constante Y 2, 10 %?m e a acelera/#o da ravidade Y 10 m?s 2. Inicialmente, a distPncia de e$uil&brio entre os pistLes de 0,0 m. Uma massa de 2 colocada vaarosamente sobre 9, mantendose constante a temperatura. " deslocamento do pist#o 9 para baixo, at a nova posi/#o de e$uil&brio será+
a) 0,*0 m b) 0,10 m c) 0,2 m d) 0,20 m e) 0,0 m AH. (Ita 1AA) NocF convidado a proCetar uma ponte metálica, cuCo comprimento será de 2,0 m. 4onsiderando os e'eitos de contra/#o e expans#o trmica para temperaturas no intervalo de *0 XK a 110 XK e $ue o coe'iciente de dilata/#o linear do metal de 12 10 6 X41, $ual a máxima varia/#o esperada no comprimento da ponteR (" coe'iciente de dilata/#o linear constante no intervalo de temperatura considerado). a) A, m b) 2,0 m c) ,0 m d) 0,A m e) 6, m AB. (Ita 1AA) e duas barras, uma de alum&nio com comprimento @ 1 e coe'iciente de dilata/#o trmica á1 Y 2,0 10 X41 e outra de a/o com comprimento @ 2 @1 e coe'iciente de dilata/#o trmica á2 Y 1,10 10 X41, apresentam uma di'eren/a em seus comprimentos a 0 X4, de 1000 mm e essa di'eren/a se mantm constante com a varia/#o da temperatura, podemos concluir $ue os comprimentos @ 1 e @2 s#o a 0 X4+ a) @1 Y A1,H mm @ 2 Y 10A1,H mm b) @1 Y 6H,6 mm @ 2 Y 106H,6 mm c) @1 Y A1H mm @2 Y 1A1H mm 8áina 1 de 6
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d) @1 Y 6H6 mm @2 Y 16H6 mm e) @1 Y 2 mm @2 Y 12 mm
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$esu%o das !uest&es selecionadas nesta atiidade Data de elabora'(o: )o%e do ar!uio:
1H?0?2016 Ds 11+*1 @ista termoloia
*e+enda:
=?8rova Y nOmero da $uest#o na prova =?-M Y nOmero da $uest#o no banco de dados do uper8ro -proa -D#
rau-Di/.
0atria
onte
3ipo
1.............1*A*H2.....<dia.............K&sica.............Ime?2016..............................9nal&tica 2.............1*2A0.....<dia.............K&sica.............pcar (9'a)?2016..................
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22...........1*21A.....levada.........K&sica.............pcar (9'a)?201*..................
8áina * de 6
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0...........106A2*.....<dia.............K&sica.............Ime?2010..............................
