terça-feira, 28 de junho de 2016

Simulado de Termologia - Resolução

Esta prova foi preparada especialmente para você que segue o nosso curso. Resolva as questões e avalie o seu aproveitamento. Sucesso!

Borges e Nicolau


Questão 1:
(UEFS)
Um termômetro construído com escala X mede -20 °X para a temperatura de fusão do gelo no nível do mar e 40 °X, para uma temperatura ambiente de 25 °C. Considerando-se essa informação, é correto afirmar que a temperatura de vaporização da água em °X, no nível do mar, é:

a) 60
b) 80
c) 120
d) 180
e) 220

Resolução:

40-(-20)/θX-(-20) = 25-0/100-0 => 60/θX+20 = 1/4 => θX = 220 °X

Resposta: e

Questão 2:
(IJSO)
Uma placa quadrada de lado
L0 é constituída de um metal de coeficiente de dilatação linear α. A placa é aquecida e sua temperatura sofre um aumento igual a Δθ.0
A diagonal da placa passa a ter um comprimento d tal que:

a) d = L
0.(1+α.Δθ)
b) d =
L0.(1+2.α.Δθ)
c) d =
L0.(1+3.α.Δθ)
d) d =
L0.2.(1+α.Δθ)
e) d =
L0.2.(1+2.α.Δθ)

Resolução:

Sendo L0 o lado do quadrado, sua diagonal será: L0.2. Quando a placa é aquecida e sua temperatura sofrer um aumento igual a Δθ a diagonal da placa0 passa a ter um comprimento d tal que: d = L0.2.(1+α.Δθ).

Resposta: d

Questão 3:
(IJSO)
Num recipiente adiabático de capacidade térmica desprezível são misturados 20 g de gelo a -20 °C com 50 g da água a +20 °C. Depois de certo intervalo de tempo o equilíbrio térmico é atingido. Pode-se afirmar que:

a) a temperatura final de equilíbrio térmico é de 15 °C
b) a temperatura final de equilíbrio térmico é de 0 °C e restam 10 g de gelo.
c) a temperatura final de equilíbrio térmico é de 0 °C e restam 15 g de gelo.
d) a temperatura final de equilíbrio térmico é de 0 °C e todo gelo derreteu.
e) a temperatura final de equilíbrio térmico é de 0 °C e toda água congelou
 

Dados:
calor específico sensível do gelo 0,50 cal/g.°C
calor específico sensível da água 1,0 cal/g.°C
calor específico latente de fusão do gelo 80 cal/g


Resolução:

A água, ao ser resfriada de 20 °C a 0 °C, cede a quantidade de calor, em módulo, igual a:

IQI = m.c.IΔθI = 50.1,0.20cal = 1000 cal 

O gelo ao ser aquecido de -20 °C a 0 °C recebe a quantidade de calor:


Q = m.c.Δθ = 20.0,50.[0-(0,20)]cal = 200 cal

Vamos calcular a massa de gelo que derrete com a quantidade de calor restante (800 cal):


Q = M.L => 800 = M.80 => M = 10 g

Portanto, 10 g de gelo derretem. Sendo 20 g a massa total de gelo, concluímos que restam 10 g de gelo e 60 g de água. A temperatura de equilíbrio é de 0 °C


Resposta: b

Questão 4:
(UFSC)
O uso racional das fontes de energia é uma preocupação bastante atual. Uma alternativa para o aquecimento da água em casas ou condomínios é a utilização de aquecedores solares.
Um sistema básico de aquecimento de água por energia solar é composto de coletores solares (placas) e reservatório térmico (boiler), como esquematizado na figura abaixo.



Em relação ao sistema ilustrado da figura acima, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01. A água circula entre os coletores e o reservatório térmico através de um sistema natural, por convecção. A água dos coletores fica mais quente e, portanto, menos densa que a água no reservatório. Assim a água fria “empurra” a água quente gerando a circulação.
02. Os canos e as placas dentro do coletor devem ser pintados de preto para uma maior absorção de calor por irradiação térmica.
04. As placas coletoras são envoltas em vidro transparente que funciona como estufa, permitindo a passagem de praticamente toda a radiação solar. Esta radiação aquece as placas que, por sua vez, aquecem o ar no interior da estufa, formando correntes de convecção, sendo que este ar é impedido de se propagar para o ambiente externo.
08. Em todo o processo de aquecimento desse sistema, não há transferência de calor por condução.
16. Como a placa coletora está situada abaixo do reservatório térmico, o sistema acima descrito só funcionará se existir uma bomba hidráulica que faça a água circular entre os dois.
32. A condução de calor só ocorre nas placas, pois são metálicas, mas não na água.


Resolução:

1. Correta.
A água dos coletores fica mais quente e, portanto, menos densa que a água no reservatório. Por convecção a água quente sobe e a água fria desce, gerando a circulação.


02. Correta.
Os objetos pretos absorvem mais calor.


04. Correta.
O coletor é envolto por placas de vidro transparente, formando uma estufa.


08. Incorreta.
Ocorre condução na transferência de calor do cano para a água dentro do coletor.


16. Incorreta.
A circulação de água ocorre por convecção.


32. Incorreta.
Ocorre condução de calor entre as diversas porções de água do sistema.


Resposta: 07 (01 + 02 + 04)

Questão 5:
(FGV)
O conhecimento das propriedades físico-químicas das substâncias é muito útil para avaliar condições adequadas para a sua armazenagem e transporte. Considere os dados das três substâncias seguintes:



É correto afirmar que em um ambiente a 35 °C, sob pressão atmosférica, as substâncias I, II e III apresentam-se, respectivamente, nos estados físicos

a) sólido, gasoso e líquido.
b) sólido, gasoso e gasoso.
c) sólido, líquido e líquido.
d) líquido, gasoso e líquido.
e) líquido, líquido e gasoso.


Resolução:

Sendo 232 °C o ponto de fusão do estanho, sob pressão atmosférica, concluímos que a 35 °C ele está no estado sólido. Já o ponto de ebulição do flúor é de -188 °C. Logo, a 35°C, o flúor está no estado gasoso. A 35 °C o césio está no estado líquido, pois seu ponto de fusão é de 28 °C e o de ebulição, 678°C.

Resposta: a

Questão 6:
(UNESP)
Um frasco para medicamento com capacidade de 50 mL, contem 35 mL de remédio, sendo o volume restante ocupado por ar. Uma enfermeira encaixa uma seringa nesse frasco e retira 10 mL do medicamento, sem que tenha entrado ou saído ar do frasco. Considere que durante o processo a temperatura do sistema tenha permanecido constante e que o ar dentro do frasco possa ser considerado um gás ideal. Na situação final em que a seringa com o medicamento ainda estava encaixada no frasco, a retirada dessa dose fez com que a pressão do ar dentro do frasco passasse a ser, em relação a pressão inicial,

a) 60% maior.

b) 40% maior.
c) 60% menor.
d) 40% menor.
e) 25% menor.


Resolução:

A transformação que o ar sofre é isotérmica:

p1.V1 = p2.V2 => p1.(50-35) = p2.(15+10) => p2 = 0,60.p1 => p2 = 60%.p1 
 

Portanto, a pressão do ar dentro do frasco passasse a ser 40% menor do que a pressão inicial.

Resposta: d

Questão 7:
(UERN-RGN)
Uma certa massa de gás ideal no interior de um cilindro, recebe calor de uma fonte térmica de potência igual a 480 W, durante um intervalo de 5 min. Durante esse intervalo, a massa gasosa sofre a transformação indicada no gráfico P x V (Pressão versus Volume). No início do processo, o gás estava a uma temperatura de 127 °C. Supondo que todo o calor da fonte seja transferido para o gás, determine a variação da energia interna sofrida pelo mesmo e sua temperatura ao final do processo:



A) 10,4.10
4 J e 927 °C
B) 4,0.1
04 J e 1200 °C
C) 7,2.1
04 J e 381 °C
D) 11,2.1
04 J e 654 °C

Resolução:

Q = P.Δt = 480W.(5.60)s => Q = 14,4.104 J
τ = Área = (60-20).10-3 m3.10.105 (N/m2) => τ = 4,0.104 J

Primeiro Princípio daTermodinâmica:

Q = τ + ΔU => 14,4.104 = 4,0.104 + ΔU => ΔU = 10,4.104 J

Temperatura final:

PA/TA = PB/TB => 20/(127+273) = 60/TB => TB = 1200 K => θB = 927 °C
 
Resposta: a

Questão 8:
(UEC-CE)
Um sistema constituído por um gás ideal pode evoluir do estado inicial i para os estados finais fI, fII e fIII por três diferentes processos, conforme a figura a seguir.



A relação entre as variações de energia interna em cada processo,
EI, EII e EIII é:

a)
EI = EII < EIII
b)
EI = EII = EIII
c)
EI > EII > EIII
d)
EI < EII < EIII

Resolução:

Em qualquer dos processo as temperaturas iniciais são iguais, assim como as temperaturas finais. Portanto, nos três processos as variações de energia interna são iguais: EI = EII = EIII.

Resposta: b

Questão 9:
(UFRGS)
A figura apresenta o diagrama da pressão p(Pa) em função do vome V(m
3) de um sistema termodinâmico que sofre três transformações sucessivas: XY, YZ e ZX.


O trabalho total realizado pelo sistema após as três transformações é igual a

A) 0
B) 1,6.1
05 J
C) 2,0.1
05 J
D) 3,2.1
05 J
E) 4,8.1
05 J

Resolução:

O trabalho realizado pelo sistema após as três transformações é numericamente igual à área do ciclo:
 
τ = Área = base.altura/2 = (1,0-0,2)m3.(6,0-2,0).105/2(N/m2) => τ = 1,6.105 J

Resposta: B

Questão 10:
(UEA-AM)
Em 1824 o engenheiro francês Nicolas Léonard Sadi Carnot demonstrou que se uma máquina térmica, operando entre duas temperaturas constantes T
1 e T2 
(com T1 > T2), trabalhasse em ciclos segundo o gráfico mostrado, apresentaria o maior rendimento possível para essas temperaturas. Esse ciclo passou a se chamar Ciclo de Carnot e essa máquina, máquina ideal ou máquina de Carnot.


No Ciclo de Carnot um gás ideal sofre quatro transformações reversíveis: duas isotérmicas (AB e CD) e duas adiabáticas (BC e DA). A respeito da máquina e do Ciclo de Carnot, é correto afirmar que

(A) na transformação BC a máquina cede calor ao meio externo.
(B) na transformação CD o gás sofre uma compressão e é aquecido.
(C) o trabalho total realizado em cada ciclo é nulo.
(D) o gás só troca calor com o meio externo nas transformações AB e CD.
(E) na expansão AB o meio externo realiza trabalho sobre o gás.


Resolução:

A) Incorreta.
A transformação BC é adiabática. Não há troca de calor.


B) Incorreta.
A transformação CD é isotérmica. A temperatura permanece constante.


C) Incorreta.
O trabalho total realizado em cada ciclo não é nulo. È numericamente igual à área do ciclo.


D) Correta.
As transformações BC e DA são adiabáticas. Lodo as trocas de calor com o meio externo somente ocorrem nas transformações isotérmicas AB e CD.


E) Incorreta.
A transformação AB é uma expansão isotérmica. Logo, como o volume aumenta, concluímos que o gás realiza trabalho sobre o meio exterior.


Resposta: D

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