TERMOLOGIA – TURMA UNP 1. Ao tomar a temperatura de um

TERMOLOGIA – TURMA UNP
1. Ao tomar a temperatura de um paciente, um médico do programa Mais Médicos só tinha
em sua maleta um termômetro graduado na escala Fahrenheit. Após colocar o termômetro no
paciente, ele fez uma leitura de 104°F. A correspondente leitura na escala Celsius era de:
a) 30.
b) 32.
c) 36.
d) 40.
e) 42.
2. O piso de concreto de um corredor de ônibus é constituído de secções de 20m separadas
por juntas de dilatação. Sabe-se que o coeficiente de dilatação linear do concreto é
12  106 C1, e que a variação de temperatura no local pode chegar a 50°C entre o inverno e
o verão. Nessas condições, a variação máxima de comprimento, em metros, de uma dessas
secções, devido à dilatação térmica, é:
a) 1,0  102
b) 1,2  102
c) 2,4  104
d) 4,8  104
e) 6,0  104
3. A figura é o esquema simplificado de um disjuntor termomagnético utilizado para a proteção
de instalações elétricas residenciais. O circuito é formado por um resistor de baixa resistência
R; uma lâmina bimetálica L, composta pelos metais X e Y; um eletroímã E; e um par de
contatos C. Esse par de contatos tende a abrir pela ação da mola M 2, mas o braço atuador A
impede, com ajuda da mola M1. O eletroímã E é dimensionado para atrair a extremidade do
atuador A somente em caso de corrente muito alta (curto circuito) e, nessa situação, A gira no
sentido indicado, liberando a abertura do par de contatos C pela ação de M2.
De forma similar, R e L são dimensionados para que esta última não toque a extremidade de A
quando o circuito é percorrido por uma corrente até o valor nominal do disjuntor. Acima desta, o
aquecimento leva o bimetal a tocar o atuador A, interrompendo o circuito de forma idêntica à do
eletroímã.
Na condição de uma corrente elevada percorrer o disjuntor no sentido indicado na figura, sendo
α X e α Y os coeficientes de dilatação linear dos metais X e Y, para que o contato C seja
desfeito, deve valer a relação __________ e, nesse caso, o vetor que representa o campo
magnético criado ao longo do eixo do eletroímã apontará para a __________.
Os termos que preenchem as lacunas estão indicados correta e respectivamente na
alternativa:
a) α X  α Y ... esquerda.
b) α X  α Y ... esquerda.
c) α X  α Y ... direita.
d) α X  α Y ... direita.
e) α X  α Y ... direita.
4. Quem viaja de carro ou de ônibus pode ver, ao longo das estradas, torres de transmissão
de energia tais como as da figura.
Olhando mais atentamente, é possível notar que os cabos são colocados arqueados ou, como
se diz popularmente, “fazendo barriga”.
A razão dessa disposição é que:
a) a densidade dos cabos tende a diminuir com o passar dos anos.
b) a condução da eletricidade em alta tensão é facilitada desse modo.
c) o metal usado na fabricação dos cabos é impossível de ser esticado.
d) os cabos, em dias mais frios, podem encolher sem derrubar as torres.
e) os ventos fortes não são capazes de fazer os cabos, assim dispostos, balançarem.
5. A figura a seguir ilustra um termômetro clínico de mercúrio. A leitura da temperatura é dada
pela posição da extremidade da coluna de mercúrio sobre uma escala.
Considerando os fenômenos envolvidos no processo de determinação da temperatura corporal
de um paciente, analise as afirmativas:
I. A variação de volume da coluna de mercúrio é diretamente proporcional ao volume inicial
dessa coluna.
II. O volume da coluna de mercúrio varia até que seja atingido o equilíbrio térmico entre o
termômetro e o corpo do paciente.
III. Se o mercúrio for substituído por álcool, a escala termométrica não precisa ser alterada.
Está(ão) correta(s):
a) apenas I.
b) apenas II.
c) apenas I e II.
d) apenas III.
e) I, II e III.
6. Em um determinado aeroporto, a temperatura ambiente é exibida por um mostrador digital
que indica, simultaneamente, a temperatura em 3 escalas termométricas: Celsius, Fahrenheit e
Kelvin. Se em um determinado instante a razão entre a temperatura exibida na escala
Fahrenheit e na escala Celsius é igual a 3,4, então a temperatura registrada na escala Kelvin
nesse mesmo instante é:
a) 272 K.
b) 288 K.
c) 293 K.
d) 301 K.
7. No gráfico a seguir, está representado o comprimento L de duas barras A e B em função da
temperatura θ.
Sabendo-se que as retas que representam os comprimentos da barra A e da barra B são
paralelas, pode-se afirmar que a razão entre o coeficiente de dilatação linear da barra A e o da
barra B é:
a) 0,25.
b) 0,50.
c) 1,00.
d) 2,00.
8. Duas esferas maciças e homogêneas, X e Y, de mesmo volume e materiais diferentes,
estão ambas na mesma temperatura T. Quando ambas são sujeitas a uma mesma variação de
temperatura Δt , os volumes de X e Y aumentam de 1% e 5%, respectivamente.
A razão entre os coeficientes de dilatação linear dos materiais de X e Y, α X α Y , é:
a) 1.
b) 1/2.
c) 1/4.
d) 1/5.
e) 1/10.
9.
O conjunto de valores numéricos que uma dada temperatura pode assumir em um
termômetro constitui uma escala termométrica. Atualmente, a escala Celsius é a mais utilizada;
nela, adotou-se os valores 0 para o ponto de fusão do gelo e 100 para o ponto de ebulição da
água. Existem alguns países que usam a escala Fahrenheit, a qual adota 32 e 212 para os
respectivos pontos de gelo e de vapor.
Certo dia, um jornal europeu informou que, na cidade de Porto Seguro, o serviço de
meteorologia anunciou, entre a temperatura máxima e a mínima, uma variação F  36ºF.
Esta variação de temperatura expressa na escala Celsius é:
a) C  10º C
b) C  12º C
c) C  15º C
d) C  18º C
e) C  20º C
10. Normalmente encontra-se como invólucro de cigarros, no interior do maço, uma folha que
apresenta duas faces: uma de papel comum e outra de alumínio, coladas entre si. Se
pegarmos essa folha dupla e a aproximarmos, cuidadosamente, de uma fonte de calor, o que
observaremos em relação a dilatação dessa folha?
a) A folha curva-se para o lado do papel.
b) A folha não sofre nenhum tipo de curvatura.
c) A folha curva-se para o lado do alumínio.
d) A folha curva-se ora para o lado do papel, ora para o lado do alumínio.
e) A folha dilata sem sofrer curvatura.
11.
O quadro oferece os coeficientes de dilatação linear de alguns metais e ligas metálicas:
Substância
Coeficiente
de
dilatação
linear
Aço
Alumínio
Bronze
Chumbo
Níquel
Platão
Ouro
Platina
Prata
Cobre
1,2
2,4
1,8
2,9
1,3
1,8
1,4
0,9
2,4
1,7
10 5 C1
GREF. Física 2; calor e ondas. São Paulo: Edusp, 1993.
Para permitir a ocorrência do fato observado na tirinha, a partir do menor aquecimento do
conjunto, o parafuso e a porca devem ser feitos, respectivamente, de:
a) aço e níquel.
b) alumínio e chumbo.
c) platina e chumbo.
d) ouro e Iatão.
e) cobre e bronze.
Gabarito:
Resposta
[D]
da
questão
1:
Fazendo a conversão:
θC θF  32

5
9
Resposta
[B]

θC 104  32

5
9

 θC  40 °C.
da
ΔL  L0 α Δθ  20  12  106  50 
Resposta
[C]
θC 72

5
9
da
questão
2:
questão
3:
ΔL  1,2  102 m.
Para que a lâmina bimetálica vergue para a direita, empurrando o braço atuador, o metal X
deve ter coeficiente de dilatação maior que o do metal Y  α X  α Y  .
Pela regra prática da mão direita, a extremidade esquerda do eletroímã é um polo sul e
extremidade direita um polo norte, portanto, o vetor indução magnética no interior do eletroímã
é para a direita.
Resposta
[D]
da
questão
4:
Nos dias frios, o comprimento dos fios diminui devido à contração térmica, daí a necessidade
de deixar uma folga entre cada duas torres, o que forma a barriga.
Resposta
[C]
da
questão
5:
[I]. Correta.
Da equação da dilatação: ΔV  V0 γΔθ . Quanto maior o volume inicial (V0), tanto maior a
dilatação.
[II]. Correta.
Atingido o equilíbrio térmico, cessa a transferência de calor do paciente para o termômetro,
cessa o aquecimento do termômetro e não há mais variação de volume.
[III]. Incorreta.
ΔV  V0 γΔθ . O coeficiente de dilatação ( γ ) depende da substância termométrica, portanto, se
o mercúrio for substituído por álcool, a dilatação será diferente, necessitando alterar a
graduação da escala.
Resposta
[C]
da
questão
6:
 θC θF  32

 9 θC  5 θF  160

9
 5
θ
 F  3,4  θF  3,4 θC

 θC
 9 θC  5  3,4 θF   160  8 θC  160 
θC  20 C.
T  θC  273 
T  293 K.
Resposta
[D]
da
questão
7:
O coeficiente de dilatação linear é dado por:
ΔL  L0  α  Δθ
α
ΔL
L0  Δθ
Logo:
αA 
ΔL A
L0A  ΔθA
e αB 
ΔLB
L0B  ΔθB
Sabendo-se que as retas que representam os comprimentos da barra A e da barra B são
ΔL A ΔLB
α

. Logo, A é dado por:
paralelas podemos concluir que a relação
ΔθA ΔθB
αB
ΔL A
α A L0A  ΔθA L0B 2



ΔLB
αB
L0A
L0B  ΔθB

αA
2
αB
Resposta
[D]
da
 V0
 V0 3 α X ΔT

 100
ΔV  V0 3 α ΔT 
 5 V0  V 3 α ΔT
0
Y
 100
Resposta
[E]
 
da
questão
8:
questão
9:
1 αX

.
5 αY
A equação de variação de temperaturas para as duas escalas mencionadas é:
ΔC ΔF

5
9
Resposta
[A]

ΔC 36

5
9
 ΔC  20 C.
da
questão
10:
Como o coeficiente de dilatação ao alumínio é maior que o do papel, o alumínio sofre maior
dilatação, fazendo com que a folha curve-se para o lado do papel.
Resposta
[C]
da
questão
11:
Quanto mais a porca se dilatar e quanto menos o parafuso se dilatar, menor será o
aquecimento necessário para o desatarraxamento. Assim, dentre os materiais listados, o
material do parafuso deve ser o de menor coeficiente de dilatação e o da porca, o de maior.
Portanto, o parafuso deve ser de platina e a porca de chumbo.
1. Em uma casa moram quatro pessoas que utilizam um sistema de placas coletoras de um
aquecedor solar para aquecimento da água. O sistema eleva a temperatura da água de 20°C
para 60°C todos os dias.
Considere que cada pessoa da casa consome 80 litros de água quente do aquecedor por dia.
A situação geográfica em que a casa se encontra faz com que a placa do aquecedor receba
por cada metro quadrado a quantidade de 2,016  108 J de calor do sol em um mês.
Sabendo que a eficiência do sistema é de 50%, a área da superfície das placas coletoras para
atender
à
demanda
diária
de
água
quente
da
casa
é
de:
Dados:
Considere um mês igual a 30 dias.
Calor específico da água: c=4,2 J/g °C.
Densidade da água: d=1 kg/L
a) 2,0 m2
b) 4,0 m2
c) 6,0 m2
d) 14,0 m2
e) 16,0 m2
2. Com 77% de seu território acima de 300m de altitude e 52% acima de 600m, Santa
Catarina figura entre os estados brasileiros de mais forte relevo. Florianópolis, a capital,
encontra-se ao nível do mar. Lages, no planalto, varia de 850 a 1200 metros acima do nível do
mar. Já o Morro da Igreja situado em Urubici é considerado o ponto habitado mais alto da
Região Sul do Brasil.
A tabela abaixo nos mostra a temperatura de ebulição da água nesses locais em função da
altitude.
Localidade
Florianópolis
Lages (centro)
Morro da Igreja
Altitude em
relação ao
nível do mar (m)
0
916
1822
Temperatura
aproximada de
ebulição da água (°C)
100
97
94
Considere a tabela e os conhecimentos de termologia e analise as afirmações a seguir.
l. Em Florianópolis os alimentos preparados dentro da água em uma panela comum são
cozidos mais depressa que em Lages, utilizando-se a mesma panela.
II. No Morro da Igreja, a camada de ar é menor, por consequência, menor a pressão
atmosférica exercida sobre a água, o que implica em um processo de ebulição a uma
temperatura inferior a Florianópolis.
III. Se quisermos cozinhar em água algum alimento no Morro da Igreja, em uma panela
comum, será mais difícil que em Florianópolis, utilizando-se a mesma panela. Isso porque a
água irá entrar em ebulição e secar antes mesmo que o alimento termine de cozinhar.
IV. Se quisermos cozinhar no mesmo tempo em Lages e Florianópolis um mesmo alimento,
devemos usar em Florianópolis uma panela de pressão.
Todas as afirmações corretas estão em:
a) I - II - III
b) I - II - IV
c) II - III - IV
d) III - IV
3. No senso comum, as grandezas físicas calor e temperatura geralmente são interpretadas
de forma equivocada. Diante disso, a linguagem científica está corretamente empregada em:
a) “Hoje, o dia está fazendo calor”.
b) “O calor está fluindo do fogo para a panela”.
c) “A temperatura está alta, por isso estou com muito calor”.
d) O gelo está transmitindo temperatura para água no copo”.
4. Sobre trocas de calor, considere as afirmações a seguir.
I. Cobertores são usados no inverno para transmitir calor aos corpos.
II. A superfície da Terra é aquecida por radiações eletromagnéticas transmitidas pelo Sol.
III. Em geral, as cidades localizadas em locais mais altos são mais frias porque correntes de
convecção levam o ar mais frio pra cima.
Está correto apenas o que se afirma em:
a) I.
b) II.
c) III.
d) I e II.
e) II e III.
5.
Na construção dos coletores solares, esquematizado na figura acima, um grupo de estudantes
afirmaram que o tubo:
I. é metálico;
II. possui a forma de serpentina;
III. é pintado de preto;
IV. recebe água fria em sua extremidade inferior.
E a respeito da caixa dos coletores, afirmaram que:
V. a base e as laterais são revestidas de isopor;
VI. a tampa é de vidro.
Considerando-se as afirmações feitas pelos estudantes, aquelas que favorecem a absorção de
radiação térmica nesses coletores são apenas:
a) I e V.
b) II e III.
c) II e V.
d) III e VI.
e) IV e V.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Uma atração turística da Áustria é Salzburgo, cidade natal de Mozart, construída na
Antiguidade graças às minas de sal.
Salzburgo significa castelo do sal, pois nessa cidade está localizada a mina de sal mais antiga
do mundo, em atividade desde a Idade do Ferro (1000 a.C.).
No passado, o sal era um importante e quase insubstituível conservante alimentar e, além de
cair bem ao nosso paladar, ele é uma necessidade vital, pois, sem o sódio presente no sal, o
organismo seria incapaz de transmitir impulsos nervosos ou mover músculos, entre eles o
coração.
6. O sal também pode ser obtido da água do mar, processo que ocorre em salinas.
Durante a obtenção de sal em uma salina,
a) a água sofre evaporação.
b) a água sofre sublimação.
c) o sal sofre fusão.
d) a água e o sal sofrem sublimação.
e) a água e o sal sofrem solidificação.
7. Para se aquecer um corpo constituído por uma substância de calor específico 0,4 cal/g °C
foi utilizado uma fonte térmica que fornece 120 cal/min. Se, no aquecimento, o corpo sofreu um
aumento de 50 °C em sua temperatura num intervalo de 15 minutos, então, a massa desse
corpo é de:
a) 60 g.
b) 80 g.
c) 90 g.
d) 180 g.
8. Aquecedores solares usados em residências têm o objetivo de elevar a temperatura da
água até 70°C. No entanto, a temperatura ideal da água para um banho é de 30°C. Por isso,
deve-se misturar a água aquecida com a água à temperatura ambiente de um outro
reservatório, que se encontra a 25°C.
Qual a razão entre a massa de água quente e a massa de água fria na mistura para um banho
à temperatura ideal?
a) 0,111.
b) 0,125.
c) 0,357.
d) 0,428.
e) 0,833.
9. Ao trocar calor com o meio ambiente, um corpo de massa 0,5 kg teve sua temperatura
reduzida para 20°C, sem sofrer mudança no seu estado físico. Sendo o calor específico da
substância que constitui esse corpo igual a 0,175 cal/g °C e a quantidade total de calor
transferida igual a 4.900 cal, então, a temperatura inicial do corpo no início do processo era de:
a) 72°C.
b) 76°C.
c) 80°C.
d) 84°C.
10. Em um recipiente termicamente isolado e mantido a pressão constante, são colocados
138 g de etanol líquido. A seguir, o etanol é aquecido e sua temperatura T é medida como
função da quantidade de calor Q a ele transferida. A partir do gráfico de TxQ, apresentado na
figura abaixo, pode-se determinar o calor específico molar para o estado líquido e o calor
latente molar de vaporização do etanol como sendo, respectivamente, próximos de:
Dados: Fórmula do etanol = C2H5OH; Massas molares = C(12g/mol), H(1g/mol), O(16g/mol).
a) 0,12 kJ/(mol°C) e 36 kJ/mol.
b) 0,12 kJ/(mol°C) e 48 kJ/mol.
c) 0,21 kJ/(mol°C) e 36 kJ/mol.
d) 0,21 kJ/(mol°C) e 48 kJ/mol.
e) 0,35 kJ/(mol°C) e 110 kJ/mol.
11. A presença de vapor d’água num ambiente tem um papel preponderante na definição do
clima local. Uma vez que uma quantidade de água vira vapor, absorvendo uma grande
quantidade de energia, quando esta água se condensa libera esta energia para o meio
ambiente. Para se ter uma ideia desta quantidade de energia, considere que o calor liberado
por 100 g de água no processo de condensação seja usado para aquecer uma certa massa m
de água líquida de 0°C até 100°C.
Com base nas informações apresentadas, calcula-se que a massa m, de água aquecida, é:
(Dados: Calor latente de fusão do gelo LF = 80 cal/g; Calor latente de vaporização LV = 540
cal/g; Calor específico da água, c = 1 cal/g°C.)
a) 540 g
b) 300 g
c) 100 g
d) 80 g
e) 6,7 g
12. Umidade é o conteúdo de água presente em uma substância. No caso do ar, a água na
forma de vapor pode formar um gás homogêneo e incolor se sua concentração no ar estiver
abaixo do limite de absorção de vapor de água pelo ar. Este limite é chamado de ponto de
orvalho e caracteriza a saturação a partir da qual ocorre a precipitação de neblina ou gotículas
de água. O ponto de saturação de vapor de água no ar aumenta com a temperatura. Um fato
interessante ligado à umidade do ar é que, em um dia muito quente, o ser humano sente-se
termicamente mais confortável em um ambiente de baixa umidade. Esse fato se deve ao calor:
a) recebido pelo corpo por irradiação.
b) cedido para a água por convecção.
c) recebido do vapor por condução.
d) cedido para o vapor por convecção.
e) cedido pelo corpo por condução.
13. É comum nos referirmos a dias quentes como dias “de calor”. Muitas vezes ouvimos
expressões como “hoje está calor” ou “hoje o calor está muito forte” quando a temperatura
ambiente está alta.
No contexto científico, é correto o significado de “calor” usado nessas expressões?
a) Sim, pois o calor de um corpo depende de sua temperatura.
b) Sim, pois calor é sinônimo de alta temperatura.
c) Não, pois calor é energia térmica em trânsito.
d) Não, pois calor é a quantidade de energia térmica contida em um corpo.
e) Não, pois o calor é diretamente proporcional à temperatura, mas são conceitos diferentes.
14. Em um experimento foram utilizadas duas garrafas PET, uma pintada de branco e a outra
de preto, acopladas cada uma a um termômetro. No ponto médio da distância entre as
garrafas, foi mantida acesa, durante alguns minutos, uma lâmpada incandescente. Em seguida
a lâmpada foi desligada. Durante o experimento, foram monitoradas as temperaturas das
garrafas: a) enquanto a lâmpada permaneceu acesa e b) após a lâmpada ser desligada e
atingirem equilíbrio térmico com o ambiente.
A taxa de variação da temperatura da garrafa preta, em comparação à da branca, durante todo
experimento, foi:
a) igual no aquecimento e igual no resfriamento.
b) maior no aquecimento e igual no resfriamento.
c) menor no aquecimento e igual no resfriamento.
d) maior no aquecimento e menor no resfriamento.
e) maior no aquecimento e maior no resfriamento.
15.
A elevação de temperatura da água através da energia transportada pelas ondas
eletromagnéticas que vêm do Sol é uma forma de economizar energia elétrica ou queima de
combustíveis. Esse aumento de temperatura pode ser realizado da(s) seguinte(s) maneira(s):
I. Usa-se espelho parabólico em que as ondas eletromagnéticas são refletidas e passam pelo
foco desse espelho onde existe um cano metálico em que circula água.
II. Usam-se chapas metálicas pretas expostas às ondas eletromagnéticas em que a energia é
absorvida e transferida para a água que circula em canos metálicos soldados a essas placas.
III. Usam-se dispositivos mecânicos que agitam as moléculas de água com pás para ganharem
velocidade.
Está(ão) correta(s):
a) apenas I.
b) apenas I e II.
c) apenas III.
d) apenas II e III.
e) I, II e III.
16.
Quais são os processos de propagação de calor relacionados à fala de cada personagem?
a) Convecção e condução.
b) Convecção e irradiação.
c) Condução e convecção.
d) Irradiação e convecção.
e) Irradiação e condução.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
No anúncio promocional de um ferro de passar roupas a vapor, é explicado que, em
funcionamento, o aparelho borrifa constantemente 20 g de vapor de água a cada minuto, o que
torna mais fácil o ato de passar roupas. Além dessa explicação, o anúncio informa que a
potência do aparelho é de 1 440 W e que sua tensão de funcionamento é de 110 V.
17.
Da energia utilizada pelo ferro de passar roupas, uma parte é empregada na
transformação constante de água líquida em vapor de água. A potência dissipada pelo ferro
para essa finalidade é, em watts,
Adote:
• temperatura inicial da água: 25°C
• temperatura de mudança da fase líquida para o vapor: 100°C
• temperatura do vapor de água obtido: 100°C
• calor específico da água: 1 cal/(g °C)
• calor latente de vaporização da água: 540 cal/g
• 1 cal = 4,2 J
a) 861.
b) 463.
c) 205.
d) 180.
e) 105.
18. Uma barra metálica, que está sendo trabalhada por um ferreiro, tem uma massa M = 2,0
kg e está a uma temperatura Ti. O calor específico do metal é cM = 0,10 cal/g °C. Suponha que
o ferreiro mergulhe a barra em um balde contendo 10 litros de água a 20 °C. A temperatura da
água do balde sobe 10 °C com relação à sua temperatura inicial ao chegar ao equilíbrio.
Calcule a temperatura inicial Ti da barra metálica.
Dados: cágua = 1,0 cal/g °C e dágua = 1,0 g/cm3
a) 500 °C
b) 220 °C
c) 200 °C
d) 730 °C
e) 530 °C
19. Um bico de Bunsen consome 1,0 litro de gás combustível por minuto. A combustão de
1,0m3 de gás libera 5000kcal. Sobre o bico de gás, coloca-se um recipiente contendo 2,0 litros
de água a 10°C. Sabendo que para o aquecimento da água se aproveitam 60% do calor
liberado pela combustão do gás e dado o calor específico sensível da água 1 cal/(g.°C) e
massa específica 1g/cm 3, o tempo necessário, em minutos, para levar a água ao ponto de
ebulição, é o seguinte:
a) 35.
b) 40.
c) 55.
d) 60.
e) 90.
20. O gráfico a seguir representa o calor absorvido por unidade de massa, Q/m, em função
das variações de temperatura T para as substâncias ar, água e álcool, que recebem calor em
processos em que a pressão é mantida constante.
(Considere que os valores de calor específico do ar, do álcool e da água são, respectivamente,
1,0 kJ/kg.°C, 2,5 kJ/kg.°C e 4,2 kJ/kg.°C.)
Com base nesses dados, é correto afirmar que as linhas do gráfico identificadas pelas letras X,
Y e Z, representam, respectivamente,
a) o ar, o álcool e a água.
b) o ar, a água e o álcool.
c) a água, o ar e o álcool.
d) a água, o álcool e o ar.
e) o álcool, a água e o ar.
21. Uma amostra de determinada substância com massa 30 g encontra-se inicialmente no
estado liquido, a 60°C. Está representada pelo gráfico abaixo a temperatura dessa substância
em função da quantidade de calor por ela cedida.
Analisando esse gráfico, é correto afirmar que:
a) a temperatura de solidificação da substância é 10°C.
b) o calor específico latente de solidificação é –1,0 cal/g.
c) o calor específico sensível no estado líquido é 1/3 cal/g°C.
d) o calor específico sensível no estado sólido é 1/45 cal/g°C.
e) ao passar do estado líquido a 60°C para o sólido a 10°C a substância perdeu 180 cal.
22. Em um calorímetro são colocados 2,0 kg de água, no estado líquido, a uma temperatura
de 0 °C. A seguir, são adicionados 2,0 kg de gelo, a uma temperatura não especificada. Após
algum tempo, tendo sido atingido o equilíbrio térmico, verifica-se que a temperatura da mistura
é de 0 ºC e que a massa de gelo aumentou em 100 g.
Considere que o calor específico do gelo (c = 2,1 kJ/kg.°C) é a metade do calor específico da
água e que o calor latente de fusão do gelo é de 330 kJ/kg; e desconsidere a capacidade
térmica do calorímetro e a troca de calor com o exterior.
Nessas condições, a temperatura do gelo que foi inicialmente adicionado à água era,
aproximadamente,
a) 0 °C.
b) - 2,6 °C.
c) - 3,9 °C.
d) - 6,1 °C.
e) - 7,9 °C.
23.
O frasco de Dewar é um recipiente construído com o propósito de conservar a
temperatura das substâncias que ali forem colocadas, sejam elas quentes ou frias. O frasco
consiste em um recipiente de paredes duplas espelhadas, com vácuo entre elas e de uma
tampa feita de material isolante. A garrafa térmica que temos em casa é um frasco de Dewar. O
objetivo da garrafa térmica é evitar ao máximo qualquer processo de transmissão de calor
entre a substância e o meio externo.
É CORRETO afirmar que os processos de transmissão de calor são:
a) indução, condução e emissão.
b) indução, convecção e irradiação.
c) condução, convecção e irradiação.
d) condução, emissão e irradiação.
e) emissão, convecção e indução.
24. Chuveiros elétricos possuem uma chave para regulagem da temperatura verão/inverno e
para desligar o chuveiro. Além disso, é possível regular a temperatura da água, abrindo ou
fechando o registro. Abrindo, diminui-se a temperatura e fechando, aumenta-se.
Aumentando-se o fluxo da água há uma redução na sua temperatura, pois:
a) aumenta-se a área da superfície da água dentro do chuveiro, aumentando a perda de calor
por radiação.
b) aumenta-se o calor especifico da água, aumentando a dificuldade com que a massa de água
se aquece no chuveiro.
c) diminui-se a capacidade térmica do conjunto água/chuveiro, diminuindo também a
capacidade do conjunto de se aquecer.
d) diminui-se o contato entre a corrente elétrica do chuveiro e a água, diminuindo também a
sua capacidade de aquecê-la.
e) diminui-se o tempo de contato entre a água e a resistência do chuveiro, diminuindo a
transferência de calor de uma para a outra.
25. Em dias com baixas temperaturas, as pessoas utilizam casacos ou blusas de lã com o
intuito de minimizar a sensação de frio. Fisicamente, esta sensação ocorre pelo fato de o corpo
humano liberar calor, que é a energia transferida de um corpo para outro em virtude da
diferença de temperatura entre eles.
A utilização de vestimenta de lã diminui a sensação de frio, porque:
a) possui a propriedade de gerar calor.
b) é constituída de material denso, o que não permite a entrada do ar frio.
c) diminui a taxa de transferência de calor do corpo humano para o meio externo.
d) tem como principal característica a absorção de calor, facilitando o equilíbrio térmico.
e) está em contato direto com o corpo humano, facilitando a transferência de calor por
condução.
26. Um aquecedor solar consiste essencialmente em uma serpentina de metal, a ser exposta
ao sol, por meio da qual flui água a ser aquecida. A parte inferior da serpentina é soldada a
uma chapa metálica, que é o coletor solar. A forma da serpentina tem a finalidade de aumentar
a área de contato com o coletor e com a própria radiação solar sem aumentar muito o tamanho
do aquecedor. O metal, sendo bom condutor, transmite e energia da radiação solar absorvida
para as paredes internas e, daí, por condução, para a água. A superfície deve ser recoberta
com um material, denominado material seletivo quente, para que absorva o máximo de
radiação solar e emita o mínimo de radiação infravermelha. Os quadros relacionam
propriedades de alguns metais/ligas metálicas utilizados na confecção de aquecedores solares:
Material metálico
Zinco
Aço
cobre
Material seletivo quente
A. Óxido e sulfeto de
níquel e zinco aplicados
sobre zinco
B. Óxido e sulfeto de
níquel e zinco sobre
ferro galvanizado
C. Óxido de cobre em
alumínio anodizado
Condutividade térmica
(W/m K)
116,0
52,9
411,0
Razão entre a absorbância
de radiação solar e a
emitância de radiação
infravermelha
8,45
7,42
7,72
Os aquecedores solares mais eficientes e, portanto, mais atrativos do ponto de vista
econômico, devem ser construídos utilizando como material metálico e material seletivo
quente, respectivamente,
a) aço e material seletivo quente A.
b) aço e material seletivo quente B.
c) cobre e material seletivo quente C.
d) zinco e material seletivo quente B.
e) cobre e material seletivo quente A.
Gabarito:
Resposta
[E]
da
questão
1:
Dados:
Vág  4  80  320 L  mág  320 kg  3,2  105 g; c  4,2 J / g  C;   60 – 20  40C;
  50%  0,5; I r  2,016  108 J / m2  mês.
Calculando a quantidade de calor que deve ser absorvida diariamente:
Q  mág c   3,2  105  4,2  40  Q  53,76  106 J.
A intensidade de radiação absorvida diariamente é:
Iabs 
 I r 0,5  2,016  108

t
30
 Iabs  3,36  106
J
2
m  dia
Calculando a área total das placas:
3,36  106 J / dia  1 m2
53,76  106


A


3,36  106
53,76  106 J / dia  A m2
A  16 m2 .
Resposta
[A]
da
questão
2:
Justifiquemos as incorretas
[I] Correta.
[II] Correta.
[III] Correta.
[IV] Incorreta. A panela de pressão deve ser usada em Lajes, onde a temperatura de ebulição
da água é menor.
Resposta
[B]
da
questão
3:
Calor é energia térmica em trânsito, fluindo do corpo mais quente para o corpo mais frio.
Resposta
[B]
da
questão
4:
[I] Incorreta. Cobertores são usados no inverno porque são de materiais isolantes térmicos,
que impedem a perda de calor para o meio ambiente.
[II] Correta.
[III] Incorreta. As correntes de convecção levam o ar mais quente para cima e o mais frio para
baixo.
Resposta
[B]
da
questão
[I] O tubo metálico é para favorecer a condução do calor para a água.
[II] O tubo em forma serpentina aumenta o comprimento, favorecendo a absorção.
[III] O tubo pintado de preto favorece a absorção.
[IV] A água fria entra por baixo para haver convecção.
[V] O isolamento é para evitar condução.
5:
[VI] O vidro é para evitar a condução para o meio externo.
Resposta
[A]
da
questão
6:
Nas salinas, a água do mar é represada. Exposta ao Sol, essa água evapora, restando o sal.
Resposta
[C]
da
questão
7:
Dados: c  0,4cal / g  C; P  120cal / min; Δt  15 min; Δθ  50C

Q
 Q  P Δt
P 
Δ
t

Q  m c Δθ

 m c Δθ  P Δt  m 
P Δt 120  15


c Δθ 0,4  50
m  90 g.
Resposta
[B]
da
questão
8:
Considerando o sistema termicamente isolado, temos:
Qágua1  Qágua2  0  mquente cágua  30  70   mfria cágua  30  25  
mQuente
mfria

5
1

40 8
Resposta
[B]

mQuente
mfria
 0,125.
da
questão
9:
Dados: Q = - 4.900 cal (calor cedido); m = 0,5 kg = 500 g; c = 0,175 cal/g°C; θ  20C.
Q
4.900
Q  m c Δθ  Δθ 

 Δθ  56  θ  θ0  56 
m c 500  0,175
20  θ0  56  θ0  20  56 
θ0  76 C.
Resposta
[A]
da
questão
10:
Dados: Fórmula do etanol = C2H5OH; Massas molares = C(12g/mol), H(1g/mol), O(16g/mol); m
= 138 g
Calculando a massa molar do etanol:
M = 2(12) + 5(1) + 16 + 1 = 46 g.
O número de mols contido nessa amostra é:
m 148
n 
 n  3.
M 36
Analisando o gráfico, notamos que durante o aquecimento a energia absorvida na forma de
calor sensível (QS) e a correspondente variação de temperatura () são, respectivamente:
QS  35 kcal;   78  (18)  96 C.
Aplicando a equação do calor sensível na forma molar:
Q
35
QS  n cL   cL 

 cL  0,12 kJ / mol  C.
n  3  96 
Ainda do gráfico, a quantidade de calor absorvida durante a vaporização (QV) é:
Q  145  35  110 kJ.
Aplicando a equação do calor latente, também na forma molar:
V
QV  n L V
 LV 
Resposta
[A]
Qv 110

n
3
 LV  36,7 kJ / mol.
da
Qágua  Qcond  m c Δθ  mV L V
Resposta
[E]
da
questão
 m
mV L V
c Δθ

100  540
1 100
11:
 m  540 g.
questão
12:
A superfície externa do corpo está à temperatura maior que a do ar e ambos estão em contato.
Quando o ar está mais seco, seu calor específico sensível é menor, absorvendo mais calor do
corpo por condução. Isso evita que a pessoa sue, fazendo com que a ela se sinta
termicamente mais confortável.
Resposta
[C]
da
questão
13:
O calor é apenas o fluxo de energia térmica que ocorre entre dois corpos que estão a
diferentes temperaturas.
Resposta
[E]
da
questão
14:
Em relação à garrafa pintada de branco, a garrafa pintada de preto comportou-se como um
corpo melhor absorsor durante o aquecimento e melhor emissor durante o resfriamento,
apresentando, portanto, maior taxa de variação de temperatura durante todo o experimento.
Resposta
[B]
da
questão
15:
[I]. Correta.
[II]. Correta.
[III]. Incorreta. A agitação da água por processos mecânicos nada tem a ver com a energia
luminosa vinda do Sol.
Resposta
[E]
da
questão
16:
A propagação da energia do Sol à Terra é por irradiação. As luvas são feitas de materiais
isolantes térmicos (lã, couro etc.) dificultando a condução do calor.
Resposta
[A]
da
questão
17:
Dados: 1 cal = 4,2 J; θ0  25C; θ  100C; c = 1 cal/g°C = 4,2 J/g°C; LV = 540 cal/g = 2.268
J/g; m = 20 g; Δt = 1 min = 60 s.
O calor total fornecido à massa de água é a soma do calor sensível com o calor latente.
Q  Q S  Q L  Q  m c Δθ  m L V  Q  20  4,2 100  25   20  2.268 
Q  51.660 J.
Da expressão da potência térmica:
Q
51.660
P
 P

t
60
P  861 W.
Resposta
[E]
da
questão
18:
Dados:
M  2 kg  2.000 g; Vágua  10 L; dágua  1,0 g / cm3  1.000 g / L; c água  1,0 cal / g °C;
cM  0,10 cal / g  C; Tf  30 °C; água  10 °C.
Considerando que o sistema seja termicamente isolado, temos:
Qágua  Qbarra  0   d V c  água  M cM M  0 
1.000  10  1 10  2.000  0,1 30  Tf   0  500  30  Tf

Tf  530 C.
Resposta
[D]
da
questão
19:
Dados: Va = 2 L  ma = 2.000 g; ca = 1 cal/g°C;   90C.
Calculando a quantidade de calor necessária para aquecer a água:
Qa  ma c a Δθa  2.000 1 90   Qa  180.000 cal  180 kcal.
Essa quantidade representa apenas 60% do calor total liberado pela combustão do gás. A
quantidade total liberada é:
180
Qa  0,6 QT  QT 
 QT  300 kcal.
0,6
Se 1 m3 (1.000 L) de gás libera 5.000 kcal, cada litro libera 5 kcal. Ou seja, são liberados 5 kcal
a cada minuto.
Assim:

5 kcal  1 min


300 kcal  t
t
300
 60 min.
5
Resposta
[A]
da
questão
20:
Da expressão do calor sensível:
Q
Q  m c T  c  m .
T
Essa expressão mostra que, no gráfico apresentado, o calor específico sensível (c) é o
coeficiente angular ou declividade da reta. Assim, à substância de menor calor específico
corresponde a reta de menor declividade. Comparando:
X  ar;
Y  álcool;
Z  água.
Resposta
da
questão
21:
[B]
De fato:
L  calor/massa  30/30  1cal/g
Resposta
[E]
da
questão
22:
O calor liberado por 100 g de água que se solidificaram, foi usado para levar o gelo da
temperatura inicial (T0) até 0 °C, que é a temperatura final da mistura.
Dados:
Massa de gelo solidificada: msol = 100 g = 0,1 kg,
Massa de gelo inicial: Mgelo = 2 kg;
Calor específico latente de solidificação da água: Lsolidif = -330 kJ/kg;
Calor específico sensível do gelo: cgelo = 2,1 kJ/kg.°C.
Desprezando perdas de calor:
Qsolidif  Qgelo  0  msol L solidif  Mgelo c gelo  0  T0  
0,1 330   2  2,1  0  T0  
 33  4,2 T0  0  T0 
33
4,2

T0  7,9 C.
Resposta
[C]
da
questão
23:
A propagação do calor pode ocorrer devido a três processos:
– Condução: dá-se molécula a molécula.
– Convecção: dá-se através das correntes convectivas, que são movimentos de massa fluida
causadas pela diferença de densidades entre as porções do fluido, devido a diferentes
temperaturas. Obviamente, não ocorre nos sólidos.
– Irradiação: dá-se através de ondas eletromagnéticas. É o único processo que ocorre no
vácuo.
Resposta
[E]
da
questão
24:
Aumentando-se o fluxo, aumenta-se a velocidade da água, diminuindo o tempo de contato
entre a água e o resistor do chuveiro, havendo menor transferência de calor do resistor para a
água, que sai à menor temperatura.
Comentário: o objeto instalado no chuveiro para dissipar calor chama-se resistor. Resistência
é grandeza física que mede a “dificuldade” que o resistor oferece à passagem das partículas
portadoras de carga, no caso, elétrons.
Resposta
[C]
da
questão
25:
A lã é um isolante térmico dificultando o fluxo de calor do corpo humano para o ambiente.
Resposta
[E]
da
questão
26:
Da simples análise da tabela, devemos escolher o material de maior condutividade térmica e
maior razão entre absorbância e emitância.
1.
Um mergulhador precisa encher seu tanque de mergulho, cuja capacidade é de
1,42  10 2 m3 , a uma pressão de 140 atm e sob temperatura constante.
O volume de ar, em m 3, necessário para essa operação, à pressão atmosférica de 1 atm, é
aproximadamente igual a:
1
a)
4
1
b)
2
c) 2
d) 4
2. O trabalho realizado em um ciclo térmico fechado é igual a 100 J e, o calor envolvido nas
trocas térmicas é igual a 1000 J e 900 J, respectivamente, com fontes quente e fria.
A partir da primeira Lei da Termodinâmica, a variação da energia interna nesse ciclo térmico,
em joules, é:
a) 0.
b) 100.
c) 800.
d) 900.
e) 1000.
3. Analise as duas situações:
I. Um processo termodinâmico adiabático em que a energia interna do sistema cai pela
metade.
II. Um processo termodinâmico isovolumétrico em que a energia interna do sistema dobra.
Assinale a alternativa incorreta em relação aos processos termodinâmicos I e II.
a) Para a situação I o fluxo de calor é nulo, e para a situação II o trabalho termodinâmico é
nulo.
b) Para a situação I o fluxo de calor é nulo, e para a situação II o fluxo de calor é igual à
energia interna inicial do sistema.
c) Para a situação I o trabalho termodinâmico é igual à energia interna inicial do sistema, e para
a situação II o fluxo de calor é igual à energia interna final do sistema.
d) Para a situação I o trabalho termodinâmico é a metade da energia interna inicial do sistema,
e para a situação II o trabalho termodinâmico é nulo.
e) Para ambas situações, a variação da energia interna do sistema é igual ao fluxo de calor
menos o trabalho termodinâmico.
4. Numa turbina, o vapor de água é admitido a 800K e é expulso a 400K. Se o rendimento real
dessa turbina é 80% do seu rendimento ideal ou limite, fornecendo-se 100kJ de calor à turbina
ela poderá realizar um trabalho igual a:
a) 80kJ
b) 60kJ
c) 40kJ
d) 20kJ
e) 10kJ
5.
Pode-se associar a segunda lei da Termodinâmica a um princípio de degradação da
energia.
Assinale a alternativa que melhor justifica esta associação.
a) A energia se conserva sempre.
b) O calor não flui espontaneamente de um corpo quente para outro frio.
c) Uma máquina térmica operando em ciclo converte integralmente trabalho em calor.
d) Todo sistema tende naturalmente para o estado de equilíbrio.
e) É impossível converter calor totalmente em trabalho.
6. Considere um gás ideal que passa por dois estados, através de um processo isotérmico
reversível. Sobre a pressão P e o volume V desse gás, ao longo desse processo, é correto
afirmar-se que:
a) PV é crescente de um estado para outro.
b) PV é constante.
c) PV é decrescente de um estado para outro.
d) PV é inversamente proporcional à temperatura do gás.
7. Considere que num recipiente cilíndrico com êmbolo móvel existem 2 mols de moléculas de
um gás A à temperatura inicial de 200 K. Este gás é aquecido até a temperatura de 400 K
numa transformação isobárica. Durante este aquecimento ocorre uma reação química e cada
molécula do gás A se transforma em duas moléculas de um gás B.
Com base nesses dados e nos conceitos de termodinâmica, é correto afirmar que o volume
final do recipiente na temperatura de 400 K é:
a) 3 vezes menor que o valor do volume inicial.
b) de valor igual ao volume inicial.
c) 2 vezes maior que o valor do volume inicial.
d) 3 vezes maior que o valor do volume inicial.
e) 4 vezes maior que o valor do volume inicial.
8. Seja um recipiente metálico fechado e contendo ar comprimido em seu interior. Considere
desprezíveis as deformações no recipiente durante o experimento descrito a seguir: a
temperatura do ar comprimido é aumentada de 24 °C para 40 °C. Sobre esse gás, é correto
afirmar-se que:
a) sua pressão permanece constante, pois já se trata de ar comprimido.
b) sua pressão aumenta.
c) sua energia interna diminui, conforme prevê a lei dos gases ideais.
d) sua energia interna permanece constante, pois o recipiente não muda de volume e não há
trabalho realizado pelo sistema.
9. Um sistema fechado, contendo um gás ideal, sofre um processo termodinâmico isobárico,
provocando mudança de temperatura de 200°C para 400°C. Assinale a alternativa que
representa a razão aproximada entre o volume final e o inicial do gás ideal.
a) 1,5
b) 0,5
c) 1,4
d) 2,0
e) 1,0
10. A variação da energia interna de um gás perfeito em uma transformação isobárica foi igual
a 1200 J. Se o gás ficou submetido a uma pressão de 50 N/m 2 e a quantidade de energia que
recebeu do ambiente foi igual a 2000 J, então, a variação de volume sofrido pelo gás durante o
processo foi:
a) 10 m3.
b) 12 m3.
c) 14 m3.
d) 16 m3.
11. Um projeto propõe a construção de três máquinas térmicas, M1, M2 e M3, que devem
operar entre as temperaturas de 250 K e 500 K, ou seja, que tenham rendimento ideal igual a
50%. Em cada ciclo de funcionamento, o calor absorvido por todas é o mesmo: Q = 20 kJ, mas
espera-se que cada uma delas realize o trabalho W mostrado na tabela abaixo.
Máquina
M1
M2
M3
W
20 kJ
12 kJ
8 kJ
De acordo com a segunda lei da termodinâmica, verifica-se que somente é possível a
construção da(s) máquina(s):
a) M1.
b) M2.
c) M3.
d) M1 e M2.
e) M2 e M3.
12. Uma amostra de gás ideal evolui de um estado A para um estado B, através de um
processo, em que a pressão P e o volume V variam conforme o gráfico abaixo.
Considere as seguintes afirmações sobre esse processo.
I. A temperatura do gás diminuiu.
II. O gás realizou trabalho positivo.
III. Este processo é adiabático.
Quais estão corretas?
a) Apenas I.
b) Apenas II.
c) Apenas III.
d) Apenas I e III.
e) I, II e III.
13. Diferentemente da dinâmica newtoniana, que não distingue passado e futuro, a direção
temporal tem papel marcante no nosso dia. Assim, por exemplo, ao aquecer uma parte de um
corpo macroscópico e o isolarmos termicamente, a temperatura deste se torna gradualmente
uniforme, jamais se observando o contrário, o que indica a direcionalidade do tempo. Diz-se
então que os processos macroscópicos são irreversíveis, evoluem do passado para o futuro e
exibem o que o famoso cosmólogo Sir Arthur Eddington denominou de seta do tempo. A lei
física que melhor traduz o tema do texto é:
a) a segunda lei de Newton.
b) a lei de conservação da energia.
c) a segunda lei da termodinâmica.
d) a lei zero da termodinâmica.
e) a lei de conservação da quantidade de movimento.
14. Segundo o documento atual da FIFA “Regras do Jogo”, no qual estão estabelecidos os
parâmetros oficiais aos quais devem atender o campo, os equipamentos e os acessórios para
a prática do futebol, a bola oficial deve ter pressão entre 0,6 e 1,1 atm ao nível do mar, peso
entre 410 e 450 g e circunferência entre 68 e 70 cm. Um dia antes de uma partida oficial de
futebol, quando a temperatura era de 32°C, cinco bolas, identificadas pelas letras A, B, C, D e
E, de mesma marca e novas foram calibradas conforme mostrado na tabela abaixo:
Bola
A
B
C
D
E
Pressão (atm)
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
No dia seguinte e na hora do jogo, as cinco bolas foram levadas para o campo. Considerando
que a temperatura ambiente na hora do jogo era de 13°C e supondo que o volume e a
circunferência das bolas tenham se mantido constantes, assinale a alternativa que apresenta
corretamente as bolas que atendem ao documento da FIFA para a realização do jogo.
a) A e E apenas.
b) B e D apenas.
c) A, D e E apenas.
d) B, C, D e E apenas.
e) A, B, C, D e E.
15.
Em um laboratório, um estudante realiza alguns experimentos com um gás perfeito.
Inicialmente o gás está a uma temperatura de 27 C; em seguida, ele sofre uma expansão
isobárica que torna o seu volume cinco vezes maior. Imediatamente após, o gás sofre uma
transformação isocórica e sua pressão cai a um sexto do seu valor inicial. O valor final da
temperatura do gás passa a ser de:
a) 327 °C
b) 250 °C
c) 27 °C
d) –23 °C
e) –72 °C
16. Pressão parcial é a pressão que um gás pertencente a uma mistura teria se o mesmo gás
ocupasse sozinho todo o volume disponível. Na temperatura ambiente, quando a umidade
relativa do ar é de 100%, a pressão parcial de vapor de água vale 3,0  103 Pa. Nesta situação,
qual seria a porcentagem de moléculas de água no ar?
Dados: a pressão atmosférica vale 1,0  105 Pa; considere que o ar se comporta como um gás
ideal.
a) 100%.
b) 97%.
c) 33%.
d) 3%.
17. Um motor de avião com funcionamento a querosene apresenta o seguinte diagrama por
ciclo.
A energia, que faz a máquina funcionar, provém da queima do combustível e possui um valor
igual a 6,0  104 J/kg. A quantidade de querosene consumida em cada ciclo, em kg, é:
a) 0,070.
b) 0,20.
c) 5,0.
d) 7,5.
e) 15.
18. A figura a seguir apresenta um diagrama p x V que ilustra um ciclo termodinâmico de um
gás ideal. Este ciclo, com a realização de trabalho de 750 J, ocorre em três processos
sucessivos.
No processo AB, o sistema sofre um aumento de pressão mantendo o volume constante; no
processo BC, o sistema se expande mantendo a temperatura constante e diminuindo a
pressão; e, finalmente, no processo CA, o sistema retorna ao estado inicial sem variar a
pressão.
O trabalho realizado no processo BC e a relação entre as temperaturas T A e TB são,
respectivamente,
a) 1310 J e TA = TB/8.
b) 1310 J e TA = 8TB.
c) 560 J e TA = TB/8.
d) 190 J e TA = TB/8.
e) 190 J e TA = 8TB.
19.
Uma amostra de um gás ideal se expande duplicando o seu volume durante uma
transformação isobárica e adiabática. Considerando que a pressão experimentada pelo gás é
5  106 Pa e seu volume inicial 2  105 m3 , podemos afirmar:
a) O calor absorvido pelo gás durante o processo é de 25 cal.
b) O trabalho efetuado pelo gás durante sua expansão é de 100 cal.
c) A variação de energia interna do gás é de –100 J.
d) A temperatura do gás se mantém constante.
e) Nenhuma das anteriores.
20.
Com relação às máquinas térmicas e a Segunda Lei da Termodinâmica, analise as
proposições a seguir.
I. Máquinas térmicas são dispositivos usados para converter energia mecânica em energia
térmica com consequente realização de trabalho.
II. O enunciado da Segunda Lei da Termodinâmica, proposto por Clausius, afirma que o calor
não passa espontaneamente de um corpo frio para um corpo mais quente, a não ser forçado
por um agente externo como é o caso do refrigerador.
III. É possível construir uma máquina térmica que, operando em transformações cíclicas, tenha
como único efeito transformar completamente em trabalho a energia térmica de uma fonte
quente.
IV. Nenhuma máquina térmica operando entre duas temperaturas fixadas pode ter rendimento
maior que a máquina ideal de Carnot, operando entre essas mesmas temperaturas.
São corretas apenas:
a) I e II
b) II e III
c) I, III e IV
d) II e IV
21.
Um técnico de manutenção de máquinas pôs para funcionar um motor térmico que
executa 20 ciclos por segundo. Considerando-se que, em cada ciclo, o motor retira uma
quantidade de calor de 1200 J de uma fonte quente e cede 800 J a uma fonte fria, é correto
afirmar que o rendimento de cada ciclo é:
a) 13,3%
b) 23,3%
c) 33,3%
d) 43,3%
e) 53,3%
22. Você já se perguntou como funciona a geladeira? De que maneira ela consegue diminuir a
temperatura dos alimentos? Pelo menos sabe, do ponto de vista físico, explicar o que
acontece? A geladeira é uma máquina térmica fria, que transforma trabalho em calor. Como
máquina térmica, ela respeita um ciclo de transformações (duas isobáricas e duas adiabáticas),
como mostra a figura abaixo.
Identifique em qual transformação a temperatura do gás atinge o seu menor valor. Assinale a
alternativa CORRETA.
a) Transformação IV – expansão isobárica.
b) Transformação I – compressão adiabática.
c) Transformação II – compressão isobárica.
d) Transformação III – expansão adiabática.
e) Transformação III – compressão adiabática.
23. Para um gás ideal ou perfeito temos que:
a) as suas moléculas não exercem força uma sobre as outras, exceto quando colidem.
b) as suas moléculas têm dimensões consideráveis em comparação com os espaços vazios
entre elas.
c) mantido o seu volume constante, a sua pressão e a sua temperatura absoluta são
inversamente proporcionais.
d) a sua pressão e o seu volume, quando mantida a temperatura constante, são diretamente
proporcionais.
e) sob pressão constante, o seu volume e a sua temperatura absoluta são inversamente
proporcionais.
24. Um frasco para medicamento com capacidade de 50 mL, contém 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
à pressão inicial,
a) 60% maior.
b) 40% maior.
c) 60% menor.
d) 40% menor.
e) 25% menor.
25. Considere os processos termodinâmicos isobárico, isotérmico, isocórico e adiabático em
um gás ideal. É correto afirmar que, nos processos:
a) isotérmicos, a densidade do gás permanece constante.
b) isocóricos, a pressão diminui e a temperatura aumenta.
c) adiabáticos, ocorrem trocas de calor com o meio exterior.
d) isobáricos, a razão entre volume e temperatura é constante.
e) isobáricos, a pressão é proporcional ao volume.
26. Aumentar a eficiência na queima de combustível dos motores à combustão e reduzir suas
emissões de poluentes são a meta de qualquer fabricante de motores. É também o foco de
uma pesquisa brasileira que envolve experimentos com plasma, o quarto estado da matéria e
que está presente no processo de ignição. A interação da faísca emitida pela vela de ignição
com as moléculas de combustível gera o plasma que provoca a explosão liberadora de energia
que, por sua vez, faz o motor funcionar.
No entanto, a busca da eficiência referenciada no texto apresenta como fator limitante:
a) o tipo de combustível, fóssil, que utilizam. Sendo um insumo não renovável, em algum
momento estará esgotado.
b) um dos princípios da termodinâmica, segundo o qual o rendimento de uma máquina térmica
nunca atinge o ideal.
c) o funcionamento cíclico de todo os motores. A repetição contínua dos movimentos exige que
parte da energia seja transferida ao próximo ciclo.
d) as forças de atrito inevitável entre as peças. Tais forças provocam desgastes contínuos que
com o tempo levam qualquer material à fadiga e ruptura.
e) a temperatura em que eles trabalham. Para atingir o plasma, é necessária uma temperatura
maior que a de fusão do aço com que se fazem os motores.
Gabarito:
Resposta
[C]
da
questão
1:
Considerando o processo isotérmico e comportamento de gás perfeito para o ar, da equação
geral dos gases:
p V p0 V0

 140  1,42  102  1 V2  V2  198  10 2 m3 
T
T0
V2  2 m3 .
Resposta
[A]
da
questão
2:
Em qualquer ciclo, o gás sempre volta ao estado inicial, à mesma temperatura (ΔT  0). Como
a variação da energia interna (ΔU) é diretamente proporcional à variação de temperatura (ΔT)
pela expressão ΔU 
Resposta
[C]
3
n R ΔT, a variação da energia interna também é nula.
2
da
questão
3:
[I] Num processo termodinâmico adiabático, o calor trocado é nulo (Q  0).
Aplicando a 1ª lei da termodinâmica:
Q  ΔU  W  0  ΔU  W  ΔU  W.
Assim:
- se o gás expande, ele resfria, ou seja, ele consome da própria energia interna (ΔU  0) para
realizar trabalho (W  0);
- se o gás sofre compressão, ele aquece, ou seja, se recebe trabalho (W  0), ele absorve
essa energia, aumentando sua energia interna (ΔU  0);
- se a energia a energia interna cai pela metade, temos:
U
U i
ΔU   W  Uf  Ui   W  i  Ui   W  W 
.
2
2
[II] Num processo termodinâmico isotérmico, a variação da energia interna é nula (ΔU  0).
Aplicando a 1ª lei da termodinâmica:
Q  ΔU  W  Q  0  W  Q  W.
Assim:
- se o gás recebe calor, ele expande, ou seja, ele utiliza o calor recebido (Q  0) para realizar
trabalho (W  0);
- se o gás perde calor, ele é comprimido, ou seja, se recebe trabalho (W  0), ele perde essa
energia para o meio na forma de calor (ΔU  0).
Resposta
[C]
da
O rendimento ideal é aquele dado pelo ciclo de Carnot:
questão
4:
ηi  1 
Tfria
400
 1
 ni  0,5.
Tquente
800
ηr  0,8 ηi  0,8  0,5   ηr  0,4.
W
W
ηr 
 0,4 
 W  40 kJ.
Q
100
Resposta
[E]
da
questão
5:
Observação: nessa alternativa [E] o enunciado deveria especificar que se trata de uma
transformação cíclica, pois numa expansão isotérmica o calor é transformado totalmente em
trabalho.
A segunda lei da Termodinâmica afirma que:
É impossível uma máquina térmica operar em ciclo, com rendimento de 100%, transformando
integralmente em trabalho o calor recebido da fonte quente. Há sempre uma parcela desse
calor rejeitado para a fonte fria.
Resposta
[B]
da
questão
6:
Se o processo é isotérmico, a temperatura é constante. Da equação de Clapeyron:
PV
nR T

P V  cons tan te.

constante
Resposta
[E]
da
questão
7:
Dados: T1 = 200 K; T2 = 400 K; n1 = 2 mols; n2 = 2 n1 = 4 mols.
Da equação geral dos gases:
p1 V1 p2 V2
V1
V2




V2  4 V1 .
n1 T1
n2 T2
2  200  4  400 
Resposta
[B]
da
questão
8:
Como as deformações nas paredes do recipiente são desprezíveis, o volume é constante.
Considerando comportamento de gás ideal, da lei geral dos gases:
p1 V p2 V
T

 p2  p1 2 .
T1
T2
T1
T2  T1 
p2  p1.
Resposta
[C]
da
questão
Dados: T1 = 200 °C = 473 K; T2 = 400 °C = 673 K.
Como a transformação é isobárica, aplicando a lei geral dos gases, vem:
V1 V2

T1 T2

V1
V
 2
473 673

V2 673

V1 473

V2
 1,4.
V1
9:
Resposta
[D]
da
questão
10:
Dados: Q = 2.000 J; ΔU  1.200J; p = 50 N/m2.
Usando a 1ª Lei da Termodinâmica:
ΔU  Q  W  1.200  2.000  W  W  800  p ΔV  800  50 ΔV  800 
ΔV  16 m3 .
Resposta
[C]
da
questão
11:
O rendimento de uma máquina térmica é a razão entre o trabalho realizado e o calor recebido.
O trabalho máximo que cada uma das máquinas pode realizar é:
η
Wmáx
Q
 Wmáx  η Q  0,5  20  Wmáx  10 J.
Somente é possível a construção da Máquina 3.
Resposta
[A]
da
questão
12:
Analisando cada uma das afirmações:
[I] Correta.
Aplicando a lei geral dos gases:
PA VA
TA

PB VB
TB

P0 3 V0
TA

2 P0 V0
TB
 TB 
2
TA .
3
A temperatura diminuiu.
[II] Incorreta.
Como houve uma compressão, o gás realizou trabalho negativo. Calculando esse trabalho, que
é, numericamente, igual á “Área” entre A e B e o eixo do volume.
WAB 
2 P0  P0
 V0  3 V0
2

 WAB  3 P0 V0 .
[III] Incorreta.
O gás sofreu compressão e resfriamento, logo ele perdeu calor, não sendo, portanto, um
processo adiabático. Calculando essa quantidade de calor:


3
3
Δ PV   W  Q 
2 P0 V0  3 P0 V0  3 P0 V0 
2
2
3
9
Q   P0 V0  3 P0 V0  Q 
P0 V0 .
2
2
Q  ΔU  W  Q 
Resposta
[C]
da
questão
13:
Do texto da questão: “ao aquecer uma parte de um corpo macroscópico e o isolarmos
termicamente, a temperatura deste se torna gradualmente uniforme, jamais se observando o
contrário, o que indica a direcionalidade do tempo”.
O texto se refere à entropia de um sistema, ou melhor, ao aumento da entropia dos sistemas
termodinâmicos, o que é demonstrado pela segunda lei da termodinâmica que nos diz: nunca
será observado, com o passar do tempo, um acúmulo de energia térmica em apenas um ponto
do corpo. Dessa forma, distribuir uniformemente a temperatura de um sistema isolado é um
processo irreversível, pois ocorre espontaneamente, ao contrário do acúmulo de energia, que
precisa ser um processo “forçado”, ou seja, requer a atuação de uma fonte de energia externa
ao sistema para ocorrer.
Resposta
[D]
da
questão
14:
Comentário: Quando uma bola está totalmente murcha a pressão do ar no seu interior é igual
à pressão atmosférica. Quando enchemos a bola, a indicação do medidor (manômetro) dá a
pressão do ar no seu interior acima da pressão atmosférica. Assim, quando se diz que a bola
foi calibrada com pressão de 0,6 atm, na verdade, o ar no interior da bola está sob pressão de
1 atm+ 0,6 atm =1,6 atm.
Dados: T0  32 C  273 K; T  13 C  286 K.
Supondo que o ar no interior das bolas comporte-se como gás perfeito, temos:
p0
p
T
286

 p
p0  p 
p0 .
T
T0
T0
305
Aplicando essa expressão a cada um dos valores da tabela dada:
286
pA 
0,6  p A  0,56 atm.
305
286
pB 
0,7  pB  0,67 atm.
305
286
pC 
0,8  pC  0,75 atm.
305
286
pD 
0,9  pD  0,84 atm.
305
286
pE 
1,0  pE  0,93 atm.
305
Os cálculos mostram que somente as bolas B, C, D e E satisfazem as condições impostas.
Resposta
[D]
da
questão
1ª transformação gasosa: isobárica (pressão constante), indo do estado “i” para o estado “f”.
Pi  Pf
Ti  27C  300K
Vf  5.Vi (volume cinco vezes maior)
Da equação geral dos gases perfeitos, temos:
P.V
P .V
i i
 f f
Ti
Tf
Como Pi  Pf :
P.V
P .V
V V
i i
 f f  i  f
Ti
Tf
Ti Tf
15:
Substituindo os valores:
Vi
5.Vi

 Tf  1500K
300
Tf
2ª transformação gasosa: isocórica (volume constante), indo do estado “f” para o estado “x”.
Vf  Vx
Tf  1500K
P
Px  f (sua pressão cai a um sexto do seu valor inicial)
6
Da equação geral dos gases perfeitos, temos:
Pf .Vf Px .Vx

Tf
Tx
Como Vf  Vx :
Pf .Vf Px .Vx
P
P

 f  x
Tf
Tx
Tf Tx
Substituindo os valores:
Pf
Pf
 6  Tx  250K
1500 Tx
Tx  250K  20C
Analisando as alternativas:
Tx  23C
Resposta
[D]
r
PP
PT
3.103

3
100.10

da
questão
16:
da
questão
17:
3
100
r  3%
Resposta
[B]
A análise do diagrama dado permite concluir que a energia total (E) liberada na queima do
combustível é
E  4.000  8.000  12.000  E  1,2  10 4 J.
Como a queima de 1 kg de querosene libera 6  10 4 J, temos a massa m desse combustível
consumido em cada ciclo é:
6  104 J  1 kg


4

1,2  10 J  m kg
m
1,2  104
6  104
Resposta
[A]
 m  0,2 kg.
da
questão
18:
Dados: Wciclo = 750 J; pA = pC = 80 N/m2; pB = 640 N/m2; VA = VB = 1 m3; VC = 8 m3.
O trabalho realizado (W) no ciclo é igual ao somatório dos trabalhos nas transformações
parciais. O trabalho na transformação AB é nulo, pois ela é isométrica.
WBC  WCA  WAB  Wciclo  WBC  p A  VA  VC   0  750 
WBC  80 1  8   750  WBC  750  560 
WBC  1.310 J.
Como a transformação AB é isométrica, da lei geral dos gases:
p A pB
T
p
TA
80
1

 A  A 



TA TB
TB pB
TB 640 8
T
TA  B .
8
Resposta
[C]
da
questão
19:
Dados: Q = 0 (adiabática); p  5  106 Pa; V0  2  105 m3 ; V = 2V0.
Da primeira lei da termodinâmica:
ΔU  Q  τ  ΔU  0  p ΔV
 ΔU  p  V  V0  
ΔU  p  2V0  V0   ΔU  p V0  5  106  2  10 5
ΔU  100 J.
Resposta
[D]
da

questão
20:
I. Falsa. Máquinas térmicas são dispositivos usados para converter energia térmica em energia
mecânica com consequente realização de trabalho.
II. Verdadeira. Idem enunciado.
III. Falsa. De acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, nenhuma máquina térmica,
operando em ciclos, pode retirar calor de uma fonte e transformá-lo integralmente em trabalho.
IV. Verdadeira. Idem enunciado.
Resposta
[C]
da
questão
21:
Dados: f = 20 Hz; Etotal = 1.200 J; Edissipada = 800 J.
A cada ciclo (período), a energia útil é dada pela diferença entre a energia total e a dissipada.
ΔEútil  ΔEtotal  ΔEdissipada  1.200  800  400 J.
O rendimento () é dado pela razão entre a energia útil e a total, para um mesmo intervalo de
tempo.
Assim, a cada período:
ΔEútil
400
1
η


 η  33,3%.
ΔEtotal 1200 3
Resposta
[D]
da
questão
22:
Da equação de Clapeyron:
p V n R T  T
p V
.
nR
Essa expressão nos mostra que a temperatura é diretamente proporcional ao produto
pressãoVolume. O gráfico nos mostra que o mínimo valor desse produto é no final da
transformação III, portanto, esse é ponto em que a temperatura atinge o menor valor.
Resposta
[A]
da
questão
23:
Como as moléculas são neutras não há interação elétrica. Portanto, só poderá haver interação
por contato.
Resposta
[D]
da
questão
24:
O volume inicial (V0) de ar no frasco é:
V0  50  35  V0  15 mL.
Como foram retirados 10 mL de líquido e as paredes do frasco não murcharam, como indica a
figura, o volume (V) ocupado pelo ar passa a ser:
V  15  10  V  25 mL.
Sendo constante a temperatura, e p e p0 as respectivas pressões final e inicial do ar, aplicando
a Lei Geral dos Gases:
p V  p0 V0  p  25   p0 15   p 
15
p0  p  0,6 p0 
25
p  60% p0 .
Então, a pressão final é 40% menor, em relação à pressão inicial.
Resposta
[D]
da
questão
25:
questão
26:
Num processo isobárico, a pressão é constante.
Da Equação Geral dos Gases:
p V1 p V2
V1 V2



 k (constante).
T1
T2
T1 T2
Resposta
[B]
da
A segunda lei da Termodinâmica afirma: “É impossível uma máquina Térmica, operando em
ciclos, transformar integralmente calor em trabalho”.
Em termos de cálculo, ela pode ser traduzida pela expressão do ciclo de Carnot, que dá o
máximo rendimento (η) possível para uma máquina térmica operando em ciclos entre uma
fonte quente e uma fonte fria, respectivamente, a temperaturas absolutas T1 e T2:
T
η  1 2 .
T1
Para transformar integralmente calor em trabalho, o rendimento teria que ser igual η  1.
Nesse caso:
T2
T2

 0  T2  0 K.
T1
T1
Ou seja, temperatura da fonte fria deveria ser zero absoluto, o que é um absurdo.
1  1