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CENTRO EDUCACIONAL SIGMA ::
2.2
FÍSICA
[ lista extra ] 4º período ::
outubro de 2009
Considere, caso necessário, as seguintes aproximações:
P calor específico sensível da água: 1,0 cal/g·ºC;
P calor específico sensível do gelo: 0,5 cal/g·ºC
P calor específico latente de fusão do gelo: 80 cal/g;
P calor específico latente de vaporização da água: 540 cal/g;
P densidade da água: 1,0 kg/L;
P calor específico latente de sublimação do “gelo seco” igual a
134 cal/g;
P calor específico sensível do vapor de “gelo seco” igual a
0,20 cal/g;
QUESTÃO 4
Calcule o coeficiente de dilatação linear de um metal,
sabendo que sua densidade mede 2,50 g/cm3 a 180 °C e
2,55 g/cm3 a 20 °C.
QUESTÃO 5
Um corpo de massa 0,05 kg e capacidade térmica igual a
20 cal/g está sendo simultaneamente aquecido por duas fontes
térmicas de potência constante. A primeira fonte térmica tem
capacidade de fornecer 120 cal/min, mas o corpo absorve
apenas 50% da energia total proveniente dela. O gráfico a
seguir retrata como a temperatura do corpo varia em função
do tempo de aquecimento devido à ação simultânea das duas
fontes térmicas.
P constante universal dos gases: R = 8 J/mol·K;
θ (°C)
P campo gravitacional na superfície da Terra: g = 10 m/s².
QUESTÃO 1
Um bloco, que não se dilata, flutua em um líquido a 0°C, com
80% de seu volume submerso. Quando a temperatura do
líquido é elevada para 100 °C, o bloco fica totalmente
submerso com sua superfície superior coincidindo com o nível
do líquido. Determine o coeficiente de dilatação do líquido.
QUESTÃO 2
Num recipiente, de coeficiente de dilatação volumétrica igual
a 8/15 . 10-4 °C-1, está contido 2/3 de certo líquido, cujo
coeficiente de dilatação volumétrica é o triplo do coeficiente
de dilatação volumétrica do recipiente. Quando este conjunto
foi aquecido, extravasou uma quantidade de líquido
equivalente a 20% do volume inicial do recipiente. Calcule
qual foi a variação de temperatura sofrida pelo conjunto.
QUESTÃO 3
Em dois termômetros distintos, a escala termométrica
utilizada é a Celsius, porém um deles está com defeito.
Enquanto o termômetro A assinala 74°A, o termômetro B
assinala 70°C e quando o termômetro A assinala 22°A, o
termômetro B assinala 20°C . Apesar disso, ambos possuem
uma temperatura em que o valor medido é idêntico. Calcule
este valor na escala Kelvin.
40
20
0
10
t(s)
Determine, em cal/s, a potência total da segunda fonte térmica
considerando que apenas 80% da energia fornecida por ela é
utilizada para aquecimento do corpo.
QUESTÃO 6
O gás carbônico solidificado é chamado gelo seco devido ao
fato de passar diretamente à fase gasosa, quando sob pressão
atmosférica e à temperatura ambiente. Considere um cubo de
0,10 kg de gelo seco, a –78 ºC, e um bloco de gelo comum de
1,0 kg a –10 ºC, colocados em um recipiente de capacidade
térmica desprezível. Admitindo não existir nenhuma troca de
calor com o ambiente, determine a temperatura de equilíbrio
térmico.
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QUESTÃO 7
Uma caixa cúbica de aresta 80 cm permite a troca de calor
com o meio externo por apenas uma de suas faces laterais. As
paredes da caixa têm espessura de 30 mm. Dentro da caixa é
colocada uma pedra de gelo de 500 g, inicialmente a –10 °C,
que leva 1,5 h para fundir-se completamente, devido
exclusivamente à troca de calor com o meio externo pela
mencionada parede lateral. Admitindo que apenas 80% da
energia térmica transferida para o interior da caixa seja
utilizada para realizar o processo descrito, determine, para
essas condições, em K, a temperatura do ambiente externo.
Considere, caso necessário, a condutividade térmica do
material da caixa igual a 40 J/(s·m· °C).
QUESTÃO 13
Considere as seguintes afirmações, referentes ao estudo da
Termodinâmica:
I. Em uma compressão isobárica, o gás cede calor ao
meio externo.
II. Em uma expansão adabática, a temperatura do gás
aumenta.
III. Em uma transformação isocórica, quando o gás recebe
calor do meio externo, sua temperatura aumenta.Entre
essas afirmações, há pelo menos uma errada.
Escolha uma que julgou ser errada e justifique por que
assim a julgou.
QUESTÃO 8
Responda, resumidamente, a seguinte pergunta: “É possível
variar (aumentar ou diminuir) a temperatura de uma mesma
quantidade de gás sem fornecer a esta calor? Justifique sua
resposta utilizando argumentos físicos diretos
A Termodinâmica estuda processos mediante os quais calor e
trabalho se interconvertem e como essas grandezas afetam a energia
interna de um sistema.
QUESTÃO 14
5
P (10 Pa)
O diagrama pressão versus volume (P × V) abaixo descreve
uma amostra de gás ideal passando por uma transformação
cíclica.
Situação para as questões 9 e 10.
A
Um cilindro de eixo vertical e área de secção reta igual a
500 cm2, é vedado em sua parte superior por um êmbolo de massa m
que pode deslizar sem atrito por este cilindro. Dentro do cilindro há
0,50 mol de um certo gás ideal. O sistema está em equilíbrio a uma
temperatura de 300 K e a altura do êmbulo em relação a base do
cilindro é de 200 mm.
2,0
QUESTÃO 9
Calcule, em unidade CGS, a massa m do êmbolo.
QUESTÃO 10
Calcule, em unidade SI, o trabalho realizado pelo gás quando
sua temperatura é elevada lentamente até 420 K.
B
4,0
D
1,5
C
4,0
– 6 3
V (10 m )
Considere as seguintes afirmações, referentes ao diagrama
acima:
I. O estado em que a temperatura do gás se apresenta mais
alta é o indicado por B.
II. O trabalho realizado pelo gás no processo AB vale 1,0
joule.
Situação para as questões 11 e 12.
Dois mols de um gás ideal e monoatômico estão a uma
temperatura de 300 K e a uma pressão de 300 N/m2. O gás é aquecido
isobaricamente até que seu volume quadruplique.
QUESTÃO 11
Calcule, em unidade SI, a variação da energia interna sofrida
por essa amostra de gás.
QUESTÃO 12
Calcule, em unidade SI, a quantidade de calor trocado entre o
o gás e o ambiente na situação descrita.
III. A quantidade de calor total envolvida na transformação
ABCDA (um ciclo completo), é de 0,5 joule.
IV. Na transformação DA, o gás fornece ao meio externo
uma quantidade de calor que é exatamente igual à
variação da energia interna do gás, uma vez que o
trabalho realizado nesse processo é nulo.
Dentre essas afirmações, pelo menos uma está errada. Escolha
uma que julgou ser errada e justifique por que assim a julgou.