GABARITO Física E – Extensivo V. 5 Exercícios 01)D É impossível um dispositivo operando em ciclos converter integralmente calor em trabalho. 02)B A segunda lei também se aplica aos refrigeradores, pois estes também são máquinas térmicas. 03)06 01.Falso. η ≠ 100% 02.Verdadeiro. 04.Verdadeiro. Q = W (isotérmica) 07)22 01.Falso. A energia interna aumenta. 02.Verdadeiro. ∆U = 0 ∴ Q = W 04.Verdadeiro. 08.Falso. ∆U = 0 → t → constante 16.Verdadeiro. 08)A T1 = 300 K Q1 = 100 cal Q2 = 70 cal T2 = ? positivo porque houve uma expansão 08.Falso. Transformações adiabáticas não trocam calor com o meio. 16.Falso. 04)44 01.Falso. Transformação isotérmica. 02.Falso. Transformação isotérmica ∆U = 0 ∴ Q = W 04.Verdadeiro. 08.Verdadeiro. ∆U = Q – W 16.Falso. O motor de combustão interna opera entre duas fontes, portanto é uma máquina térmica. 32.Verdadeiro. 64.Falso. Não existe máquina com rendimento de 100%. 05)14 01.Falso. Mesmo a máquina de Carnot não apresenta rendimento igual a 100%. 02.Verdadeiro. 04.Verdadeiro. T 08.Verdadeiro. η = 1 – 2 T1 16.Falso. Pois η ≠ 100% 06)14 01.Falso. Mesmo para a máquina de Carnot é impossível atingir um rendimento igual a 100%. 280 02.Verdadeiro. η = 1 – ∴ η = 9,67%, em que 310 T1 = 37 oC = 310 K T2 = 7 oC = 280 K 04.Verdadeiro. 08.Verdadeiro. 16.Falso. Viola a 2a lei da termodinâmica. Q1 Q2 = T1 T2 10 0 70 = 3 0 0 T2 T2 = 210 K 09)Q1 = 800 J Q2 = 500 J a)η = 1 – Q2 500 =1– = 0,375 Q1 800 ou η = 37,5 % b)Q1 = W + Q2 800 = W + 500 ∴ W = 300 J por ciclo 20 x ciclo P= W 300 x 20 = = 6000 W = 6 kW t 15 10)Q2 = 1000 kcal Q1 = 1200 kcal Logo: W = 200 kcal x 4,2 = 840 J W 840 J = = 840 W P= t 1s 11)T2 = 127 oC = 400 K T1 =327 oC = 600 K Q1 = 200 J Q2 = 160 J. Logo W = 40 J. c)η = 1 – Física E T2 T1 a)Q1 =W + Q2 200 = W + 160 W = 40 J W 40 b)η = = 0,2 = Q1 200 η = 20% GABARITO η=1– b)Q1 = W + Q2 1000 = W + 500 ∴ W = 500 J 400 η = 0,33 = 33,33% 600 17)C 12)Q1 = 5 . 105J W = 3 . 105 J 18)η = 0,25 T2 = 27 oC = 300 K T1 = ? T η=1– 2 T1 a)Q1 = W + Q2 5 .105 = 3 .105 + Q2 Q2 = 2 . 105 J b)e = Q2 105 = = 0,66 = 67% W 3. 105 300 300 .( −1) ∴ − 0, 75 = − T1 T1 0,25 = 1 – 13)D A transformação é adiabática, mas o trabalho é realizado sobre o gás. T1 = T1 = 127 oC 14)D Q1 = 200 cal Q2 = 120 cal 19)D η=1– Q 1 = 1000 cal Q2 120 =1– Q1 200 Q1 = 1000 cal W=? η=1– η=1– η= Viola a 2a lei da termodinâmica. 20)D η = 0,8 (ciclo de Carnot) T1 = 127 oC = 400 K T2 = –33 oC = 240 K ηreal = ? η=1– T2 T1 T2 T1 η=1– 240 400 300 = 1 – 0,6 = 0,4 500 η = 1 – 0,6 = 0,4 η = 40% 21)C Cargas elétricas em repouso geram campo elétrico. Cargas elétricas em movimento geram campo elétrico e magnético. W W ∴ 0,4 = ∴ W = 400 cal Q1 1000 16) 22)E Inseparabilidade dos polos magnéticos. Q Q 1000 J Q2 a) 1 = 2 ∴ = ∴ Q2 = 500 J T1 T2 800 400 W = 4.186 J 15)D T2 = 300 K T1 = 500 K Máquina Q2 = ? térmica Q 1 = 4.186 J η = 0,4 ∴ η = 40% 300 ∴ T1 = 400 K 0, 75 23)29 01.Verdadeiro. 02.Falso. Sem campo magnético é impossível utilizar uma bússola como forma de orientação. Física E GABARITO 28)D 04.Verdadeiro. N S B2 B1 S N 08.Verdadeiro. 16.Verdadeiro. Até atingir o ponto Curie (temperatura em que o material perde sua magnetização). 32.Falso. Para que a bússola seja magnetizada, precisa ser imersa num campo magnético. 24)Cada ponto de um campo magnético é caracterizado por um único vetor B . Se por um determinado ponto passassem duas linhas de induções diferentes, tería mos nesse ponto dois vetores B diferentes, cada um tangente a cada linha, o que é impossível. 2 Bresultante = B12 + B22 Bresultante = B12 + B22 29) C I) S N 25)No ponto A, pois nessa região as linhas de indução estão mais concentradas. B1 N S 26)A (1) S B1 N B2 B2 Bres II) S B resultante S N B1 N B2 (2) Bres S 27)E N III) tangente às linhas de indução N S B1 N S B2 Física E Bres = B1 + B2 GABARITO 31)D IV) S N N S N 1 volta +1 volta Bres S V) P S N = = N S 32)A Bres= 0 Bresultante O campo mais intenso é na situação III. Bterrestre S N Bímã 30)A S N N S A bússola se orientará tangente ao vetor campo resultante. 33)B 34) a) = N = Bres S S = Bres = N S = N = Bres Física E GABARITO 40) S 2 N 35)C I. Falso. O norte geográfico é aproximadamente o magnético. II. Verdadeiro. III.Verdadeiro. IV.Falso. O sul geográfico é aproximadamente o norte magnético. 36)A 1 NN A 3 P S B1 B3 B2 NN S B4 = B2 = B4 Bresultante S N 4 N S A bússola se orientará tangente ao vetor campo resultante. 41)C Ao cortarmos em b: D 37)C S N NN S S Ao cortarmos em a: NN S NN S 42)C = 38)C 39)C I. Verdadeiro. II. Verdadeiro. III.Verdadeiro. NN desmagnetizada magnetizada 43) (V)Quanto mais próximo dos polos, mais intenso é o campo magnético. (F) Depende do tipo de material. (F) É impossível isolar um polo magnético. Física E GABARITO 44)E 48)A II I Norte N IV III NN S S Equilíbrio estável Fresultante=0 45)C NN S S NN As substâncias diamagnéticas são aquelas cujos ímãs elementares se alinham em sentido oposto ao do campo magnético aplicado sobre elas. 49)C Somente as substâncias ditas ferromagnéticas (ferro) orientam facilmente seus ímãs elementares quando aplicadas sobre elas. 50)B Norte A NN 46) B Norte Sul Atração 51)B Segundo Oersted: "Toda carga elétrica em movimento gera ao seu redor um campo magnético". N 52)B = I. Verdadeiro. II. Verdadeiro. III.Verdadeiro. (substâncias ferromagnéticas) Física E µ o .i B i ∴ = ⇒ 2π.r µ o r 2π A partir do gráfico temos: 10 = 53)E 47)D I. Verdadeiro. II. Falso. Na verdade ambas se atraem: tanto o ímã atrai a peça como a peça atrai o ímã. III.Falso. Mesma justificativa do item anterior. Agora com forças de repulsão. Sul B S A Sul i ∴ i = 20 A 2 i P B 2 µ o .i 4π .10 −7 . 5 = 2πr 2π.0,2 BP = BP = 5 .10–7 T perpendicular ao plano do papel, para dentro. GABARITO 54)B Em cada quadrante perceba os campos gerados por 1 e 2. B B2 B2 B1 B1 i1 B2 B2 Início i2 B1 Fim B1 Perceba que das cinco bússolas a que mais sofre desvio angular (deflexão) é a 5, pois: q O módulo do campo resultante só poderá ser nulo nos quadrantes em que o vetor indução magnética tem sentido oposto. Logo, nos quadrantes III e I. 180 57) i1= 8A 55)B 1 4 cm M S A B N 5 N S B 4 3B N µ o .i 4π .10 −7 . 8 = B1 = = 4 . 10–5 T 2πr 2π .4.10 −2 µ o .i 4π .10 −7 . 7 = B2 = = 7 . 10–5T 2πr 2π .2.10 −2 Bresultante em A = B2 – B1 = 7 . 10–5 – 4 .10–5 Bresultante em A = 3 . 10–5 Tesla N Vetor campo magnético gerado pela corrente. Perceba ainda a representação do vetor em cada bússola. A única que apresenta a correta orientação é a bús­­sola 2. 56)Perceba que no início o campo magnético atuante é o terrestre. Assim, as bússolas apresentariam a seguinte configuração. Norte 2 58)D N O i2 L S i2 = 7A 2 S S Q S B N P i 2 cm 2 Sul Ao colocarmos a corrente elétrica e o seu respectivo campo de atuação, a configuração poderia ser tal que: B2 K L B1 B1 B2 i1 Física E GABARITO Perceba que em K atuam dois campos, porém o fio com a corrente 1 está mais próxima. Logo, seu campo é mais intenso. Assim, o campo resultante em K é perpendicular ao plano do papel saindo. Já em 1 os dois campos são entrando no papel. 61) 2 3 4 5 1 59)A A situação inicialmente apresentada pela bússola só é possível se: B1 B2 y Visão frontal B2 2 1 B2 B1 3 4 i P F1 F2 B2 B1 os campos apresentarem essa configuração. Sendo assim, nas posições: Das 5 posições, a única que conseguirá sofrer deflexão no plano horizontal é a bússola 3. As demais sofreriam possíveis deflexões envolvendo planos verticais e horizontais. Obs.: a corrente teve seu sentido escolhido arbitrariamente. 62)A 60) B2 i 3i P (1) B1 (2) B1 = B2 µ o .i1 2π .r1 = µ o .i2 2π .r2 ⇒ i 3i y = ∴ =3 x y x Física E 5 2 1 GABARITO 63) 65)B ia = 10 A 5 cm P B B 2 1 10 cm i = 10 A 2 µ .i 4π .10 −7. 10 B1 = o 1 = 2πr1 2π . 10 .10 −2 –5 B1 = 2 . 10 T 66) a) 2 µ .i 4π .10 −7.10 B2 = o 2 = 2πr2 2π .5.10 −2 B2 = 4 . 10–5 T Bresultante em P = B2 – B1 = 4 . 10–5 –2 .10–5 = 2 .10–5T 64) i1 = 18 A 2,0 cm i2 = 10 A 1,0 cm B B 2 1 2 6 µ o .i1 4π .10 −7. 18 = 2πr1 2π . 3 .10 −2 –5 B1 = 12 .10 T µ .i 4π .10 −7.10 B2 = o 2 = 2πr2 2π .1.10 −2 B2 = 20 . 10–5T Bresultante em P = B2 – B1 = 2 . 10–5 –12 . 10–5 =8 . 10–5T B1 = i = 4000 A 2 Física E GABARITO b)B = µo . i ∴ 5 . 10 –5 = 2πr 5 . 10–5 = r= 4 π . 10 −7 . 4 . 10 3 ∴ 2π . r 8 . 10 −4 r 68)em Q: campo de A: µo . i BA = 2πb 8 . 10 −4 ∴ r = 16 m 5 . 10 −5 67) Campo de B: µo . i BB = 2πb A BA b P BP2 = 1 . 10–4 T em P: Bresultante = BP1 – BP2 = 0 b) BQ1 = 1 . 10–4 T BQ2 = 3 . 10–4 T Em Q: Bresultante = BQ1 + BQ2 = 4 . 10–4 T 10 Física E BA i b b Q BB a) BP1 = 1 . 10–4 T B BB i Campos no mesmo sentido, então: 2µo . i BB = BA + BB = 2πb em P: Campo de A: µo . i BA = 2πb Campo de B: µo . i BB = 2π 3b campos em sentidos opostos