LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE DO EM PROFESSOR NETO

LISTA DE EXERCÍCIOS 3ª SÉRIE DO EM
PROFESSOR NETO
ENTREGA DIA 16/05/2012
Questão 01)
Um laboratório químico descartou um frasco de
éter, sem perceber que, em seu interior, havia
ainda um resíduo de 7,4 g de éter, parte no
estado líquido, parte no estado gasoso. Esse
frasco, de 0,8 L de volume, fechado
hermeticamente, foi deixado sob o sol e, após um
certo tempo, atingiu a temperatura de equilíbrio T
= 37 ºC, valor acima da temperatura de ebulição
do éter. Se todo o éter no estado líquido tivesse
evaporado, a pressão dentro do frasco seria
NOTE E ADOTE
No interior do frasco descartado havia apenas
éter.
Massa molar do éter = 74 g
K = ºC + 273
R (constante universal dos gases) = 0,08 atmL /
(molK)
a) 0,37 atm.
b) 1,0 atm.
c) 2,5 atm.
d) 3,1 atm.
e) 5,9 atm.
Questão 02)
Um quarto de dimensões 3m  4m  3m está
preenchido com ar a uma pressão de 1 atm ≈ 1,0
5
 10 Pa e à temperatura de 16 ºC. Considere a
massa molar equivalente do ar igual a 28,9 g/mol.
A massa de ar no quarto é igual a,
aproximadamente,
Dado: R = 8,31 (J/mol  K)
a) 43 kg.
b) 23 g.
c) 43 g.
d) 23 kg.
Questão 03)
3
Um balão de volume igual a 750 m deve ser
preenchido com hidrogênio e ficar à pressão
atmosférica (Pa  1,03105 N/m2 ) quando estiver
Quando confinado em um recipiente cujo volume é
3, 0 , certa massa de gás ideal exerce pressão de
3,0atm à temperatura de 27ºC.
Essa mesma massa de gás é então colocada num
recipiente de 2,0 de volume à temperatura de
127ºC. A pressão que o gás exerce agora é de:
a) 5,0atm;
b) 6,0atm;
c) 7,0atm;
d) 8,0atm;
e) 9,0atm.
Questão 05)
Em um dia muito frio, quando os termômetros
marcam –10ºC, um motorista enche os pneus de
seu carro até uma pressão manométrica de 200
kPa. Quando o carro chega ao destino, a pressão
manométrica dos pneus aumenta para 260 kPa.
Supondo que os pneus se expandiram de modo
que o volume do ar contido neles tenha
aumentado 10%, e que o ar possa ser tratado
como um gás ideal, a alternativa que apresenta o
valor da temperatura final dos pneus é:
a) 103 ºC
b) 74 ºC
c) 45 ºC
d) 16 ºC
e) 112 ºC
Questão 06)
Os desodorantes do tipo aerossol contêm em sua
formulação solventes e propelentes inflamáveis.
Por essa razão, as embalagens utilizadas para a
comercialização do produto fornecem no rótulo
algumas instruções, tais como:
Não expor a embalagem ao sol.
Não usar próximo a chamas.
Não descartar em incinerador.
totalmente cheio. O hidrogênio está armazenado
em cilindros sob pressão manométrica de
3
1,545 106 N/m2 e volume de 2,0 m . O número de
cilindros necessários para encher o balão é
a) 30.
b) 22.
c) 25.
d) 20.
Questão 04)
(www.gettyimagens.pt)
Uma lata desse tipo de desodorante foi lançada
em um incinerador a 25 °C e 1 atm. Quando a
temperatura do sistema atingiu 621 °C, a lata
explodiu. Considere que não houve deformação
durante o aquecimento. No momento da explosão
a pressão no interior da lata era
a) 1,0 atm.
b) 2,5 atm.
c)
d)
e)
3,0 atm.
24,8 atm.
30,0 atm.
Questão 07)
Nos manuais de utilização de um automóvel,
recomendase que os pneus sejam calibrados a
cada 15 dias e à temperatura ambiente,
apresentando, inclusive, sugestão de intervalos
de pressão para cada carga. Em uma região com
temperatura ambiente de 30 ºC, os pneus
atingem 120 ºC após duas horas de viagem.
Considerando o ar como um gás ideal e
desprezando a variação de volume do pneu, o
aumento percentual de pressão será da ordem de
a) 20%
b) 30%
c) 40%
d) 200%
e) 300%
Questão 08)
Seja um mol de um gás ideal a uma temperatura
de 400 K e à pressão atmosférica po. Esse gás
passa por uma expansão isobárica até dobrar seu
volume. Em seguida, esse gás passa por uma
compressão isotérmica até voltar a seu volume
original. Qual a pressão ao final dos dois
processos?
a) 0,5 po
b) 1,0 po
c) 2,0 po
d) 5,0 po
e) 10,0 po
Questão 09)
Um gás ideal possui, inicialmente, volume V0 e
encontra-se sob uma pressão p0. O gás passa por
uma transformação isotérmica, ao final da qual o
seu volume torna-se igual a V0/2. Em seguida, o
gás passa por uma transformação isobárica, após
a qual seu volume é 2V0. Denotando a
temperatura absoluta inicial do gás por T 0, a sua
temperatura absoluta ao final das duas
transformações é igual a:
a) T0/4
b) T0/2
c) T0
d) 2T0
e) 4T0
Questão 10)
Um gás em uma câmara fechada passa pelo ciclo
termodinâmico representado no diagrama p x V
da Figura 4.
Figura 4
O trabalho, em joules, realizado durante um ciclo
é:
a) + 30 J
b) – 90 J
c) + 90 J
d) – 60 J
e) – 30 J
Questão 11)
Em um processo termodinâmico Γ, uma
quantidade de n moles de um gás ideal é
aquecida por uma quantidade de calor Q = 1000 J
e realiza trabalho igual a W. Ao fim do processo
termodinâmico Γ, o sistema retorna à temperatura
inicial, ou seja, à energia inicial. Calcule o
trabalho realizado.
a) 1000n J.
b) 0 J.
c) 2000 J.
d) 1000 J.
e) 500 J.
Questão 12)
Um reservatório térmico fornece 200 J de calor
para um sistema, ao mesmo tempo em que o
sistema realiza um trabalho de 10 cal. Durante
este processo, não ocorrem outras trocas de
energia do sistema com o meio exterior.A
variação da energia interna do sistema, medida
em joules, é igual a (1 cal = 4,186 J)
a) 100 J.
b) 158,14 J.
c) 210 J.
d) 126,52 J.
e) 241,86 J.
Questão 13)
Energia numa interpretação da física é aquilo que
permite a realização de trabalho. É, em termos
gerais, uma definição desapontadoramente
frustrante para quem espera por qualificações
claras, simples e diretas para as coisas do
mundo. Mas, ainda assim, não se pode negar que
há uma beleza quase tangível na ideia de que a
energia não pode ser criada nem destruída, mas
apenas transformada.
Há um fascinante jogo de espelhos no fenômeno
natural que identificamos por energia e a
investigação disso por uma área da ciência, a
termodinâmica, ou o estudo do calor e de outras
formas de energia.
A termodinâmica tomou forma basicamente no
século XIX, tanto como interesse científico,
quanto como necessidade tecnológica.
Foi a base da Revolução Industrial, sob a forma
de máquinas a vapor, alimentadas pelo carvão,
na determinação, dentre outros motivos, de
substituir músculos humanos e de animais pelo
poder mecânico das máquinas. (CAPOZZOLI,
2010, p. 12-13).
A figura representa o diagrama de um ciclo
descrito por um sistema cilindro-pistão de uma
máquina térmica.
b)
isobárico e determine a relação entre a
temperatura inicial, no estado termodinâmico
a, e final, no estado termodinâmico c, do gás
monoatômico ideal.
Calcule a quantidade total de calor trocada
em todo o processo termodinâmico abc.
Questão 15)
Uma dada massa de u gás ideal percorre o ciclo
da figura abaixo. Dado: R = 8,31 J/(mol.K)
a) Para o ciclo, calcule o trabalho, o calor e a
variação de energia interna.
b) Se a temperatura no ponto A pe T A = 300K,
calcule as temperaturas nos pontos B e C.
2
P(N/m)
5
2x10
A
5
1x10
C
0
Considerando-se o fluido de trabalho como sendo
um gás ideal e sabendo-se que a máquina
descreve dois ciclos por segundo, é correto
afirmar que a potência desenvolvida por essa
máquina é igual, em W, a
01. 2500,0
02. 1200,0
03. 860,0
04. 600,0
05. 100,0
Questão 14)
Em um trocador de calor fechado por paredes
diatérmicas, inicialmente o gás monoatômico
ideal é resfriado por um processo isocórico e
depois tem seu volume expandido por um
processo isobárico, como mostra o diagrama
pressão versus volume.
a)
Indique a variação da pressão e do volume
no processo isocórico e no processo
1
B
2
V(m)
³
Questão 16)
Analise cada uma das seguintes afirmativas
relacionadas à segunda lei da termodinâmica e
indique se são verdadeiras (V) ou falsas (F).
( ) Em uma máquina térmica, a transformação de
energia térmica em trabalho nunca se dá
totalmente.
( ) Calor flui espontaneamente de sistemas mais
frios para sistemas mais quentes.
( ) Carnot idealizou um ciclo totalmente reversível
com o qual se obteria o máximo rendimento
possível.
Quais são, respectivamente, as indicações
corretas?
a) F - F - V
b) F - V - F
c) F - V - V
d) V - F - V
e) V - V - F
Questão 17)
Sobre termodinâmica, assinale o que for correto.
01. Num motor em condições ideais todo o calor
pode ser transformado em trabalho.
02. Em um motor cíclico não existe variação de
energia interna entre um ciclo e outro.
04. Em um processo isotérmico não existe
aumento da energia interna.
08. Em um processo adiabático não existe troca
de calor através das paredes do sistema, e
todo trabalho realizado pelo sistema é à custa
da energia interna do sistema.
16. Processos isocóricos ocorrem a pressão
constante.
Questão 18)
O Segundo Princípio da Termodinâmica pode ser
enunciado da seguinte forma: “Nenhuma máquina
térmica, operando em ciclo, pode transformar em
___________ todo o __________ a ela fornecido”.
a) calor / trabalho
b) trabalho / calor
c) força / calor
d) força / impulso
e) trabalho / impulso
Questão 19)
No século XIX, o jovem engenheiro francês
Nicolas L. Sadi Carnot publicou um pequeno livro
 Reflexões sobre a potência motriz do fogo e
sobre os meios adequados de desenvolvê-la  no
qual descrevia e analisava uma máquina ideal e
imaginária, que realizaria uma transformação
cíclica hoje conhecida como “ciclo de Carnot” e
de
fundamental
importância
para
a
Termodinâmica.
Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S) a
respeito do ciclo de Carnot:
01. Uma máquina térmica, operando segundo o
ciclo de Carnot entre uma fonte quente e uma
fonte fria, apresenta um rendimento igual a
100%, isto é, todo o calor a ela fornecido é
transformado em trabalho.
02. Nenhuma máquina térmica que opere entre
duas determinadas fontes, às temperaturas T1
e T2, pode ter maior rendimento do que uma
máquina de Carnot operando entre essas
mesmas fontes.
04. O ciclo de Carnot consiste em duas transformações adiabáticas, alternadas com duas
transformações isotérmicas.
08. O rendimento da máquina de Carnot depende
apenas das temperaturas da fonte quente e da
fonte fria.
16. Por ser ideal e imaginária, a máquina proposta
por Carnot contraria a segunda lei da Termodinâmica.
Questão 20)
Em algumas situações de resgate, bombeiros
utilizam cilindros de ar comprimido para garantir
condições normais de respiração em ambientes
com gases tóxicos. Esses cilindros, cujas
características estão indicadas na tabela,
alimentam máscaras que se acoplam ao nariz.
Quando acionados, os cilindros fornecem para a
respiração, a cada minuto, cerca de 40 litros de ar,
à pressão atmosférica e temperatura ambiente.
Nesse caso, a duração do ar de um desses
cilindros seria de aproximadamente
CILINDRO P ARA RESP IRAÇÃO
Gás
ar comprimido
Volume
9 litros
P ressãointerna 200 atm
Pressão atmosférica local = 1 atm
A temperatura durante todo
permanece constante
a) 20 minutos.
b) 30 minutos.
c) 45 minutos.
d) 60 minutos.
e) 90 minutos.
o
processo
GABARITO:
1) Gab: D
2) Gab: A
3) Gab: C
4) Gab: B
5) Gab: B
6) Gab: C
7) Gab: B
8) Gab: C
9) Gab: E
10) Gab: E
11) Gab: D
12) Gab: B
13) Gab: 02
14) a) A partir das informações contidas no gráfico:
Comparando-se os estados termodinâmicos
a e c, tem-se:
Procedendo
numéricas:
b)
às
devidas
substituições
Como a energia interna do gás (U) é dada
3
2
por U  nRT , e sendo Ta = Tc, conclui-se
que Ua = Uc.
15) a) 50kJ; b)
16) Gab: D
17) Gab: ECCCE
18) Gab: B
19) Gab: 14
20) Gab: C
TB = 300K e TC = 150K