instituto de educação beatíssima virgem maria

INSTITUTO DE EDUCAÇÃO BEATÍSSIMA VIRGEM MARIA
Av. Morumbi, 8652
CEP: 04703-002
Brooklin
SP Fone: 5542-8700
LISTA DE EXERCÍCIOS DE FÍSICA 20 ANO DO EM
( revisão dos principais tópicos do trimestre)
ALUNO:
SÉRIE:
PROFESSOR: José Dimas Fialho
DATA:
Nº:
VALOR:
NOTA:
Assunto: calorimetria,termodinâmica
Objetivos: Através de diversos exercícios poderem identificar os vários campos de aplicação,bem como os modos que se
manifestam na natureza ,podendo assim classificá-las e distingui-las.
Alem de aproveitar a importância do conhecimento deste assunto ,mostrar como é sua exigência em relação aos vários
vestibulares.
Obs.: Todas as questões devem ser bem justificadas.
Data da entrega : 18/08/09
BOM TRABALHO!!
1. (Unesp) Antibióticos podem ser produzidos induzindo o crescimento de uma cultura de
microorganismos em meios contendo nutrientes e oxigênio. Ao crescerem, esses microorganismos
respiram e, com a oxigenação, retiram energia dos alimentos, que em parte será utilizada para a sua
sobrevivência, e a restante liberada na forma de energia térmica. Quando os antibióticos são produzidos
em escala industrial, a cultura de microorganismos se faz em grandes tanques, suficientemente
oxigenados, conhecidos como biorreatores. Devido ao grande volume de nutrientes e microorganismos,
a quantidade de energia térmica liberada por unidade de tempo neste processo aeróbico é grande e
exige um sistema de controle da temperatura para mantê-la entre 30 °C e 36 °C. Na ausência desse
controlador, a temperatura do meio aumenta com o tempo. Para estimar a taxa de aquecimento nesse
caso, considere que a cada litro de O‚ consumido no processo aeróbico sejam liberados
aproximadamente 48 kJ de energia térmica. Em um tanque com 500000 litros de cultura, que pode ser
considerado como meio aquoso, são consumidos 8750 litros de O‚ a cada minuto. Se o calor específico
da água é 4,2 J/(g °C), calcule a variação da temperatura do meio a cada minuto do processo.
2. (Ufpi) A eficiência de um motor térmico é definida como a razão entre o trabalho por ele realizado e
o calor por ele recebido durante um ciclo completo de seu funcionamento. Considere um motor que
recebe 440 J de calor por ciclo, que tem uma eficiência de 30% e que completa um ciclo de
funcionamento a cada 0,02 segundos. A potência fornecida por esse motor é, em kW,
a) 1,1
b) 2,2
c) 4,4
d) 6,6
e) 8,8
3. (Pucrs) Uma certa quantidade de ar contido num cilindro com pistão é comprimida adiabaticamente,
realizando-se um trabalho de -1,5kJ. Portanto, os valores do calor trocado com o meio externo e da
variação de energia interna do ar nessa compressão adiabática são, respectivamente,
a) -1,5kJ e 1,5kJ.
b) 0,0kJ e -1,5kJ.
c) 0,0kJ e 1,5kJ.
d) 1,5kJ e -1,5kJ.
e) 1,5kJ e 0,0kJ.
4. (Ufrs) Em uma transformação termodinâmica sofrida por uma amostra de gás ideal, o volume e a
temperatura absoluta variam como indica o gráfico a seguir, enquanto a pressão se mantém igual a 20
N/m£.
Sabendo-se que nessa transformação o gás absorve 250 J de calor, pode-se afirmar que a variação de
sua energia interna é de
a) 100 J.
b) 150 J.
c) 250 J.
d) 350 J.
e) 400 J.
5. (Uel) Uma das grandes contribuições para a ciência do século XIX foi a introdução, por Sadi Carnot,
em 1824, de uma lei para o rendimento das máquinas térmicas, que veio a se transformar na lei que
conhecemos hoje como Segunda Lei da Termodinâmica. Na sua versão original, a afirmação de Carnot
era: todas as máquinas térmicas reversíveis ideais, operando entre duas temperaturas, uma maior e
outra menor, têm a mesma eficiência, e nenhuma máquina operando entre essas temperaturas pode ter
eficiência maior do que uma máquina térmica reversível ideal. Com base no texto e nos conhecimentos
sobre o tema, é correto afirmar:
a) A afirmação, como formulada originalmente, vale somente para máquinas a vapor, que eram as
únicas que existiam na época de Carnot.
b) A afirmação de Carnot introduziu a idéia de Ciclo de Carnot, que é o ciclo em que operam, ainda
hoje, nossas máquinas térmicas.
c) A afirmação de Carnot sobre máquinas térmicas pode ser encarada como uma outra maneira de dizer
que há limites para a possibilidade de aprimoramento técnico, sendo impossível obter uma máquina
com rendimento maior do que a de uma máquina térmica ideal.
d) A afirmação de Carnot introduziu a idéia de Ciclo de Carnot, que veio a ser o ciclo em que operam,
ainda hoje, nossos motores elétricos.
e) Carnot viveu em uma época em que o progresso técnico era muito lento, e sua afirmação é hoje
desprovida de sentido, pois o progresso técnico é ilimitado.
6. (Ufsm) Um condicionador de ar, funcionando no verão, durante certo intervalo de tempo, consome
1.600 cal de energia elétrica, retira certa quantidade de energia do ambiente que está sendo climatizado
e rejeita 2.400 cal para o exterior. A eficiência desse condicionador de ar é
a) 0,33
b) 0,50
c) 0,63
d) 1,50
e) 2,00
7. (Fatec) Um chuveiro elétrico de potência 4,2.10¤ W é usado para aquecer 100 g de água por
segundo, em regime permanente. O calor específico da água é c = 4,2 J/(g°C). Despreze possível perda
de calor para o ambiente. Se a temperatura de entrada da água no chuveiro é de 23 °C, sua temperatura
de saída é de
a) 28 °C
b) 33 °C
c) 38 °C
d) 41 °C
e) 45 °C
8. (Fuvest) Um atleta envolve sua perna com uma bolsa de água quente, contendo 600 g de água à
temperatura inicial de 90 °C. Após 4 horas ele observa que a temperatura da água é de 42 °C. A perda
média de energia da água por unidade de tempo é:
Dado: c = 1,0 cal/g. °C
a) 2,0 cal/s
b) 18 cal/s
c) 120 cal/s
d) 8,4 cal/s
e) 1,0 cal/s
9. (G1) Analise as seguintes afirmações sobre conceitos de termologia:
I) Calor é uma forma de energia.
II) Calor é o mesmo que temperatura.
III) A grandeza que permite informar se dois corpos estão em equilíbrio térmico é a temperatura.
Está(ão) correta(s) apenas:
a) I.
b) II.
c) III.
d) I e II.
e) I e III.
10. (Pucsp) Leia a tirinha seguir:
O fato de Calvin e Haroldo sentirem as sensações de calor e de frio sugere que a situação se passa
a) de manhã e o calor específico da areia é maior do que o da água.
b) à tarde e o calor específico da areia é maior do que o da água.
c) de manhã e o calor específico da areia é menor do que o da água.
d) à tarde e o calor específico da areia é menor do que o da água.
e) ao meio-dia e o calor específico da areia é igual ao da água.
11. (Uece) A massa total estimada de água existente na Terra é cerca de 10£¢ kg. Admitindo-se que a
energia total anual consumida pela humanidade no planeta seja da ordem de 10££ J, se pudéssemos
aproveitar, de alguma maneira, um quarto da quantidade de calor liberado devido à diminuição da
temperatura da massa de água em 1 °C, poderíamos suprir o consumo energético da humanidade por,
aproximadamente:
a) 1 mês
b) 1 ano
c) 100 anos
d) 10 anos
12. (Fgv) Um suco de laranja foi preparado em uma jarra, adicionando-se a 250 mL de suco de laranja
a 20°C, 50 g de gelo fundente. Estabelecido o equilíbrio térmico, a temperatura do suco gelado era, em
°C, aproximadamente,
Dados:
calor específico da água = 1 cal/g°C
calor específico do suco de laranja = 1 cal/g°C
densidade do suco de laranja = 1 × 10¤ g/L
calor latente de fusão do gelo = 80 cal/g
a) 0,5.
b) 1,2.
c) 1,7.
d) 2,4.
e) 3,3.
13. (Ufg) Num piquenique, com a finalidade de se obter água gelada, misturou-se num garrafão
térmico, de capacidade térmica desprezível, 2 kg de gelo picado a 0 °C e 3 kg de água que estavam em
garrafas ao ar livre, à temperatura ambiente de 40 °C. Desprezando-se a troca de calor com o meio
externo e conhecidos o calor latente de fusão do gelo (80 cal/g) e o calor específico da água (1 cal/
g.°C), a massa de água gelada disponível para se beber, em kg, depois de estabelecido o equilíbrio
térmico, é igual a
a) 3,0.
b) 3,5.
c) 4,0.
d) 4,5.
e) 5,0.
14. (Ufu) O gráfico a seguir representa a temperatura de uma amostra de massa 20 g de determinada
substância, inicialmente no estado sólido, em função da quantidade de calor que ela absorve.
Com base nessas informações, marque a alternativa correta.
a) O calor latente de fusão da substância é igual a 30 cal/g.
b) O calor específico na fase sólida é maior do que o calor específico da fase líquida.
c) A temperatura de fusão da substância é de 300 °C.
d) O calor específico na fase líquida da substância vale 1,0 cal.g-¢.°C.-¢
GABARITO
1. Q = m.c.К
(8750.48000) = 500000000.4,2.К
(420000000) = 500000000.4,2.К
(42) = 50.4,2.К
10 = 50.К
10/50 = К
К = 0,2 °C
2. [D]
3. [C]
4. [B]
5. [C]
6. [B]
7. [B]
Q = m.c.ÐT
P.Ðt = m.c.ÐT
4200.1 = 100.4,2.(T - 23)
4200 = 420.(T - 23)
10 = T - 23
10 + 23 = T ==> T = 33°C
8. [A]
9. [E]
10. [C]
11. [C]
12. [E]
13. [D]
Para fundir os 2 kg de gelo a 0 °C:
Q = m.L = 2000.80 = 160000 cal
Para resfriar os 3 kg de água até 0 °C:
Q = m.c.T = 3000.1.(0-40) = - 120000 cal
Veja que o calor liberado pela água, 120 kcal, não é suficiente para fundir todo gelo (visto que são
necessários 160 kcal).
Assim o equilíbrio ocorrerá a 0 °C, sendo que os 3 kg de água líquida original continuará líquida e teremos uma parte do
gelo derretida.
Esta parte é de:
Q = m.L
120000 = m.80 ==> m = 120000/80 = 1500 g = 1,5 kg
Assim a quantidade de água gelada final será de 3 + 1,5 = 4,5 kg
14. [D]