EXERCCIOS DE FSICA - Professor Fabio Teixeira GASES1. (Unifesp 2006) A figura reproduz o esquema da montagem feita por Robert Boyle para estabelecer a lei dos gases para transformaes isotrmicas. Boyle colocou no tubo uma certa quantidade de mercrio, at aprisionar um determinado volume de ar no ramo fechado, e igualou os nveis dos dois ramos. Em seguida, passou a acrescentar mais mercrio no ramo aberto e a medir, no outro ramo, o volume do ar aprisionado (em unidades arbitrrias) e a correspondente presso pelo desnvel da coluna de mercrio, em polegadas de mercrio. Na tabela, esto alguns dos dados por ele obtidos, de acordo com a sua publicao "New Experiments Physico-Mechanicall, Touching the Spring of Air, and its Effects", de 1662. (http://chemed.chem.purdue.edu/gench m/history/) Assinale a(s) proposio(es) CORRETA(S). (01) A transformao representada no grfico ocorre sem que nenhum trabalho seja realizado. (02) Sendo de 100 Joules a variao da energia interna do gs do estado i at f, ento o calor que fluiu na transformao foi de 1380 Joules. (04) Certamente o processo ocorreu de forma isotrmica, pois a presso e o volume variaram, mas o nmero de moles permaneceu constante. (08) A primeira lei da Termodinmica nos assegura que o processo ocorreu com fluxo de calor. (16) Analisando o grfico, conclui-se que o processo adiabtico. 3. (Ufg 2006) Uma caixa trmica rgida e hermeticamente fechada contm um mol de ar a 27C e 1 atm. Se 100 g de mercrio a 327C forem injetados na caixa, calcule a presso e a temperatura do ar aps o equilbrio trmico ter sido atingido. Despreze a capacidade trmica da caixa e a variao de volume do ar com a injeo do mercrio. Dados: calor molar do ar a volume constante = 21 J/mol K; calor especfico do mercrio lquido = 0,14 J/g K. 4. (Fuvest 2006) Um extintor de incndio cilndrico, contendo CO, possui um medidor de presso interna que, inicialmente, indica 200 atm. Com o tempo, parte do gs escapa, o extintor perde presso e precisa ser recarregado. Quando a presso interna for igual a 160 atm, a porcentagem da massa inicial de gs que ter escapado corresponder a: a) 10% b) 20% c) 40% d) 60% e) 75% Obs: Considere que a temperatura permanece constante e o CO, nessas condies, comporta-se como um gs perfeito 1 atm = 10 N/m

a) Todos os resultados obtidos por Boyle, com uma pequena aproximao, confirmaram a sua lei. Que resultados foram esses? Justifique. b) De acordo com os dados da tabela, qual a presso, em pascal, do ar aprisionado no tubo para o volume de 24 unidades arbitrrias? Utilize para este clculo: presso atmosfrica p = 1,0 10 pascal; densidade do mercrio d(Hg) = 14 10 kg/m; g = 10 m/s. 2. (Ufsc 2007) Uma amostra de dois moles de um gs ideal sofre uma transformao ao passar de um estado i para um estado f, conforme o grfico a seguir:

5. (Ufpe 2005) Uma panela de presso com volume interno de 3,0 litros e contendo 1,0 litro de gua levada ao fogo. No equilbrio trmico, a quantidade de vapor de gua que preenche o espao restante de 0,2 mol. A vlvula de segurana da panela vem ajustada para que a presso interna no ultrapasse 4,1 atm. Considerando o vapor de gua como um gs ideal e desprezando o pequeno volume de gua que se transformou em vapor, calcule a temperatura, em 10 K, atingida dentro da panela.

ndice de refrao do ar = 1 Massa do Sol = 2,0 10 kg Raio mdio da rbita do Sol = 3,0 10m 1 ano = 3,14 10 s 1 rad = 57 sen 48,75= 0,75 = 3,14 8. Um gs, inicialmente temperatura de 16 C, volume V e presso P, sofre uma descompresso e, em seguida, aquecido at alcanar uma determinada temperatura final T, volume V e presso P. Considerando que V e P sofreram um aumento de cerca de 10% em relao a seus valores iniciais, determine, em graus Celsius, o valor de T. 9. (Ufrj 2007) Um recipiente de volume interno total igual a V est dividido em dois compartimentos estanques por meio de uma parede fina que pode se mover sem atrito na direo horizontal, como indica a figura a seguir. A parede diatrmica, isto , permevel ao calor. O compartimento da direita contm dois moles de um gs ideal, enquanto o da esquerda contm um mol de um outro gs, tambm ideal.

a) 4,0 b) 4,2 c) 4,5 d) 4,7 e) 5,0 6. (Fuvest 2004) Um cilindro de Oxignio hospitalar (O), de 60 litros, contm, inicialmente, gs a uma presso de 100 atm e temperatura de 300 K. Quando utilizado para a respirao de pacientes, o gs passa por um redutor de presso, regulado para fornecer Oxignio a 3 atm, nessa mesma temperatura, acoplado a um medidor de fluxo, que indica, para essas condies, o consumo de Oxignio em litros/minuto. Assim, determine: a) O nmero N de mols de O, presentes inicialmente no cilindro. b) O nmero n de mols de O, consumidos em 30 minutos de uso, com o medidor de fluxo indicando 5 litros/minuto. c) O intervalo de tempo t, em horas, de utilizao do O, mantido o fluxo de 5 litros/minuto, at que a presso interna no cilindro fique reduzida a 40 atm. NOTE E ADOTE: Considere o O como gs ideal. Suponha a temperatura constante e igual a 300 K. A constante dos gases ideais R 8 x 10 litros.atm/K. 7. (Puccamp 2002) Um recipiente rgido contm gs perfeito sob presso de 3 atm. Sem deixar variar a temperatura, so retirados 4 mols do gs, fazendo com que a presso se reduza a 1 atm. O nmero de mols existente inicialmente no recipiente era a) 6 b) 8 c) 10 d) 12 e) 16 TEXTO PARA A PRXIMA QUESTO (Uerj 2007) Acelerao da gravidade = 10 m/s Calor especfico do ar = 1,0 10 J/kgK Constante da gravitao universal = 6,7 10 Nm/kg Densidade do ar = 1,25 gk/m ndice de refrao da gua = 1,33 4/3

Sabendo que os gases esto em equilbrio trmico entre si e que a parede se encontra em repouso, calcule o volume de cada gs em funo de V.

10. (Fgv 2006) Na Coria do Sul, a caa submarina uma profisso feminina por tradio. As Haenyeos so "mulheres-peixe" que ganham dinheiro mergulhando atrs de frutos do mar e crustceos. O trabalho realizado com equipamentos precrios o que no impede a enorme resistncia dessas senhoras que conseguem submergir por dois minutos e descer at 20 metros abaixo da superfcie. ("Revista dos Curiosos", 2003) Supondo que o ar contido nos pulmes de uma dessas mergulhadoras no sofresse variao significativa de temperatura e se comportasse como um gs ideal, e levando em conta que a presso exercida por uma coluna de gua de 10m de altura equivale aproximadamente a 1atm, a relao entre o volume do ar contido nos pulmes, durante um desses mergulhos de 20m de profundidade, e o volume que esse ar ocuparia ao nvel do mar, se a estrutura ssea e muscular do trax no oferecesse resistncia, corresponderia, aproximadamente, a Dado: presso na superfcie da gua = 1 atm a) 0,3. b) 0,5. c) 0,6. d) 1,0. e) 1,5. 11. (Puc-rio 2005) Um gs ideal possui um volume de 100 litros e est a uma temperatura de 27 C e a uma presso igual a 1 atm (101000 Pa). Este gs comprimido a temperatura constante at atingir o volume de 50 litros. a) Calcule a presso do gs quando atingir o volume de 50 litros. O gs em seguida aquecido a volume constante at atingir a temperatura de 627 C. b) Calcule a presso do gs nesta temperatura. 12. (Ufu 2005) Considere as informaes a seguir:: 20 g de um gs ideal contido em um recipiente de 15 litros resfriado, diminuindo sua temperatura de 30 C para 10 C. Pede-se: a) se o volume do recipiente for mantido fixo e a presso exercida pelo gs nas paredes do recipiente diminuir 3000 N/m com o resfriamento, qual sua presso quando a temperatura era de 30 C? b) se o gs, ao atingir 10 C, sofre uma transio de fase, condensando-se, calcule a quantidade de calor liberada pelo gs ao ter sua temperatura reduzida de 30 C para 10 C, tornando-se lquido. Dados: calor especfico do gs = 0,2 cal/g.C calor latente de vaporizao = 10,0 cal/g 13. (Ufrj 2005) Um recipiente de volume varivel, em equilbrio trmico com um reservatrio de temperatura constante, encerra uma certa quantidade de gs ideal que tem inicialmente presso de 2,0 atmosferas e volume de 3,0 litros. O volume mximo que esse recipiente pode atingir de 5,0 litros, e o volume mnimo de 2,0 litros. Calcule as presses mxima (pmax) e mnima (pmin) a que o referido gs pode ser submetido.

14. (Ufmg 2005) Gabriela segura um balo com gs hlio durante uma viagem do Rio de Janeiro at o pico das Agulhas Negras. No Rio de Janeiro, o volume do balo era V, e o gs estava presso p e temperatura T, medida em Kelvin. Ao chegar ao pico, porm, Gabriela observa que o volume do balo passa ser 6/5V e a temperatura do gs, 9/10T. Com base nessas informaes, CORRETO afirmar que, no pico das Agulhas Negras, a presso do gs, no interior do balo, a) p. b) 3/4 p. c) 9/10 p. d) 5/6 p. 15. (Unifesp 2003) Voc j deve ter notado como difcil abrir a porta de um "freezer" logo aps t-la fechado, sendo necessrio aguardar alguns segundos para abri-la novamente. Considere um "freezer" vertical cuja porta tenha 0,60m de largura por 1,0m de altura, volume interno de 150L e que esteja a uma temperatura interna de -18C, num dia em que a temperatura externa seja de 27C e a presso, 1,010N/m. a) Com base em conceitos fsicos, explique a razo de ser difcil abrir a porta do "freezer" logo aps t-la fechado e por que necessrio aguardar alguns instantes para conseguir abrila novamente. b) Suponha que voc tenha aberto a porta do "freezer" por tempo suficiente para que todo o ar frio do seu interior fosse substitudo por ar a 27C e que, fechando a porta do "freezer", quisesse abri-la novamente logo em seguida. Considere que, nesse curtssimo intervalo de tempo, a temperatura mdia do ar no interior do freezer tenha atingido -3C. Determine a intensidade da fora resultante sobre a porta do "freezer". 16. (Uel 2000) Uma bolha de ar formada junto ao fundo de um lago, a 5,0m de profundidade, escapa e sobe superfcie. So dados: presso atmosfrica = 1,0 . 10 N/m e densidade da gua = 1,0 . 10 kg/m. Considerando constante a temperatura da gua, pode-se concluir que o volume da bolha, na subida, a) permanece o mesmo. b) aumenta 5% c) aumenta 10% d) aumenta 20% e) aumenta 50% 17. (Fuvest 2000) Um bujo de gs de cozinha contm 13kg de gs liquefeito, alta presso. Um mol desse gs tem massa de, aproximadamente, 52g. Se todo o contedo do bujo fosse utilizado para encher um balo, presso atmosfrica e temperatura de 300K, o volume final do balo seria aproximadamente de: Constante dos gases R R = 8,3 J/(mol.K) ou R = 0,082 atm. / (mol.K) P(atmosfrica) = 1atm 110Pa (1Pa = 1N/m) 1m = 1000 a) 13 m b) 6,2 m c) 3,1 m d) 0,98 m e) 0,27 m

18. (Unifesp 2007) Um estudante contou ao seu professor de Fsica que colocou uma garrafa PET vazia, fechada, no freezer de sua casa. Depois de algum tempo, abriu o freezer e verificou que a garrafa estava amassada. Na primeira verso do estudante, o volume teria se reduzido de apenas 10% do volume inicial; em uma segunda verso, a reduo do volume teria sido bem maior, de 50%. Para avaliar a veracidade dessa histria, o professor aplicou situao descrita a Lei Geral dos Gases Perfeitos, fazendo as seguintes hipteses, que admitiu verdadeiras: - a garrafa foi bem fechada, temperatura ambiente de 27C, e no houve vazamento de ar; - a temperatura do freezer era de -18C; - houve tempo suficiente para o equilbrio trmico; - a presso interna do freezer tem de ser menor do que a presso ambiente (presso atmosfrica). Assim, o professor pde concluir que o estudante: a) falou a verdade na primeira verso, pois s essa reduo do volume compatvel com a condio de que a presso interna do freezer seja menor do que a presso ambiente. b) falou a verdade na segunda verso, pois s essa reduo do volume compatvel com a condio de que a presso interna do freezer seja menor do que a presso ambiente. c) mentiu nas duas verses, pois ambas implicariam em uma presso interna do freezer maior do que a presso ambiente. d) mentiu nas duas verses, pois impossvel a diminuio do volume da garrafa, qualquer que seja a relao entre a presso interna do freezer e a presso ambiente. e) mentiu nas duas verses, pois nessas condies a garrafa teria estufado ou at mesmo explodido, tendo em vista que a presso interna do freezer muito menor do que a presso ambiente. 19. (Unifesp 2007) O tanque de expanso trmica uma tecnologia recente que tem por objetivo proteger caldeiras de aquecimento de gua. Quando a temperatura da caldeira se eleva, a gua se expande e pode romper a caldeira. Para que isso no ocorra, a gua passa para o tanque de expanso trmica atravs de uma vlvula; o tanque dispe de um diafragma elstico que permite a volta da gua para a caldeira.

tanque. Sabendo que o preo de um tanque de expanso trmica para essa finalidade diretamente proporcional ao seu volume, assinale, das opes fornecidas, qual deve ser o volume do tanque que pode proporcionar a melhor relao custo-benefcio. a) 4,0 L. b) 8,0 L. c) 12 L. d) 16 L. e) 20 L. 20. (Ufc 2007) Um recipiente cilndrico fechado de volume V possui paredes adiabticas e dividido em dois compartimentos iguais por uma parede fixa, tambm adiabtica. Em cada um dos compartimentos encontram-se N mols de um gs ideal monoatmico. Suas respectivas temperaturas iniciais so T e 2T. a) A parede adiabtica fixa liberada e pode deslocar-se livremente at atingir nova situao de equilbrio, na qual o volume de um compartimento o triplo do volume do outro. Calcule o mdulo do trabalho realizado por um gs sobre o outro. b) A parede adiabtica novamente presa quando a situao de equilbrio do item anterior atingida e perde suas propriedades isolantes, permitindo que haja troca de calor entre os dois recipientes, at atingir novo equilbrio. Determine o mdulo do calor trocado entre os recipientes. 21. (Ufmg 2007) Para se realizar uma determinada experincia, - coloca-se um pouco de gua em uma lata, com uma abertura na parte superior, destampada, a qual , em seguida, aquecida, como mostrado na Figura I; - depois que a gua ferve e o interior da lata fica totalmente preenchido com vapor, esta tampada e retirada do fogo; - logo depois, despeja-se gua fria sobre a lata e observa-se que ela se contrai bruscamente, como mostrado na Figura II.

Com base nessas informaes, CORRETO afirmar que, na situao descrita, a contrao ocorre porque a) a gua fria provoca uma contrao do metal das paredes da lata. b) a lata fica mais frgil ao ser aquecida. c) a presso atmosfrica esmaga a lata. d) o vapor frio, no interior da lata, puxa suas paredes para dentro.

Suponha que voc queira proteger uma caldeira de volume 500 L, destinada a aquecer a gua de 20C a 80C; que, entre essas temperaturas, pode-se adotar para o coeficiente de dilatao volumtrica da gua o valor mdio de 4,4 . 10C e considere desprezveis a dilatao da caldeira e do

22. (Puc-rio 2006) Uma panela aquecida da temperatura ambiente de 25 C at a temperatura de 100 C. Sabendo que a presso inicial da panela P e que o volume da panela permaneceu constante durante este processo, podemos afirmar que: a) o processo isovolumtrico e a presso final aproximadamente 5P/4. b) o processo isovolumtrico e a presso final da panela aproximadamente P/3. c) o processo isobrico e o volume da panela permanece constante. d) o processo isobrico e apenas a temperatura variou. e) o processo isovolumtrico e a presso final da panela aproximadamente 3P. 23. (Ufmg 2006) Regina estaciona seu carro, movido a gs natural, ao Sol. Considere que o gs no reservatrio do carro se comporta como um gs ideal. Assinale a alternativa cujo grfico MELHOR representa a presso em funo da temperatura do gs na situao descrita.

No termoscpio, o ar aprisionado no bulbo superior, ligado por um tubo a um recipiente aberto contendo um lquido colorido. Assim, pode-se concluir que, se a temperatura ambiente subir, a altura da coluna de lquido colorido a) aumenta, pois aumentam o volume e a presso do ar contido no bulbo. b) diminui, pois aumentam o volume e a presso do ar contido no bulbo. c) aumenta, em decorrncia da dilatao do lquido contido no recipiente. d) diminui, em decorrncia da dilatao do lquido contido no recipiente. e) pode aumentar ou diminuir, dependendo do lquido contido no recipiente. 25. (Unesp 2006) Um gs ideal, inicialmente temperatura de 320 K e ocupando um volume de 22,4 , sofre expanso em uma transformao a presso constante. Considerando que a massa do gs permaneceu inalterada e a temperatura final foi de 480 K, calcule a) a variao do volume do gs. b) o coeficiente de dilatao volumtrica do gs no incio da transformao. 26. (Unesp 2006) Um gs ideal, confinado no interior de um pisto com mbolo mvel, submetido a uma transformao na qual seu volume reduzido quarta parte do seu volume inicial, em um intervalo de tempo muito curto. Tratando-se de uma transformao muito rpida, no h tempo para a troca de calor entre o gs e o meio exterior. Pode-se afirmar que a transformao a) isobrica, e a temperatura final do gs maior que a inicial. b) isotrmica, e a presso final do gs maior que a inicial. c) adiabtica, e a temperatura final do gs maior que a inicial. d) isobrica, e a energia interna final do gs menor que a inicial. e) adiabtica, e a energia interna final do gs menor que a inicial. 27. (Ueg 2005) sempre bom lembrar, que um copo vazio est cheio de ar. Que o ar no copo ocupa o lugar do vinho Que o vinho busca ocupar o lugar da dor Que a dor ocupa a metade da verdade A verdadeira natureza interior Gilberto Gil. "Copo Vazio" Tendo como referncia o poema de Gilberto Gil e com base nas propriedades e leis que regem a fase gasosa, assinale a alternativa INCORRETA: a) Um gs dilata-se muito mais com a temperatura do que um slido ou um lquido. b) Volumes iguais de gases diferentes, desde que nas mesmas condies de presso e temperatura, contm o mesmo nmero de molculas. c) A energia cintica mdia de translao das molculas de um gs - qualquer que seja ele proporcional sua temperatura. d) Se for fornecida a mesma quantidade de calor a uma certa massa de gs, ela se aquecer mais se estiver mantida num volume constante do que sob presso constante. e) impossvel ceder calor a um gs e sua

24. (Unifesp 2006) A figura reproduz uma gravura do termoscpio de Galileu, um termmetro primitivo por ele construdo no incio do sculo XVI.]

temperatura no sofrer variao. 28. (Pucrs 2005) A temperatura de um gs diretamente proporcional energia cintica das suas partculas. Portanto, dois gases A e B, na mesma temperatura, cujas partculas tenham massas na proporo de m/m=4/1, tero as energias cinticas mdias das suas partculas na proporo Ec/Ec igual a a) 1/4 b) 1/2 c) 1 d) 2 e) 4 29. (Uerj 2005) As mudanas de presso que o ar atmosfrico sofre, ao entrar nos pulmes ou ao sair deles, podem ser consideradas como uma transformao isotrmica. Ao inspirar, uma pessoa sofre uma diminuio em sua presso intrapulmonar de 0,75%, no mximo. Considere 0,60 L de ar presso atmosfrica de 740 mmHg. A variao mxima de volume, em litros, sofrida por essa quantidade de ar ao ser inspirado aproximadamente de: a) 4,5 10 b) 4,5 10 c) 4,5 10 d) 4,5 10 30. (Pucpr 2005) Quando usamos um desodorante na forma de spray temos a sensao de frio. Isto se deve ao fato que o spray: a) Est dentro da lata em estado lquido e na temperatura ambiente. Ao sair da lata, passa para o estado de vapor roubando calor do ambiente. b) J estava frio quando fechado na lata, pois todo vapor para se condensar deve ter sua presso aumentada, provocando reduo de sua temperatura. c) J estava frio quando acondicionado na lata, pois todo vapor s se condensa quando a temperatura diminui. d) J estava frio quando fechado na lata, pois todo vapor para se condensar, deve ter sua presso diminuda, provocando, como conseqncia, reduo de sua temperatura. e) J estava frio quando colocado na lata, pois esta feita de metal, o qual tem a propriedade de roubar calor do interior da lata rapidamente. 31. (Fuvest 2004) Um cilindro contm uma certa massa M de um gs a T = 7C (280 K) e presso P. Ele possui uma vlvula de segurana que impede a presso interna de alcanar valores superiores a P. Se essa presso ultrapassar P, parte do gs liberada para o ambiente. Ao ser aquecido at T = 77C (350 K), a vlvula do cilindro libera parte do gs, mantendo a presso interna no valor P. No final do aquecimento, a massa de gs que permanece no cilindro , aproximadamente, de a) 1,0 M b) 0,8 M c) 0,7 M d) 0,5 M e) 0,1 M 32. (Ufscar 2003) No bebedouro domstico representado na figura, a gua do garrafo virado para baixo, de boca aberta, no vaza para o recipiente onde ele se apia, devido presso atmosfrica. Cada vez que a torneirinha desse recipiente aberta, h um momentneo desequilbrio de presses, que permite a sada de gua do bebedouro e a entrada de ar no garrafo, mas que logo se restabelece, assim que a torneirinha fechada.

Supondo constante a presso atmosfrica, pode-se afirmar que entre duas situaes de equilbrio em que o nvel da gua no garrafo diminui, a presso do ar nele aprisionado a) aumenta, porque a altura da gua contida no garrafo diminui. b) aumenta, porque o volume do ar contido no garrafo aumenta. c) permanece constante, porque ela deve igualar-se sempre presso atmosfrica externa. d) diminui, porque a altura da gua contida no garrafo diminui. e) diminui, porque o volume do ar contido no garrafo aumenta. 33. (Fuvest 2003) O gasmetro G, utilizado para o armazenamento de ar, um recipiente cilndrico, metlico, com paredes laterais de pequena espessura. G fechado na sua parte superior, aberto na inferior que permanece imersa em gua e pode se mover na direo vertical. G contm ar, inicialmente temperatura de 300K e o nvel da gua no seu interior se encontra 2,0m abaixo do nvel externo da gua. Nessas condies, a tampa de G est 9,0m acima do nvel externo da gua, como mostra a figura. Aquecendo-se o gs, o sistema se estabiliza numa nova altura de equilbrio, com a tampa superior a uma altura H, em relao ao nvel externo da gua, e com a temperatura do gs a 360K. Supondo que o ar se comporte como um gs ideal, a nova altura H ser, aproximadamente, igual a a) 8,8m`` b) 9,0m c) 10,8m d) 11,2m e) 13,2m

34. (Puccamp 2001) Duas panelas de presso, uma grande de 7,5L e outra pequena de 4,5L, ambas com gua at a metade, so postas para aquecer destampadas, sobre bicos de gs de capacidades calorficas diferentes. Em determinado instante, percebe-se que as guas nas duas panelas iniciaram fervura ao mesmo tempo. Desejando-se que a gua da panela pequena ferva vigorosamente, basta a) tamp-la. b) tamp-la e diminuir a intensidade do bico de gs. c) tamp-la e aumentar a intensidade do bico de gs. d) colocar um pouquinho de gua de outra panela que esteja fervendo vigorosamente. e) troc-la de posio com a panela grande. 35. (Uel 2001) Um "freezer" programado para manter a temperatura em seu interior a -19C. Ao ser instalado, suponha que a temperatura ambiente seja de 27C. Considerando que o sistema de fechamento da porta a mantm hermeticamente fechada, qual ser a presso no interior do "freezer" quando ele tiver atingido a temperatura para a qual foi programado? a) 0,72 atm b) 0,78 atm c) 0,85 atm d) 0,89 atm e) 0,94 atm 36. (Fuvest 2002) Um equipamento possui um sistema formado por um pisto, com massa de 10kg, que se movimenta, sem atrito, em um cilindro de seco transversal S = 0,01m. Operando em uma regio onde a presso atmosfrica de 10,010Pa (1 Pa = 1 N/m), o ar aprisionado no interior do cilindro mantm o pisto a uma altura H = 18 cm.

37. (Fuvest 2002) Um cilindro, com comprimento de 1,5m, cuja base inferior constituda por um bom condutor de calor, permanece semi-imerso em um grande tanque industrial, ao nvel do mar, podendo ser utilizado como termmetro. Para isso, dentro do cilindro, h um pisto, de massa desprezvel e isolante trmico, que pode mover-se sem atrito. Inicialmente, com o ar e o lquido do tanque temperatura ambiente de 27C, o cilindro est aberto e o pisto encontra-se na posio indicada na figura 1. O cilindro , ento, fechado e, a seguir, o lquido do tanque aquecido, fazendo com que o pisto atinja uma nova posio, indicada na figura 2.

Supondo que a temperatura da cmara superior A permanea sempre igual a 27C, determine: a) A presso final P , em Pa, na cmara superior A. b) A temperatura final do lquido no tanque, em C ou em K. Ao nvel do mar: Patm = 1,0 10 Pa 1 Pa = 1 N/m 38. (Ufscar 2002) Uma pequena quantidade de um gs ideal mantida hermeticamente fechada dentro de um cilindro rgido dotado de um mbolo. Puxando-se rapidamente o mbolo, verifica-se uma diminuio na temperatura do gs. Em relao transformao sofrida por este gs, verdadeiro afirmar que a) o volume aumentou, num processo isobrico. b) a presso diminuiu, num processo isovolumtrico. c) o volume aumentou, num processo isotrmico. d) o volume aumentou proporcionalmente mais do que a presso diminuiu. e) a presso diminuiu proporcionalmente mais do que o volume aumentou. 39. (Fuvest 2001) Um compartimento cilndrico, isolado termicamente, utilizado para o transporte entre um navio e uma estao submarina. Tem altura H=2,0m e rea da base S =3,0m. Dentro do compartimento, o ar est inicialmente presso atmosfrica (Patm) e a 27C, comportando-se como gs ideal. Por acidente, o suporte da base inferior do compartimento no foi travado e a base passa a funcionar como um pisto, subindo dentro do cilindro medida que o compartimento desce lentamente dentro d'gua, sem que ocorra troca de calor entre a gua, o ar e as paredes do compartimento. Considere a densidade da gua do mar igual densidade da gua. Despreze a massa da base. Quando a base inferior estiver a 40m de profundidade,

Quando esse sistema levado a operar em uma regio onde a presso atmosfrica de 8,010Pa, mantendo-se a mesma temperatura, a nova altura H no interior do cilindro passa a ser aproximadamente de a) 5,5 cm b) 14,7 cm c) 20 cm d) 22 cm e) 36 cm

determine:

a) A presso P do ar, em Pa, dentro do compartimento. b) A altura H, em m, do compartimento, que permanece no inundado. c) A temperatura T do ar, em C, no compartimento. Curvas P V para uma massa de ar que, Patm e 27C, ocupa 1m: (A) isobrica, (B) isotrmica, (C) sem troca de calor, (D) volume constante. Patm = 10 Pa; 1 Pa = 1N/m 40. (Fuvest 2001)

Considerando a temperatura constante e o gs ideal, pode-se dizer que a presso P no interior da bola a) (2/3) P. b) P. c) (3/2) P. d) 2 P. e) 3 P. 42. (Fuvest 2000) Uma determinada mquina pneumtica aplica, por meio da haste H, uma fora para cima e para baixo sobre um mecanismo externo. A haste H interliga dois mbolos, de reas S =1,2m e S=3,6m, que podem mover-se em dois cilindros coaxiais, ao longo de um comprimento L=0,50m, limitado por pinos (E). O conjunto (mbolos e haste) tem massa M=8000kg. Os mbolos separam trs regies: cmara C, mantida sempre em vcuo; cmara B, entre esses dois mbolos; regio A, aberta ao ambiente. A cmara B pode se comunicar com o ambiente, por um registro R , e com um reservatrio de ar comprimido, presso constante P=5,010Pa, por meio de um registro R (conforme figura). Inicialmente, com o registro R aberto e R fechado, os mbolos deslocam-se lentamente para cima, puxando o mecanismo externo com uma fora constante F. No final do percurso, R fechado e R aberto, de forma que os mbolos deslocam-se para baixo, empurrando o mecanismo externo com uma fora constante F.

Um gs, contido em um cilindro, presso atmosfrica, ocupa um volume V, temperatura ambiente T (em kelvin). O cilindro contm um pisto, de massa desprezvel, que pode mover-se sem atrito e que pode at, em seu limite mximo, duplicar o volume inicial do gs. Esse gs aquecido, fazendo com que o pisto seja empurrado ao mximo e tambm com que a temperatura do gs atinja quatro vezes T. Na situao final, a presso do gs no cilindro dever ser a) metade da presso atmosfrica b) igual presso atmosfrica c) duas vezes a presso atmosfrica d) trs vezes a presso atmosfrica e) quatro vezes a presso atmosfrica 41. (Unesp 2000) Uma bomba de ar, constituda de cilindro e mbolo, est acoplada a uma bola de futebol. Na base do cilindro, existe uma vlvula que se abre sob presso e que s permite a passagem de ar do cilindro para a bola. Inicialmente, o mbolo est distncia d (indicada na Figura 1) da base do cilindro e a presso no interior do cilindro a presso atmosfrica P, enquanto a presso no interior da bola P. Quando o mbolo empurrado de 1/3 do seu afastamento inicial, a vlvula entre o cilindro e a bola se abre (Figura 2).

(Considere a temperatura como constante e a presso ambiente como P=1,010Pa. Lembre-se de que 1Pa=1N/m). Determine a) a intensidade, em N, da fora F. b) a intensidade, em N, da fora F. c) o trabalho T, sobre o mecanismo externo, em J, em um ciclo completo.

43. (Unicamp 2005) Uma sala tem 6 m de largura, 10 m de comprimento e 4 m de altura. Deseja-se refrigerar o ar dentro da sala. Considere o calor especfico do ar como sendo 30 J/ (mol K) e use R= 8 J/ (mol K). a) Considerando o ar dentro da sala como um gs ideal presso ambiente (P = 10 N/m), quantos moles de gs existem dentro da sala a 27 C? b) Qual a quantidade de calor que o refrigerador deve retirar da massa de ar do item (a) para resfri-Ia at 17 C?

GABARITO1. a) Os valores obtidos por Boyle confirmam que o produto presso e volume do gs permanece constante. b) p = d(Hg) . g . h + p p = 14 . 10 . 10 . 1,5 + 1,0 . 10 (Pa) p = 3,1 . 10Pa 2. 02 + 08 = 10 3. 1,4 atm e 420 K 4. [B] p.V = n.R.T Inicialmente: 200.V = n.R.T Aps o espape: 160.V = N.R.T Dividindo membro a membro: 200/160 = n/N ==> N/n = 160/200 = 0,8 Isto significa que o gs que restou no recipiente corresponde a 80% do gs inicial. Desta forma evidencia-se que o escape correspondeu a 20%. 5. [E] 6. a) 250 mols b) 18,75 mols c) 4 h 7. [A] 8. T = 76,7 C 9. Utilizando a equao de estado dos gases ideais, temos: p V = n RT e pV = nRT e, portanto, (p V )/(pV) = (n T )/ (nT). Como a parede diatrmica e os gases esto em equilbrio trmico, T = T; como a parede pode mover-se sem atrito na horizontal e est em repouso, p = p. Portanto, V/V = n/n. Mas n/n = 1/2, logo, V = 2 V. Substituindo esse resultado em V + V = V, obtemos 3V = V, ou seja, V = V/3 e, conseqentemente, V = 2 V/3. 10. [A] 11. a) Em processo isotrmico verdadeiro que o produto entre a presso e volume constante. Desta forma: PV = PV P= PV/V = 1 100/50 = 2 atm b) Em processo isocrico a presso diretamente proporcional temperatura absoluta. Assim: P /T = P/T P=P T/T = 2 (627 + 273)/(27 + 273) = 2900/300 = 2 3 = 6 atm 12. a) 4,54 10N/m b) 280 cal 13. pmax = 3 atm e pmin = 1,2 atm.

14. [B] 15. a) Quando a porta do "freezer" aberta entra ar mais quente em seu interior, fazendo a presso interna igualar-se presso externa. A porta fechada e o ar existente no interior do "freezer" resfriado rapidamente, diminuindo sensivelmente a sua presso. Como a presso do ar externo maior, existir uma diferena de presso que dificultar a sua abertura. Para conseguirmos abrir a porta ser necessrio aplicarmos uma fora de intensidade maior do que aquela decorrente da diferena entre a presso externa e a interna. Se deixarmos passar um certo intervalo de tempo, notamos que a abertura da porta fica mais fcil. Isso ocorre porque a vedao da porta no ideal, possibilitando a entrada de ar externo no interior do "freezer". Esse ar ser resfriado lentamente, mas aumentar o nmero de partculas de ar, o que aumentar a presso do ar no interior do "freezer". Quando essa presso tornar-se igual presso externa, a massa de ar de dentro do "freezer" ficar praticamente constante e a resistncia abertura da porta ser apenas devido aos ms existentes na borracha de vedao que aderem ao metal do corpo do "freezer". b) 6,0 10 N 16. [E] 17. [B] 18. [A] 19. [D] 20. a) 3NRT/8. b) 9/8 NRT. 21. [C] 22. [A] 23. [D] 24. [B] 25. a) 11,2 b) 3,1 10 K ou (1/320)K 26. [C] 27. [E] 28. [C] 29. [D] 30. [A] 31. [B] 32. [A] 33. [D]

34. [E] 35. [C] 36. [D] 37. a) 1,5 10 Pa b) 540 K 38. [E] 39. a) P = 5 . 10 Pa b) H = 0,6 m c) T = 177C 40. [C] 41. [C] 42. a) F = 4 . 10 N b) F = 9,2 . 10 N c) T = 4,8 . 10 J 43. a) 1 10 mols b) 3 10 J