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Lista de Exercícios – Recuperação Final – 2º Ano do Ensino Médio

1ª Parte

1) (PUCCamp) O recipiente representado pela figura contém um líquido homogêneo e incompressível e em equilíbrio, com densidade de 0,75g/cm3. A diferença de pressão hidrostática entre um ponto no fundo do recipiente (M) e outro na superfície (N) vale 3,0 × 103 N/m2. Adotando g = 10m/s2, a profundidade do líquido (h), em cm, vale:

a) 10 b) 20 c) 30 d) 35 e) 40

Resp. E

2) (Mack) No tubo em forma de U da figura a seguir, o ramo A, de extremidade fechada, contém certo gás. O ramo B tem extremidade aberta. O desnível entre as superfícies livres da água é 10cm. A pressão do gás no ramo A excede a pressão atmosférica de:

Obs: 1) massa específica da água = 1 g/cm3

2) adote g = 10 m/s2

a) 5.103 N/m2

b) 4.103 N/m2 c) 3.103 N/m2 d) 2.103 N/m2 e) 1.103 N/m2.

Resp. E

A

B

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3) (UFMG) Puxar uma âncora de navio é relativamente fácil enquanto ela está dentro da água, mas isso se torna mais difícil quando ela sai da água. Em relação a esse fato, a afirmativa CORRETA é:

a) A força necessária para içar a âncora dentro da água é igual à diferença entre seu peso e o empuxo que atua sobre ela. b) o empuxo da água sobre a âncora anula o seu peso. c) o empuxo da água sobre a âncora é maior do que seu peso. d) o material da âncora torna-se menos denso ao ser colocado dentro da água. e) o peso da âncora é menor quando ela se encontra dentro da água.

Resp. A

4) (UFPE) Um bloco de madeira de massa específica 0,83 g/cm3, flutua em um recipiente com água. Que percentual do volume do bloco permanecerá fora da água? Dado: massa específica da água = 103kg/m3.

Resp. VEMERSO = 17 %

5) (UFPA) Quando um peixe morre em um aquário, verifica-se que, imediatamente após a

morte ele permanece no fundo e, após algumas horas, com a decomposição, são produzidos gases dentro de seu corpo e o peixe vem à tona (flutua). A explicação correta para este fato é que, com a produção de gases:

A) o peso do corpo diminui, diminuindo o empuxo. B) o volume do corpo aumenta, aumentando o empuxo. C) o volume do corpo aumenta, diminuindo o empuxo. D) a densidade do corpo aumenta, aumentando o empuxo. E) a densidade do corpo aumenta, diminuindo o empuxo. Resp. B

2ª Parte

1) Almir deve aquecer uma certa quantidade de água até 70°C. Após o início do processo, ele quebrou, acidentalmente, o termômetro e teve que utilizar um outro, graduado em Fahrenheit. Nessa escala, o aquecimento deve parar em que valor de temperatura? Dados: 0°C e 100°C correspondem, respectivamente, a 32°F e 212°F.

2) A temperatura crítica do corpo humano é de 42ºC. Caso essa informação estivesse contida num livro norte-americano de Medicina, no qual a temperatura é fornecida em graus fahrenheit (ºF), qual seria o valor desta temperatura nesta escala?

3) Um corpo apresenta acréscimo de temperatura de 20ºC. Determine o acréscimo de temperatura desse corpo expresso na escala Fahrenehit.

4) Na figura a seguir tem-se um dispositivo que nos ajuda a entender as formas pelas quais o calor se propaga.

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Observa-se que, em um local livre de correntes de ar, ao ligar a lâmpada - transformação de energia elétrica em térmica -, a ventoinha acima da lâmpada começa a girar. Isto deve-se, principalmente, devido à(às):

a) irradiação térmica próxima à lâmpada aquecida. b) convecção térmica do ar próximo à lâmpada aquecida. c) condução térmica que predomina nos metais. d) força de atração gravitacional entre a ventoinha e a lâmpada. e) forças de ação e de reação.

5) Sobre a propagação do calor, considere as seguintes afirmações e assinale certo (C) ou

errado (E) em cada uma delas. ( ) O processo de convecção do calor só pode ocorrer nos meios sólidos e líquidos. ( ) A irradiação do calor só pode ocorrer no vácuo. ( ) A condução de calor é o processo de propagação que ocorre nos corpos sólidos. ( ) A convecção do calor só pode ocorrer nos líquidos.

6) (UFMG) João, chefe de uma oficina mecânica, precisa encaixar um eixo de aço em um anel de latão, como mostrado nesta figura:

À temperatura ambiente, o diâmetro do eixo é maior que o do orifício do anel. Sabe-se que o coeficiente de dilatação térmica do latão é maior que o do aço. Diante disso, são sugeridos a João alguns procedimentos, descritos nas alternativas abaixo, para encaixar o eixo no anel. Assinale a alternativa que apresenta um procedimento que NÃO permite esse encaixe.

A) Resfriar apenas o eixo. B) Aquecer apenas o anel. C) Resfriar o eixo e o anel. D) Aquecer o eixo e o anel.

7) (Vunesp) A figura mostra uma lâmina bimetálica, de comprimento L0 na temperatura T0, que deve tocar o contato C quando aquecida. A lâmina é feita dos metais I e II, cujas

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variações relativas do comprimento L/L0 em função da variação de temperatura T = T – T0 encontram-se no gráfico.

Determine: a) o coeficiente de dilatação linear dos metais I e II. b) qual dos metais deve ser utilizado na parte superior da lâmina para que o dispositivo funcione como desejado. Justifique sua resposta.

8) (Mack) Diz um ditado popular: ―A natureza é sábia!‖. De fato! Ao observarmos os diversos fenômenos da natureza, ficamos encantados com muitos pormenores, sem os quais não poderíamos ter vida na face da Terra, conforme a conhecemos. Um desses pormenores, de extrema importância, é o comportamento anômalo da água, no estado líquido, durante seu aquecimento ou resfriamento sob pressão normal. Se não existisse tal comportamento, a vida subaquática nos lagos e rios, principalmente das regiões mais frias de nosso planeta, não seria possível. Dos gráficos abaixo, o que melhor representa esse comportamento anômalo é:

a)

b)

9) (Mack) Em uma experiência para determinarmos o coeficiente de dilatação linear do vidro, tomamos um frasco de vidro de volume 1000cm3 e o preenchemos totalmente com

–4°C–1). Após elevarmos a

temperatura do conjunto de 100ºC, observamos que 3cm3 de mercúrio transbordam. Determine o coeficiente de dilatação linear do vidro que constitui esse frasco.

c)

d)

e)

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10) (UFMG) Duas lâminas de metais diferentes, M e N, são unidas rigidamente. Ao se aquecer

o conjunto até uma certa temperatura, esse se deforma, conforme mostra a figura a seguir.

Com base na deformação observada, pode-se concluir que:

a) a capacidade térmica do metal M é maior do que a capacidade térmica do metal N. b) a condutividade térmica do metal M é maior do que a condutividade térmica do metal N. c) a quantidade de calor absorvida pelo metal M é maior do que a quantidade de calor absorvida pelo metal N. d) o coeficiente de dilatação linear do metal M é maior do que o coeficiente de dilatação linear do metal N. e) o calor específico do metal M é maior do que o calor específico do metal N.

11) (Vunesp) O gráfico representa a temperatura em função do tempo de um líquido aquecido

em um calorímetro. Considerando-se desprezível a capacidade térmica do calorímetro e que o aquecimento foi obtido através de uma resistência elétrica, dissipando energia à taxa constante de 120W, determine a capacidade térmica do líquido, em J/ºC. Dica: 1min = 60s.

12) (Mack) No romance de Hans Ruesch, "Top of the world", são retratados os costumes dos esquimós. Durante o relato de uma caçada, lemos: "A temperatura fez-se mais fria, lá nas alturas, com 45 ou 51 graus centígrados (Celsius), abaixo de zero (...) - E eles precisavam ter o cuidado de não se esforçar, nem começar a transpirar (...)". Fisicamente, podemos dizer que a recomendação de não vir a transpirar se deve à possibilidade do fenômeno da:

a) vaporização do suor. b) condensação do suor.

c) sublimação do suor.

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d) solidificação do suor. e) fusão do suor.

13) (UFAC) O calor latente de fusão do chumbo vale 6 cal/g e sua temperatura de fusão é de 327 °C. Para fundir totalmente um bloco de chumbo de 40 g, devemos fornecer-lhe, no mínimo, quantas calorias de calor?

14) (Mack) Sabendo que uma caixa de fósforos possui em média 40 palitos e que cada um

destes palitos, após sua queima total, libera cerca de 85 cal, para podermos fundir totalmente um cubo de gelo de 40g, inicialmente a -10°C, sob pressão normal, simplesmente com a queima de palitos de fósforos, devemos utilizar um mínimo de: Dados: cgelo = 0,5 cal/g°C; Lf = 80cal/g; cágua = 1,0 cal/g°C

a) 34 caixas. b) 8,5 caixas. c) 3,4 caixas. d) 2 caixas. e) 1 caixa.

15) Um dos mais intrigantes fenômenos naturais é a mudança de fase que ocorre, por exemplo, quando a água líquida se vaporiza, ao ferver. Mede-se a temperatura da água fervente em duas panelas, uma de barro e outra metálica. Ambas se encontram sobre fogões de cozinha, um deles no nível do mar e o outro no alto do Pico da Bandeira. A temperatura da água fervente:

a) é sempre 100 °C, portanto é a mesma em ambas as panelas. b) é menor na panela onde começou a ferver há menos tempo. c) é menor na panela que se encontra no Pico da Bandeira. d) é menor na panela metálica. e) é menor na panela de barro.

16) (Fatec) Uma torneira elétrica tem potência constante 4,2.103 W ou 1,0.103 cal/s. Deseja-se elevar de 10°C a temperatura da água que passa por essa torneira. Considerando-se o calor específico da água 1,0 cal/g°C, determine a massa de água que deverá passar pela torneira num segundo, em gramas.

17) (Vunesp) Uma quantidade de 1,5kg de certa substância encontra-se inicialmente na fase

sólida, à temperatura de –20ºC. Em um processo a pressão constante de 1,0atm, ela é levada à fase líquida a 86ºC. A potência necessária nessa transformação foi de 1,5kJ/s. O gráfico na figura mostra a temperatura de cada etapa em função do tempo.

Calcule:

a) o calor latente de fusão Lf. Dica: 1min = 60s.

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b) o calor necessário para elevar a temperatura de 1,5kg dessa substância de 0 a 86ºC.

18) (Vunesp) Nos quadrinhos da tira, a mãe menciona as fases da água conforme a mudança das estações.

Entendendo ―boneco de neve‖ como sendo ―boneco de gelo‖ e que com o termo ―evaporou‖ a mãe se refira à transição água vapor, pode-se supor que ela imaginou a seqüência:

gelo água vapor água.

As mudanças de estado que ocorrem nessa seqüência são:

A) fusão, sublimação e condensação. B) fusão, vaporização e condensação. C) sublimação, vaporização e condensação. D) condensação, vaporização e fusão. E) fusão, vaporização e sublimação.

19) (PUC-Camp) Fornece-se calor a 100g de prata, inicialmente a 12 °C (285K) até que ela se funda completamente a 1235 K. São dados acerca da prata: calor específico = 240 J / kg.K calor latente de fusão = 1,05.105 J / kg ponto de fusão = 1235 K Determine a quantidade de calor fornecida à prata, em joules. Dica: 1kg = 1000g.

20) Uma panela com um litro de água é colocada sobre a chama de um fogão. A temperatura

de ebulição dessa água irá depender da: a) capacidade térmica da panela. b) pressão atmosférica ambiente. c) condutividade térmica da panela. d) quantidade de calor cedida pela chama.

21) (FEI) Quando dois corpos de tamanhos diferentes estão em contato e em equilíbrio térmico, e ambos isolados do meio ambiente, pode-se dizer que:

a) o corpo maior é o mais quente. b) o corpo menor é o mais quente. c) não há troca de calor entre os corpos. d) o corpo maior cede calor para o corpo menor. e) o corpo menor cede calor para o corpo maior.

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22) (Fatec) Um frasco contém 20g de água a 0°C. Em seu interior é colocado um objeto de 50g de alumínio a 80°C. Os calores específicos da água e do alumínio são respectivamente 1,0cal/g°C e 0,10cal/g°C. Supondo não haver trocas de calor com o frasco e com o meio ambiente, a temperatura de equilíbrio desta mistura será:

a) 60°C b) 16°C c) 40°C d) 32°C e) 10°C

23) (FATEC) Em um recipiente de capacidade térmica desprezível são colocados 200 g de água a 25°C e 500 g de um metal a 250°C. A temperatura final de equilíbrio térmico obtida é 50°C. Dado: calor específico da água = 1,0 cal/g°C. Nessas condições, o calor específico do metal, em cal/g°C, vale:

a) 0,01 b) 0,02 c) 0,05 d) 0,10 e) 0,20

24) (FEI) Para se determinar o calor específico do ferro, um aluno misturou em um calorímetro ideal 200g de água a 20 ºC com 50g de ferro a 100 ºC e obteve a temperatura final da mistura TF = 22 ºC. Qual é o calor específico do ferro?

a) 0,05 cal/goC b) 0,08 cal/goC c) 0,10 cal/goC d) 0,25 cal/goC e) 0,40 cal/goC

25) Introduz-se em um recipiente adiabático (que impede as trocas de calor com o ambiente) e de capacidade térmica desprezível, uma grande quantidade de vapor em contato com gelo. No equilíbrio encontra-se vapor mais água. Qual a temperatura de equilíbrio? Considere a experiência realizada ao nível do mar.

26) (FUVEST) Dois recipientes iguais A e B, contendo dois líquidos diferentes, inicialmente a 20°C, são colocados sobre uma placa térmica, da qual recebem aproximadamente a mesma quantidade de calor. Com isso, o líquido em A atinge 40°C, enquanto o líquido em B, 80°C. Se os recipientes forem retirados da placa e seus líquidos misturados, a temperatura final da mistura ficará em torno de:

a) 45°C b) 50°C c) 55°C d) 60°C e) 65°C

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27) (Vunesp) Quando uma enfermeira coloca um termômetro clínico de mercúrio sob a língua

de um paciente, por exemplo, ela sempre aguarda algum tempo antes fazer a sua leitura. Esse intervalo de tempo é necessário:

a) para que o termômetro entre em equilíbrio térmico com o corpo do paciente. b) para que o mercúrio, que é muito pesado, possa subir pelo tubo capilar. c) para que o mercúrio passe pelo estrangulamento do tubo capilar. d) devido à diferença entre os valores do calor específico do mercúrio e do corpo humano. e) porque o coeficiente de dilatação do vidro é diferente do coeficiente de dilatação do mercúrio.

28) (UFRJ) Três amostras de um mesmo líquido são introduzidas num calorímetro adiabático de capacidade térmica desprezível: uma de 12g a 25°C, outra de 18g a 15°C e a terceira de 30g a 5°C. Calcule a temperatura do líquido quando se estabelecer o equilíbrio térmico no interior do calorímetro.

29) (UFPR) Numa garrafa térmica há 100 g de leite à temperatura de 90 ºC. Nessa garrafa são

adicionados 20 g de café solúvel à temperatura de 20 °C. O calor específico do café vale 0,5 cal/(g ºC) e o do leite vale 0,6 cal/(g °C). A temperatura final do café com leite é de:

a) 80 ºC. b) 42 ºC. c) 50 ºC. d) 60 ºC. e) 67 ºC.

30) (FEI) Para se determinar o calor específico do ferro, um aluno misturou em um calorímetro ideal 200g de água a 18o C com 50g de ferro a 100o C e obteve a temperatura final da mistura TF = 20o C. Qual é o calor específico do ferro?

a) 0,05 cal/goC b) 0,08 cal/goC c) 0,10 cal/goC d) 0,25 cal/goC e) 0,40 cal/goC

31) Introduz-se em um recipiente adiabático (que impede as trocas de calor com o ambiente) e de capacidade térmica desprezível, uma grande quantidade de gelo em contato com vapor. No equilíbrio encontra-se gelo mais água. Qual a temperatura de equilíbrio? Considere a experiência realizada ao nível do mar.

32) (UFMG) A figura a seguir mostra um cilindro fechado em uma de suas extremidades e provido de um pistão de massa m, que pode se movimentar livremente. Esse cilindro contém um gás ideal. Aquecendo-se o conjunto, o diagrama p × V que melhor descreve a transformação que está ocorrendo com o gás é:

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33) (UNIFESP) A figura reproduz uma gravura do termoscópio de Galileu, um termômetro

primitivo por ele construído no início do século XVI. No termoscópio, o ar é aprisionado no bulbo superior, ligado por um tubo a um recipiente aberto contendo um líquido colorido. Assim, pode-se concluir que, se a temperatura ambiente subir, a altura da coluna de líquido colorido:

A) aumenta, pois aumentam o volume e a pressão do ar contido no bulbo. B) diminui, pois aumentam o volume e a pressão do ar contido no bulbo. C) aumenta, em decorrência da dilatação do líquido contido no recipiente. D) diminui, em decorrência da dilatação do líquido contido no recipiente. E) pode aumentar ou diminuir, dependendo do líquido contido no recipiente.

34) (Fatec) Um mol de gás perfeito, à temperatura de 0oC e pressão de 1,0 atm, ocupa um volume de 22,4 litros. Para conter dois mols de gás perfeito à temperatura de 27ºC e pressão de 2,0 atm, um recipiente rígido deve ter um volume, em litros, cujo valor é mais próximo de: Dado: R = 0,082 atm.L/mol.K.

a) 5,0 b) 15 c) 25 d) 40 e) 60

35) (UFMS) Dentro de um processo isovolumétrico, sem perda de massa, se um gás ideal tem sua pressão reduzida à metade do valor inicial, é correto afirmar que:

(A) o volume do gás dobra de valor. (B) a temperatura do gás dobra, independente da escala termométrica utilizada. (C) sua temperatura, somente na escala Celsius, é reduzida à metade do seu valor inicial. (D) sua temperatura, em kelvin, é reduzida à metade do valor inicial. (E) o volume do gás é reduzido à metade do seu valor inicial.

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36) (UFBA) Um gás ideal está contido em um recipiente com pistão móvel, à pressão de 4,0.104

N/m2. Quando aquecido, o gás sofre expansão isobárica, variando o volume em 0,5 L. Determine, em joules, a parcela de energia térmica convertida em energia mecânica. (Dado: 1L = 10-3m3).

37) (UNICAMP) Vários textos da coletânea da prova de redação enfatizam a crescente importância das fontes renováveis de energia. No Brasil, o álcool tem sido largamente empregado em substituição à gasolina. Uma das diferenças entre os motores a álcool e a gasolina é o valor da razão de compressão da mistura ar-combustível. O diagrama abaixo representa o ciclo de combustão de um cilindro de motor a álcool.

Durante a compressão (trecho i f),

o volume da mistura é reduzido de Vi para Vf. A razão de compressão r é

definida como

f

i

V

Vr . Valores típicos

de r para motores a gasolina e a álcool são, respectivamente, rg = 9 e ra = 11. A eficiência termodinâmica E de um motor é a razão entre o trabalho realizado num ciclo completo e o calor produzido na combustão. A eficiência termodinâmica é função da razão de compressão e é dada por: E

1 - r

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a) Quais são as eficiências termodinâmicas dos motores a álcool e a gasolina?

b) A pressão P, o volume V e a temperatura absoluta T de um gás ideal satisfazem a relação =

T

PVconstante.

Encontre a temperatura da mistura ar-álcool após a compressão (ponto f do diagrama). Considere a mistura como um gás ideal.

Dados: 7 3

8; 9 = 3 ; 11

3

10; 13

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38) (Unifesp) A figura ilustra duas transformações de um gás ideal contido num cilindro de paredes adiabáticas (impede a troca de calor). Em I, através de uma base diatérmica (que permite a passagem do calor), o gás recebe calor e faz o êmbolo, também construído de material adiabático, subir livremente, aumentando seu volume de V0 a V, atingindo a temperatura T. Nesse estado, a fonte quente é retirada e substituída por um reservatório térmico à mesma temperatura T do gás. Em seguida, na transformação II, colocam-se grãos de areia sobre o êmbolo, lentamente, para que o gás possa manter-se em equilíbrio térmico com o reservatório. Nessas condições, o êmbolo baixa até que o gás volte a ocupar o mesmo volume V0 do início. Considere desprezíveis as variações da pressão atmosférica. O diagrama p × V, que melhor representa essas duas transformações, é o da figura:

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39) (PUC - SP) A figura representa dois modos diferentes de um homem soprar uma de suas mãos.

Qual a diferença entre a temperatura do ar que sai da boca do homem na primeira e na

segunda situação? Explique o porque.

40) (UFAC) Tem-se 6,4 x 10-2 kg de gás oxigênio (O2), considerado como ideal, num volume de 10 litros à temperatura de 27 °C. (Dado: constante universal dos gases perfeitos = 0,08 atm.L/mol.K, Massa molar do O2 = 32.10-3kg/mol). A pressão exercida pelo gás é:

a) 0,48 atm b) 0,50 atm c) 50 atm d) 4,8 atm e) 48 atm

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41) (UFMS) Dentro de um processo isobárico, sem perda de massa, se um gás ideal tem seu volume reduzido à metade do valor inicial, é correto afirmar que:

(A) o volume do gás dobra de valor. (B) a temperatura do gás dobra, independente da escala termométrica utilizada. (C) sua temperatura, somente na escala Celsius, é reduzida à metade do seu valor inicial. (D) o volume do gás é reduzido à metade do seu valor inicial. (E) sua temperatura, em kelvin, é reduzida à metade do valor inicial.

42) (UFAC) Qual o trabalho realizado por um gás que se expande isobaricamente de 2 litros para 200 litros, a uma pressão de 20 atm? (dado: 1L = 10-3m3; 1,0 atm = 1,0 x 105 N/m2).

43) Um sistema termodinâmico realiza o ciclo ABCA representado a seguir.

a) Qual o trabalho realizado pela força de pressão do gás na transformação AB?

b) Qual o trabalho realizado pela força de pressão do gás na transformação BC?

c) Qual o trabalho realizado pela força de pressão do gás na transformação CA?

d) Qual o trabalho realizado pela força de pressão do gás no ciclo ABCA?

44) Um corpo recebe 40 Joules de calor de um outro corpo e rejeita 10 Joules para um

ambiente. Simultaneamente, o corpo realiza um trabalho de 200 Joules. Estabeleça, baseado na primeira lei da termodinâmica, o que acontece com a:

a) Energia Interna do corpo (ΔU). b) Temperatura do corpo em estudo.

45) Transfere-se calor a um sistema, um total de 200 calorias. Verifica-se que o sistema se

expande, realizando um trabalho de 150 joules, e que sua energia interna aumenta. a) Considerando 1 cal = 4J calcule a quantidade de energia transferida ao sistema, em joules. b) Utilizando a primeira lei da termodinâmica, calcule a variação de energia interna desse sistema.

46) (UFSCar) Mantendo uma estreita abertura em sua boca, assopre com vigor sua mão agora! Viu? Você produziu uma transformação adiabática! Nela, o ar que você expeliu sofreu uma violenta expansão, durante a qual:

A) o trabalho realizado correspondeu à diminuição da energia interna desse ar, por não ocorrer troca de calor com o meio externo. B) o trabalho realizado correspondeu ao aumento da energia interna desse ar, por não ocorrer troca de calor com o meio externo. C) o trabalho realizado correspondeu ao aumento da quantidade de calor trocado por esse ar com o meio, por não ocorrer variação da sua energia interna. D) não houve realização de trabalho, uma vez que o ar não absorveu calor do meio e não sofreu variação de energia interna.

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E) não houve realização de trabalho, uma vez que o ar não cedeu calor para o meio e não sofreu variação de energia interna.

47) A figura a seguir representa o gráfico p-V de um gás, suposto ideal, que sofre primeiramente um processo isobárico, partindo do ponto A para o ponto B, e depois um processo isovolumétrico, atingindo o ponto C, que se situa sobre a mesma isoterma que A. Calcule:

a) o trabalho realizado pelo gás ao final do processo ABC; b) o calor recebido pelo gás ao final do processo ABC.

48) Um gás ideal sofre transformações segundo o ciclo dado no esquema p x V a seguir. Dica: 1cm3 = 10-6m3.

a) Qual o trabalho realizado

pela força de pressão do gás na transformação AB?

b) Qual o trabalho realizado pela força de pressão do gás na transformação BC?

c) Qual o trabalho realizado pela força de pressão do gás na transformação CA?

d) Qual o trabalho realizado pela força de pressão do gás no ciclo ABCA?

49) Transfere-se calor a um sistema, um total de 800 calorias. Verifica-se que o sistema se expande, realizando um trabalho de 1500 joules, e que sua energia interna aumenta.

a) Considerando 1 cal = 4J calcule a quantidade de energia transferida ao sistema, em joules. b) Utilizando a primeira lei da termodinâmica, calcule a variação de energia interna desse sistema.

50) Um corpo recebe 200 Joules de calor de um outro corpo e rejeita 50 Joules para um ambiente. Simultaneamente, o corpo realiza um trabalho de 800 Joules. Estabeleça, baseado na primeira lei da termodinâmica, o que acontece com a:

a) Energia Interna do corpo (ΔU). b) Temperatura do corpo em estudo.

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51) (Unifesp) A figura representa uma configuração de ondas estacionárias produzida num

laboratório didático com uma fonte oscilante.

a) Sendo d = 12 cm a distância entre dois nós sucessivos, qual o comprimento de onda da

onda que se propaga no fio? b) O conjunto P de cargas que traciona o fio tem massa m = 0,18 kg. Sabe-se que a

densidade linear do fio é µ = 5,0 × 10–4 kg/m. Determine a freqüência de oscilação da fonte.

Dados: velocidade de propagação de uma onda numa corda:

Fv ; g = 10m/s2.

52) (FEI) O aparelho auditivo humano distingue no som 3 qualidades, que são: altura,

intensidade e timbre. A altura é a qualidade que permite a esta estrutura diferenciar sons graves de agudos, dependendo apenas da freqüência do som. Assim sendo, podemos afirmar que:

a) o som será mais grave quanto menor for sua freqüência. b) o som será mais grave quanto maior for sua freqüência. c) o som será mais agudo quanto menor for sua freqüência. d) o som será mais alto quanto maior for sua intensidade. e)o som será mais alto quanto menor for sua freqüência.

53) (UFC) Uma pessoa, nas proximidades de um grande obstáculo, emite um grito forte. Para que essa pessoa possa perceber o eco de seu grito, ela deverá estar a uma distância, d, do obstáculo, tal que o tempo gasto pelo som para percorrer, ida e volta, essa distância, seja, no mínimo, um décimo de segundo. Se a velocidade do som no ar é vsom = 340 m/s, qual o valor mínimo de d?

54) (Unip) A respeito do som e da luz assinale a opção correta:

a) o som e a luz propagam no ar com velocidades de mesma intensidade. b) o som e a luz são ondas eletromagnéticas. c) o som e a luz não se propagam no vácuo. d) o som não se propaga no vácuo. e) a luz não se propaga na água.

55) (UFPA) O controle de graves e agudos em um aparelho de som controla a(s) qualidade(s) fisiológica(s) denominada(s)...

A) timbre B) intensidade C) altura D) timbre e intensidade

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E) altura e timbre

56) (Unicamp) O menor intervalo de tempo entre dois sons percebido pelo ouvido humano é de 0,10 s. Considere uma pessoa defronte a uma parede em um local onde a velocidade do som é de 340 m/s. Determine a menor distância para que a pessoa possa distinguir a sua voz e o eco.

57) (Unaerp) Além do dano que podem causar à audição, os sons fortes têm vários outros efeitos físicos. Sons de 140 decibéis (dB) (som de um avião a jato pousando) podem produzir numerosas sensações desagradáveis; entre elas, perda de equilíbrio e náusea. A unidade Bel (B), utilizada no texto, representa:

a) a freqüência do som. b) a intensidade física do som. c) o nível sonoro do som. d) a potência do som. e) o timbre do som.

58) (Fuvest) A Rádio USP opera na freqüência de 93,7 megahertz. Considerando-se que a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas na atmosfera é igual a 300000km/s, o comprimento de onda emitida pela Rádio USP é aproximadamente igual a:

a) 3,2 m b) 32,0 m c) 28,1 m d) 93,7 m e) 208,1 m

59) (Fuvest) O ouvido humano é capaz de ouvir sons entre 20Hz e 20.000Hz aproximadamente. A velocidade do som no ar é de aproximadamente 340m/s. O som mais grave que o ouvido humano é capaz de ouvir tem comprimento de onda:

a) 1,7cm b) 58,8cm c) 17m d) 6800m e) 6800km

60) (UECE) Os morcegos, esses estranhos mamíferos voadores, emitem ultra-sons, tipo de vibrações de importantes aplicações na ciência e na tecnologia. O menor comprimento de onda do ultra-som produzido por um morcego, no ar, é da ordem de 3,3 × 10-3 metros. A freqüência mais elevada que esses animais podem emitir num local onde a velocidade do ultra-som no ar vale 330 m/s, é da ordem de:

a) 104 Hz b) 105 Hz c) 106 Hz

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d) 107 Hz

61) (UFAC) Uma estação de rádio transmite em 1200 kHz. Sendo 3 x 105 km/s a velocidade das ondas de rádio, qual o comprimento de onda das ondas dessa estação?

a) 25 m b) 0,25 m c) 250 m d) 3600 m e) 5000 m

62) (Fuvest) A temperatura do corpo humano é cerca de 36,5º C. Uma pessoa toma um litro de água a 10º C. Qual a energia absorvida pela água?

a) 10.000 cal b) 26.500 cal c) 36.500 cal d) 46.500 cal e) 23.250 cal

63) (Fuvest) Um bloco de massa 2,0kg, ao receber toda energia térmica liberada por 1000 gramas de água que diminuem a sua temperatura de 1°C, sofre um acréscimo de temperatura de 10°C. O calor específico do bloco, em cal/g.°C, é: (Adote: calor específico da água: 1,0 cal/g.°C ).

a) 0,2 b) 0,1 c) 0,15 d) 0,05 e) 0,01

64) (UEL) Uma fonte térmica, de potência constante e igual a 20 cal / s, fornece calor a um

corpo sólido de massa 100g. A variação de temperatura do corpo em função do tempo t é dada pelo gráfico a seguir.

O calor específico da substância que constitui o corpo, no estado líquido, em cal/g°C, vale:

a) 0,05 b) 0,10 c) 0,20 d) 0,30 e) 0,40

65) (Mack) No romance de Hans Ruesch, "Top of the world", são retratados os costumes dos esquimós. Durante o relato de uma caçada, lemos: "A temperatura fez-se mais fria, lá nas alturas, com 45 ou 51 graus centígrados (Celsius), abaixo de zero (...) - E eles precisavam

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ter o cuidado de não se esforçar, nem começar a transpirar (...)". Fisicamente, podemos dizer que a recomendação de não vir a transpirar se deve à possibilidade do fenômeno da:

a) vaporização do suor. b) condensação do suor. c) sublimação do suor. d) solidificação do suor. e) fusão do suor.

66) (Mack) Sabendo que uma caixa de fósforos possui em média 40 palitos e que cada um destes palitos, após sua queima total, libera cerca de 85 cal, para podermos fundir totalmente um cubo de gelo de 40g, inicialmente a -10°C, sob pressão normal, simplesmente com a queima de palitos de fósforos, devemos utilizar um mínimo de: Dados: cgelo = 0,5 cal/g°C; Lf = 80cal/g; cágua = 1,0 cal/g°C.

a) 34 caixas. b) 8,5 caixas. c) 3,4 caixas. d) 2 caixas. e) 1 caixa.

67) (UFES) Os cozinheiros sabem que um bom pudim deve ser cozido em banho-maria: a fôrma contendo o pudim é mergulhada em um recipiente no qual se mantém água fervendo. A razão física para esse procedimento é que:

a) o cozimento se dá a pressão controlada. b) o cozimento se dá a temperatura controlada. c) a água é um bom isolante térmico. d) o peso aparente do pudim é menor, devido ao empuxo (princípio de Arquimedes). e) a expansão volumétrica do pudim é controlada.

68) (Fuvest) Nas geladeiras, o congelador fica sempre na parte de cima para: a) manter a parte de baixo mais fria que o congelador. b) manter a parte de baixo mais quente que o congelador. c) que o calor vá para o congelador. d) acelerar a produção de cubos de gelo. e) que o frio vá para o congelador.

69) (UFES) Ao colocar a mão sob um ferro elétrico quente sem tocar na sua superfície, sentimos a mão "queimar". Isto ocorre porque a transmissão de calor entre o ferro elétrico e a mão se deu principalmente através de:

A) irradiação. B) condução. C) convecção. D) condução e convecção. E) convecção e irradiação.

70) (Unirio) Para que a vida continue existindo em nosso planeta, necessitamos sempre do calor que emana do Sol. Sabemos que esse calor está relacionado a reações de fusão nuclear no interior desta estrela. A transferência de calor do Sol para nós ocorre através de:

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A) convecção. B) condução. C) irradiação. D) dilatação térmica. E) ondas mecânicas.

71) (UFMG) A Primeira Lei da Termodinâmica estabelece que o aumento U da energia interna de um sistema é dado por U = Q - W, onde Q é o calor recebido pelo sistema, e W é o trabalho que esse sistema realiza. Se um gás real sofre uma compressão adiabática, então:

a) Q = U. b) Q = W. c) W = 0. d) Q = 0. e) U = 0.

72) (UFF) Dez litros de gás à baixa pressão, contidos em um recipiente, são aquecidos recebendo 1,0 × 102 cal sem variar significativamente o seu volume. Os valores aproximados do trabalho () realizado no processo e da correspondente variação de energia interna (U) do gás são, em cal, respectivamente:

A) zero; zero B) zero; 1,0 x 102 C) 1,0 x 102; zero D) 1,0 x 102; 1,0 x 102 E) 0,5 x 102; 0,5 x 102

73) (Vunesp) Um gás, que se comporta como gás ideal, sofre expansão sem alteração de temperatura, quando recebe uma quantidade de calor Q = 6 J.

a) Determine o valor E da variação da energia interna do gás. b) Determine o valor do trabalho T realizado pelo gás durante esse processo.

Resp. a) E = 0 (transformação isotérmica) b) = 6J

74) A figura I reproduz uma fotografia de uma onda periódica que se propaga ao longo de um cordão perfeitamente elástico. A figura II representa as posições ocupadas por um ponto da corda em função do tempo.

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Assinale a alternativa que indica o comprimento de onda (λ) das ondas na corda, a freqüência (f) e a velocidade de propagação dessa onda (v):

a) λ = 100cm, f = 0,5Hz e v = 0,5m/s. b) λ = 50cm, f = 2Hz e v = 1m/s. c) λ = 50cm, f = 0,5Hz e v = 0,25m/s. d) λ = 100cm, f = 2Hz e v = 2m/s. e) λ = 75cm, f = 2Hz e v = 1,5m/s.

75) Recentemente, faleceu na cidade de Módena, Itália, um dos maiores tenores desse século,

o italiano Luciano Pavarotti (12/10/1935 – 06/09/2007). Detentor de um timbre largamente reconhecível e de interpretações memoráveis, Pavarotti conseguiu popularizar as óperas. Certamente, o mundo operístico pode ser dividido em duas eras: AP(antes de Pavarotti) e DP(depois de Pavarotti). Um dos atributos desse excepcional tenor se refere à intensidade, à potência com que cantava suas tão conhecidas árias, bem como sua segura afinação, mesmo para notas de baixa altura, região onde a afinação é difícil de ser sustentada. O texto acima faz menção a algumas propriedades das ondas sonoras que são analisadas no estudo da acústica. Segundo os conceitos da acústica, assinale a alternativa correta.

a) Notas de baixa altura correspondem a sons de amplitudes baixas. b) Timbre é uma característica do som relacionada a sua freqüência. c) Intensidade do som está relacionada à amplitude da onda sonora. d) Cantores que cantam a mesma nota musical, na mesma oitava, produzem sons de mesmo

timbre. e) Notas de baixa altura correspondem a sons agudos.

76) Uma fonte oscilatória (F) é ligada a um fio perfeitamente elástico que se encontra sobre

um plano horizontal liso. Em t = 0s, a fonte realiza oscilações harmônicas, produzindo no fio, uma sucessão de cristas e vales. A figura a seguir representa o perfil do fio após 3 segundos contados a partir do início das oscilações.

Com base na figura e nas informações fornecidas, assinale a alternativa que indica o

período (T) de oscilações da fonte, o comprimento de onda ( ) e a velocidade de

propagação da onda (v).

a) T = 1s; = 2m e v = 2m/s.

b) T = 3s; = 6m e v = 2m/s.

c) T = 2s; = 2m e v = 1m/s.

d) T = 3s; = 3m e v = 1m/s.

e) T = 1s; = 6m e v = 6m/s.

77) Um sistema de ondas estacionárias foram produzidas em uma corda perfeitamente elástica,

como mostra o esquema a seguir.

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Sabendo que a fonte de oscilações dos abalos possui freqüência de 3Hz, assinale a alternativa que indica a velocidade das ondas que deram origem às ondas estacionárias.

a) Zero. b) 3m/s. c) 6m/s. d) 9m/s. e) 18m/s.

78) Um oceanógrafo quer determinar o comprimento de onda ( ) das ondas na superfície do

mar em uma baía. Para isso, dispôs duas bóias separadas por uma distância de 10m e percebeu que certa crista levava 2s para ir de uma bóia a outra.

Observou também que cada bóia realizava 5 oscilações completas em cada 2s. Com base nesses dados o oceanógrafo concluiu que o comprimento de onda era de:

a) 1m b) 2m c) 3m d) 4m e) 5m

79) O gráfico de subida e descida de uma rolha, na superfície de um lago ondulado, é

mostrada na figura a seguir, em que y é a altura da rolha em relação ao nível da água e t é o tempo decorrido.

Se a rolha leva 1,0s para sair do nível zero e atingir, pela primeira vez, a altura máxima, a freqüência do movimento é igual a:

a) 0,125Hz. b) 0,25Hz.

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c) 0,50Hz. d) 1,0Hz. e) 4,0Hz.

80) Os tsunamis são um tipo de onda oceânica, gerada por distúrbios sísmicos ocorridos no

subsolo oceânico. Em dezembro de 2004, nas regiões sul e sudeste da Ásia, mais de 168mil pessoas morreram devido aos tsunamis. Quando chegam na região costeira, os tsunamis tornam-se ondas gigantescas com alto poder destrutivo. Normalmente, os tsunamis têm um comprimento de onda que varia de 130 a 160 quilômetros, podendo atingir até 1000 quilômetros, e se deslocam com velocidades que podem chegar a 480 nós (aproximadamente 890km/h). Em águas profundas, sua altura não atinge mais que um metro, não sendo, portanto, percebidas devido ao seu grande comprimento.

―ÉPOCA‖, São Paulo, 3 jan 2005 [Adaptado]. Com base na leitura do texto e em seus conhecimentos de física, a alternativa INCORRETA é:

a) A velocidade de 1 nó equivale a, aproximadamente, 0,5m/s. b) Ondas no mar são exemplos de ondas mecânicas. c) A energia presente em uma onda do mar depende, entre outros fatores, da amplitude da

onda. d) Uma onda transfere energia de um ponto a outro, sem o transporte de matéria entre os

pontos. e) Um tsunami em alto mar, com velocidade de 400 nós e com comprimento de onda de

200km, faz oscilar um barco com período de oscilação de, aproximadamente, 37minutos.

81) Quando uma pessoa fala, o que de fato ouvimos é o som resultante da superposição de vários sons de freqüências diferentes. Porém, a freqüência do som percebido é igual à do som de menor freqüência emitido. Em 1984, uma pesquisa realizada com uma população de 90 pessoas, na cidade de São Paulo, apresentou os seguintes valores médios para as freqüências mais baixas da voz falada: 100 Hz para homens, 200 Hz para mulheres e 240 Hz para crianças. (TAFNER, Malcon Anderson. "Reconhecimento de palavras faladas isoladas usando redes neurais artificiais". Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Santa Catarina.) Segundo a teoria ondulatória, a intensidade I de uma onda mecânica se propagando num meio elástico é diretamente proporcional ao quadrado de sua freqüência para uma mesma amplitude. Portanto, a razão IF/ IM entre a intensidade da voz feminina e a intensidade da voz masculina é:

a) 4,00. b) 0,50. c) 2,00. d) 0,25. e) 1,50.

82) Durante a adolescência, é comum entre os meninos, devido ao seu desenvolvimento físico, uma certa mudança na voz. Durante a fase infantil, os sons emitidos pelos meninos são mais ―finos‖, ou seja, sons mais agudos. Ao passar para a fase adulta, a voz torna-se mais ―grossa‖, o que corresponde a sons mais graves. De acordo com o texto, assinale a alternativa que indica as características da onda sonora que são modificadas com a mudança da voz dos meninos, durante a adolescência.

a) Velocidade de propagação e amplitude. b) Velocidade de propagação e período da onda sonora.

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c) Freqüência e comprimento de onda da onda sonora. d) Velocidade de propagação e quantidade de energia transferida pela onda sonora. e) Freqüência e amplitude da onda sonora.

83) Enquanto brinca, Gabriela produz uma onda transversal em uma corda esticada. Em certo

instante, parte dessa corda tem a forma mostrada na figura a seguir. A direção de propagação da onda na corda também está indicada na figura.

Assinale a alternativa em que estão representados corretamente a direção e o sentido do deslocamento do ponto P da corda, no instante mostrado.

84) A figura a seguir, no instante t = 0, um corpo de massa m = 40kg preso a uma haste de massa desprezível e de comprimento 1m, acoplada a um ponto no teto de uma sala. Um fio elástico, suficientemente longo, é preso ao corpo e pendurado na vertical, conforme o esquema a seguir. O corpo realiza oscilações de pequena amplitude em torno da posição de equilíbrio, induzindo no fio a formação de ondas senodais que se propagam,

verticalmente e para baixo, com velocidade v.

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Para a situação apresentada, considere g = 10m/s2 e 102 . Assinale a alternativa que

indica a velocidade de propagação das ondas no fio.

a) 0,1m/s.

b) 0,2m/s. c) 0,3m/s. d) 0,4m/s. e) 0,5m/s.

85) A onda mostrada na figura a seguir é gerada por uma fonte cuja freqüência é igual a 100

oscilações/segundo.

A amplitude (A), o período (T) e a velocidade de propagação (v) dessa onda são, respectivamente:

a) A = 2mm; T = 10-2S; v = 4.10-4m/s. b) A = 2mm; T = 10-2S; v = 4 m/s. c) A = 4mm; T = 102S; v = 4.10-4m/s. d) A = 2m; T = 10-2S; v = 8.10-4m/s. e) A = 4m; T = 102S; v = 8 m/s.

25

86) Uma corda tem uma das extremidades fixa enquanto a outra está fixa em uma lâmina que oscila transversalmente à corda em um MHS de 50Hz. A corda tem 20m de comprimento, massa total de 0,5kg e está esticada com uma tração de 1000N.

a) Calcule a velocidade de propagação e o comprimento de onda da onda que se forma na

corda. b) Se a tensão na corda for quadruplicada, qual deverá ser a nova frequência do movimento

para que o comprimento de onda permaneça o mesmo. Apresente os cálculos. c) Determine a frequência de oscilação da onda estacionária fundamental que se poderia

obter com a corda do item b. Note e adote: A velocidade de propagação de uma onda transversal em uma corda é dada pela expressão

em que T é a tração na corda µ é a densidade linear.

Gabarito

1ª Parte

Nos Problemas

2ª Parte

1) 158ºF. 2) 107,6ºF. 3) 36ºF.

4) B 5) E, E, C, E. 6) C 7)

a) II = 2.10-5 ºC-1 b) Do desenho percebe-se que a parte superior da lâmina deve ficar com comprimento final maior que a parte inferior para

um mesmo aumento de temperatura. A parte superior da lâmina deve, portanto, ter maior coeficiente de dilatação linear — ou seja, deve-se utilizar o metal II.

8) A

9) –5°C–1 10) D 11) 1200J/ºC.

12) D 13) 240,0 cal.

14) E

15) C. 16) 100g.

17) a) LF = 330 kJ/kg

b) Q = 540 kJ

18) B

19) 33,3 KJ.

20) B 21) C.

26

22) B. 23) C.

24) C. 25) 100ºC. 26) B

27) A. 28) Resp. TF = 12ºC.

29) A. 30) C.

31) 0oC. 32) B 33) B 34) C

35) D 36) 20J 37)

a) A partir da fórmula fornecida obtemos as eficiências termodinâmicas dos motores a gasolina e álcool, respectivamente:

Eg = 0,70 b) Da relação fornecida (lei dos gases ideais) segue que

i

ii

T

VP=

i

ii

T

VP = 810K

38) A 39) A temperatura é menor pois a expansão é mais rápida.

40) D 41) E 42) 360.000 J

43) a) 0J; b) 15.105J; c) 10.105; d) 5.105J. 44) a) -170J; b) o gás esfria. 45) a) 800J; b) 650J. 46) A.

47) a) W = 2 × 4 × 105J; b) Como os pontos A e C situam-se sobre a mesma isoterma, então a energia interna do gás nesses dois estados é a mesma. Deste modo, pela primeira Lei da Termodinâmica,

Q = W + ΔU = W = 8,0 × 105J. 48) Fazer. 49) Fazer. 50) Fazer. 51) a) = 24 cm; b) f = 250 Hz.

52) A

53) 17m 54) D 55) C 56) xmin = 17 m. 57) C

58) A 59) C 60) B 61) C

62) B 63) D 64) B 65) D

66) E 67) B 68) C 69) A

70) C 71) D 72) B 73) No exercício. 74) A

75) B 76) C

27

77) E 78) B

79) B 80) E 81) A

82) C

83) B 84) B 85) B 86) A) 4m; B) 100Hz; C) 10Hz.