F2_semana10

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FÍSICA 2: SEMANA 10 
Conteúdo: Teoria Cinética dos Gases 
Próxima semana: Termodinâmica I 
 
QUESTÕES TRADICIONAIS 
 
1. Segundo a teoria cinética, um gás é constituído por moléculas que se movimentam 
desordenadamente no espaço do reservatório onde o gás está armazenado. As 
colisões das moléculas entre si e com as paredes do reservatório são perfeitamente 
elásticas. Entre duas colisões sucessivas, as moléculas descrevem um MRU. A 
energia cinética de translação das moléculas é diretamente proporcional à temperatura 
do gás. Com base nessas informações, considere as seguintes afirmativas: 
 
1. As moléculas se deslocam todas em trajetórias paralelas entre si. 
2. Ao colidir com as paredes do reservatório, a energia cinética das moléculas é 
conservada. 
3. A velocidade de deslocamento das moléculas aumenta se a temperatura do gás for 
aumentada. 
 
Assinale a alternativa correta. 
A) Somente a afirmativa 1 é verdadeira. 
B) Somente a afirmativa 2 é verdadeira. 
C) Somente a afirmativa 3 é verdadeira. 
D) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. 
E) Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras. 
 
2. Certa quantidade de gás é aquecida de dois modos e, devido a isto, sua 
temperatura aumenta na mesma quantidade, a partir da mesma temperatura inicial. 
Faz-se esse aquecimento, uma vez mantendo constante o volume do gás e outra, 
mantendo a pressão constante. Baseando-se nessas informações, é possível concluir 
que: 
A) nos dois casos, forneceu-se a mesma quantidade de calor ao gás. 
B) no segundo aquecimento, não houve realização de trabalho. 
C) no segundo aquecimento, todo o calor fornecido ao gás foi transformado em energia 
interna. 
D) o aumento da energia interna do gás foi o mesmo nos dois casos. 
E) o trabalho realizado no primeiro caso foi maior que no segundo. 
 
3. (ENEM) Um sistema termodinâmico cede 200 J de calor ao ambiente, enquanto 
sobre o sistema se realiza trabalho de 300 J. Nessas condições, a variação de sua 
energia interna é, em joules, de: 
A) –500. 
B) –100. 
C) 100. 
D) 250. 
E) 500 
 
4. A figura abaixo apresenta um conjunto de transformações termodinâmicas sofridas 
por um gás perfeito. 
 
 
 
Na transformação 𝟏 → 𝟐 são adicionados 200 J de calor ao gás, levando esse gás a 
atingir a temperatura de 60oC no ponto 2 A partir desses dados, determine: 
a) a variação da energia interna do gás no processo 𝟏 → 𝟐; 
b) a temperatura do gás no ponto 5; 
c) a variação da energia interna do gás em todo o processo termodinâmico 𝟏 → 𝟓. 
 
5. Considere que 0,40 g de água vaporize isobaricamente à pressão atmosférica. 
Sabendo que, nesse processo, o volume ocupado pela água varia de 1,0 litro, pode-se 
afirmar que a variação da energia interna do sistema, em kJ, vale 
Dados: calor latente de vaporização da água = 2,3.106 J/kg; 1 atm = 1,0.105 Pa. 
A) – 1,0 
B) – 0,92 
C) 0,82 
D) 0,92 
E) 1,0 
 
QUESTÕES CONTEXTUALIZADAS 
 
6. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, 
na ordem em que aparecem. 
 
Segundo a Teoria Cinética dos Gases, um gás ideal é constituído de um número 
enorme de moléculas, cujas dimensões são desprezíveis, comparadas às distâncias 
médias entre elas. 
As moléculas movem-se continuamente em todas as direções e só há interação 
quando elas colidem entre si. Nesse modelo de gás ideal, as colisões entre as 
moléculas são __________, e a energia cinética total das moléculas __________. 
A) elásticas – aumenta 
B) elásticas – permanece constante 
C) elásticas – diminui 
D) inelásticas – aumenta 
E) inelásticas – diminui 
 
7. Analise as proposições com relação às leis da termodinâmica. 
I. A variação da energia interna de um sistema termodinâmico é igual à soma da 
energia na forma de calor fornecida ao sistema e do trabalho realizado sobre o 
sistema. 
II. Um sistema termodinâmico isolado e fechado aumenta continuamente sua energia 
interna. 
III. É impossível realizar um processo termodinâmico cujo único efeito seja a 
transferência de energia térmica de um sistema de menor temperatura para um 
sistema de maior temperatura. 
Assinale a alternativa correta. 
A) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. 
B) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras. 
C) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. 
D) Somente a afirmativa II é verdadeira. 
E) Todas afirmativas são verdadeiras. 
 
8. Dos itens citados a seguir, qual é condição obrigatória para que um gás realize 
trabalho? 
A) variação na pressão do gás 
B) variação no volume do gás 
C) variação na temperatura do gás 
D) Recebimento de calor do meio externo 
E) Ocorrência de uma reação de desintegração nuclear no gás, acompanhada de 
liberação de energia térmica. 
 
9. A respeito da energia cinética média por molécula de um gás perfeito, podemos 
afirmar que 
A) depende exclusivamente da temperatura e da natureza do gás. 
B) depende exclusivamente da temperatura e da pressão do gás. 
C) não depende da natureza do gás, mas exclusiva mente da pressão. 
D) depende exclusivamente da temperatura, não dependendo da natureza do gás. 
E) depende exclusivamente do volume do gás, qualquer que seja sua natureza. 
 
10. Um sistema termodinâmico recebe 100 cal e, em consequência, se expande, 
realizando trabalho de 200 J. Sendo 1 cal = 4,18 J, a energia interna do sistema irá: 
A) diminuir em 418 J. 
B) diminuir em 218 J. 
C) aumentar em 418 J. 
D) aumentar em 218 J. 
E) permanecer constante. 
 
QUESTÕES ESPECÍFICAS 
 
11. Um gás está confinado em um cilindro provido de um pistão. O gás é então 
aquecido, e o pistão é mantido fixo na posição inicial. Qual é a alternativa errada? 
A) A pressão do gás aumenta. 
B) O trabalho realizado pelo gás é cada vez maior. 
C) A força que o gás exerce no pistão é cada vez maior. 
D) O gás é mantido num volume constante. 
E) A energia interna do gás é cada vez maior. 
 
12. A 1.a lei da termodinâmica, aplicada a uma transformação gasosa, se refere à 
A) conservação da massa do gás; 
B) conservação da quantidade de movimento das partículas do gás; 
C) relatividade do movimento de partículas subatômicas, que constituem uma massa 
de gás; 
D) conservação da energia total; 
E) expansão e contração do binômio espaço-tempo no movimento das partículas do 
gás. 
 
13. 7. Um sistema termodinâmico realiza um trabalho de 40 kcal quando recebe 30 
kcal de calor. Nesse processo, a variação de energia interna desse sistema é: 
A) –10 kcal 
B) zero 
C) 10 kcal 
D) 20 kcal 
E) 35 kcal 
 
14. No interior de um recipiente cilíndrico rígido, certa quantidade de um gás ideal 
sofre, por meio de um pistão, uma compressão isobárica, representada no diagrama. 
 
Sabendo-se que o êmbolo se desloca 20 cm, o módulo do trabalho realizado no 
processo e a intensidade da força F que o gás exerce sobre o pistão valem, 
respectivamente: 
A) 30 J e 600 N 
B) 40 J e 120 N 
C) 60 J e 600 N 
D) 60 J e 120 N 
E) 120 J e 600 N 
 
15. Um gás ideal é submetido a um processo termodinâmico ABCD, conforme ilustra a 
figura a seguir. 
 
Sabendo que o trabalho total associado a esse processo é igual a 1050 J, qual o 
trabalho no subprocesso BCD? 
A) 60 J 
B) 340 J 
C) 650 J 
D) 840 J 
E) 990 J 
 
QUESTÕES APROFUNDADAS 
 
16. Um gás ideal monoatômico expandiu-se, realizando um trabalho 
sobre a vizinhança igual, em módulo, à quantidade de calor absorvida 
por ele durante a expansão. Sabendo-se que a energia interna de um 
gás ideal é proporcional a sua temperatura absoluta, pode-se af irmar 
que, na transformação relatada acima, a temperatura absoluta do gás: 
A) necessariamente aumentou; 
B) necessariamente permaneceu constante; 
C) necessariamente diminuiu; 
D) aumentou ou permaneceu constante; 
E) diminuiu ou permaneceu constante. 
 
17. Uma amostra de gás perfeito é colocada no interior de um recipiente 
e mantida a pressão constante. Se a temperatura e o volume 
aumentam: 
(01) o número de choques por centímetro quadrado de parede deve aumentar; 
(02) a distância média entre as moléculas deve aumentar;(04) a energia cinética média das moléculas não sofre alteração; 
(08) a velocidade média das moléculas também deve aumentar; 
(16) a pressão tem que aumentar, pois a temperatura do gás aumentou. 
Dê como resposta a soma dos números associados às proposições corretas. 
A) 7 
B) 8 
C) 10 
D) 14 
E) 18 
 
18. Considere uma amostra de 1 mol de gás perfeito, sofrendo as transformações 
AB, BC e CA indicadas no diagrama pressão x volume: 
 
 
 
Analise as proposições que se seguem: 
I. Nos estados A e B, a energia interna do gás é a mesma, o que nos leva a concluir 
que, na transformação AB, não ocorreu troca de energia entre o gás e o meio externo. 
II. Em todo o ciclo, a temperatura é mínima no estado C. 
III. Nos estados A e B, a temperatura é a mesma. 
IV. Na transformação BC, a energia interna do gás vai diminuindo, o que significa que 
o gás está cedendo energia para o meio externo. 
Estão corretas apenas: 
A) II, III e IV. 
B) I, II e III. 
C) I e IV. 
D) II e III. 
E) II e IV. 
 
 
 
 
19. Um sistema pode evoluir de um estado inicial i para um estado final f por meio de 
dois caminhos distintos, I e II, recebendo calor e fornecendo trabalho. 
 
No caminho I, recebe 120 cal em calor e fornece 70 cal em trabalho. Se no caminho II 
a quantidade de calor recebida for 60 cal, o trabalho fornecido, em calorias, será: 
A) 10 
B) 35 
C) 70 
D) 110 
E) 130 
 
20. Um recipiente contendo um certo gás tem seu volume aumentado graças ao 
trabalho de 1664 J realizado pelo gás. Neste processo, não houve troca de calor entre 
o gás, as paredes e o meio exterior. Considerando que o gás seja ideal, a energia de 1 
mol desse gás e a sua temperatura obedecem à relação U = 20,8T, onde a 
temperatura T é medida em kelvins e a energia U em joules. Pode-se afirmar que 
nessa transformação a variação de temperatura de um mol desse gás, em kelvins, foi 
de 
A) 50. 
B) − 60. 
C) − 80. 
D) 100. 
E) 90. 
 
 
GABARITO 
06 07 08 09 10 
B C B D D 
11 12 13 14 15 
B D A D E 
16 17 18 19 20 
B C A A C