Física 1 -63

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AUTOTESTES COMENTADOS 
 
Os comentários dos Autotestes 1, 2, 3 e 4 se encontram na 
página 328. 
5. a) Independente dos volumes e das pressões gás amostras, 
todas elas estão à mesma temperatura de 300K, portanto, 
todas têm a mesma energia cinética ec média. b) se todas tem 
a mesma energia cinética média, terão maior velocidade 
aquelas que tiverem menor massa molecular, ou seja, as 
moléculas de hidrogênio. 
6. A existência de uma atmosfera ao redor de um planeta está 
relacionada a existência de uma gravidade suficientemente 
forte para impedir que os gases escapem. Planetas pequenos 
têm gravidades pequenas e baixas velocidades de escape. 
Assim, se houver gases ao seu redor, eles acabam escapando 
com o passar do tempo. 
7. De acordo com a relação ½ 2m.v = 3/2.k.T, se todas as 
moléculas têm o mesmo valor de v , estará a uma maior 
temperatura T as moléculas que possuírem maior massa m. 
Se as massas moleculares do H2, O2 e N2 valem, respectiva-
mente, 2g, 32g e 28g, o O2 estará à maior temperatura. 
8. Sabemos que um gás contém um número enorme de partículas 
que estão se movendo com velocidades distintas, havendo 
partículas com velocidades baixas, partículas com velocidades 
intermediárias e partículas com velocidade bem elevadas. 
Assim, todas as partículas do gás não possuem a mesma 
energia cinética. Se cada partícula tivesse uma temperatura 
associada a sua energia cinética, haveria toda uma faixa de 
temperaturas diferentes no interior de um gás. Não é isso que 
ocorre, pois um gás em equilíbrio térmico possui apenas uma 
temperatura, qual seja, a temperatura que seria registrada por 
um termômetro colocado no gás. Assim, a temperatura é uma 
propriedade que caracteriza o gás como um todo, como fica 
subentendido na relação: 
 
2 2 2 22
1 2 3 Nv v v ...... vm.v m 3. K.T
2 2 N 2
    
  
 
 
 
 Afinal de contas, a velocidade v (dada pela relação eq17) é 
uma média que leva em conta a velocidade de todas as 
moléculas do gás. Assim, a temperatura também é uma 
característica do gás como um todo e não pode ser atribuída a 
cada partícula do gás individualmente. Logo, o prof Renato 
Brito afirma que uma única partícula do gás não possui 
temperatura. 
9.  = 0, Q = 0, U = 0. 
10. Não, visto que a temperatura do gás encontra-se indefinida no 
decorrer do processo; 
11. Não. A expansão livre é o único exemplo de expansão na qual 
o gás não realiza trabalho. 
12. A pressão final é a metade da pressão inicial. 
13. Está errado. Para aquecer um gás, isto é, para se aumentar o 
seu conteúdo de energia interna U, pode-se fornecer energia 
ao gás não apenas na forma de calor, mas também na forma 
de trabalho. Assim, numa compressão adiabática, por exemplo, 
o gás é aquecido por receber energia na forma de trabalho. 
14. se aquece 
15. Numa expansão adiabática LIVRE, conforme estudamos na 
Figura 38, a temperatura do gás é a mesma no inicio e no final 
do processo. Excetuando-se o caso da expansão livre, em 
todos os demais casos de expansão adiabática a temperatura 
do gás diminui, o gás esfria. 
16. Para que um processo seja isotérmico, não basta que ocorra 
apenas a igualdade entre as temperaturas inicial e final. Na 
verdade, para ser isotérmico, a temperatura deve ser a mesma 
durante TODO o processo, o que não ocorre num ciclo 
termodinâmico. 
17. Conforme eq44, Uciclo = 0 para todo e qualquer ciclo. 
18. Conforme eq44, Uciclo = 0 para todo e qualquer ciclo. 
19. Conforme eq44, Uciclo = 0 para todo e qualquer ciclo. 
20. Conforme eq44, Uciclo = 0 para todo e qualquer ciclo. 
21. A presença de uma geladeira funcionando dentro do seu 
quarto, com a porta da geladeira fechada, aquece o seu quarto. 
Afinal, a geladeira resfria o seu interior (reservatório frio) 
extraindo calor dele e despejando fora da geladeira 
(reservatório quente), levando ao aquecimento do quarto. 
Curiosamente, abrir a porta da geladeira não levaria ao 
esfriamento do quarto. Mesmo com a porta aberta, ela ainda 
continuaria a aquecer o ambiente do seu quarto. Esse fato curioso 
é uma conseqüência simples da conservação de energia. 
Para entender melhor, considere a geladeira mostrada no 
diagrama da Figura 82. A cada ciclo, ela gasta 40J de energia na 
forma de trabalho para extrair QF = 80J de calor do interior da 
geladeira (operando com a porta fechada), despejando no 
ambiente fora da geladeira um total de Qq = 40 + 80 = 120J a cada 
ciclo. 
Caso a porta seja aberta, o lado de dentro da geladeira agora 
estará em contato térmico com o ambiente do quarto, certo ? Isso 
significa que o ambiente do seu quarto passou agora a funcionar 
tanto como reservatório quente quanto como reservatório frio . 
O que isso significa ? Estando a porta da geladeira aberta, a cada 
ciclo, ela extrai QF = 80J de calor do quarto (reservatório frio) mas 
despeja Qq = 40+80 = 120J de calor no próprio quarto (que 
também é o reservatório quente ). 
Assim, o efeito resultante de cada ciclo da geladeira aberta 
será converter 40J de energia elétrica em calor e despejar no 
quarto, aquecendo o ambiente. 
Portanto, mesmo com a porta aberta, uma geladeira não 
consegue esfriar o ambiente em que ela se encontra. 
compressor
Interior do 
refrigerador (TF)
Qquente
Qfria120J 80 J
40 J
Ar externo a 
temperatura (Tq)
ciclo
Figura 82
 
Assim, a resposta correta é o item B. Não use a geladeira para 
esfriar o quarto, pois ela vai é aquecê-lo. Use apenas a caixa de 
isopor cheia de gelo. 
Para se resfriar usando uma geladeira, entre na geladeira e feche a 
porta . Essa é a única maneira. 
 
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22. Quando uma caixa se move num solo com atrito até parar, toda 
a sua energia mecânica é convertida em energia térmica 
(calor). 
V
V=0
 
23. Não, conforme aprendemos no estudo da Figura 65. 
24. A proposição do autoteste 23 é impossível, pois violaria a 2ª lei 
da termodinâmica, embora não viole a conservação da energia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Questão 01 
Um recipiente fechado, dotado de uma válvula, contêm uma certa massa de gás perfeito. O recipiente 
é, então, aquecido continuamente. No instante em que a temperatura absoluta triplica de valor, a 
válvula abre e o gás escapa isotermicamente até sua pressão voltar ao valor inicial. Em tais condições, 
a perda percentual de massa de gás, é de aproximadamente: 
a) 30% 
b) 50% 
c) 70% 
d) 10% 
e) 7% 
 
 
Questão 02 
Uma bolha de ar se desprende do fundo de um lago de 70m de profundidade e sobe até sair da água. 
A temperatura do lago é de 25°C em toda a sua extensão e a pressão atmosférica local vale 1 atm. 
Sabendo que o raio inicial da bolha de ar , quando estava no fundo do lago, era de 3 mm, o prof 
Renato Brito pede para você determinar o raio final da bolha, no momento em que atinge a superfície 
da água. Admita que a massa da bolha permaneça constante. 
a) 4 mm 
b) 5 mm 
c) 6 mm 
d) 7 mm 
e) 8 mm 
 
Questão 03 
Uma amostra de um gás de massa molecular M é colocada no interior de um recipiente fechado, de 
volume V, a uma temperatura absoluta T. Se o gás exerce uma pressão P no interior do recipiente, a 
densidade d do gás será dada por: 
a) 
V
M
=d 
b) 
T.R
M.P
=d 
c) 
M.R
T.P
=d 
d) 
T.V
M.P
=d 
e) 
V.R
M.P
=d 
 
 
Questão 04 (densidade gasosa) 
Um gás, submetido a 4 atm de pressão e 27 ºC, foi colocado no interior de um recipiente de 
capacidade 36 litros. Nessas condições, a densidade do gás foi avaliada em d = 0,24 g/cm3. Determine 
a nova densidade do gás ao ser totalmente transferidopara um novo recipiente a 327°C e 6 atm de 
pressão. 
a) 0,12 g/cm3 
b) 0,18 g/cm3 
c) 0,36 g/cm3 
d) 0,48 g/cm3 
e) 0,15 g/cm3 
 
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Questão 05 (Mistura de gases que não reagem entre si) 
Dois balões de vidro, de volumes 6 litros e 4 litros, comunicados através de um tubo que contêm uma 
torneira fechada, contêm oxigênio a pressões respectivamente iguais a 5 atm e 10 atm, a uma 
temperatura de 80 ºC. Ao abrir a torneira, os gases se misturam isotermicamente. Determine a 
pressão final do sistema. 
a) 5 atm 
b) 6 atm 
c) 7 atm 
d) 8 atm 
e) 9 atm 
 
Questão 06 (lei de Dalton das pressões parciais) 
Uma mistura gasosa contém 3 mols de gás O2, 4 mols de gás N2 e 2 mol de gás CO2. Sabendo que a 
pressão total da mistura vale 18 atm, quanto vale a pressão parcial do gás N2 na mistura ? 
a) 2 atm b) 4 atm c) 6 atm d) 8 atm 
 
Questão 07 (lei de Dalton das pressões parciais) 
Uma mistura gasosa contém 5 mols de gás O2, 3 mols de gás N2 e 2 mols de gás CO2. Sabendo que 
a pressão parcial do gás N2 na mistura vale 0,6 atm, as pressões parciais dos gases O2 e CO2 na 
mistura valem respectivamente: 
a) 2,5 atm e 1 atm b) 3,5 atm e 2 atm c) 4,5 atm e 3 atm d) 1,0 atm e 0,4 atm 
Questão 08 (lei de Dalton das pressões parciais) 
Uma mistura gasosa contém apenas os gases O2, N2 e CO2. Sabe-se que a proporção volumétrica 
dos gases O2 e N2 na mistura é de 20%, 50% respectivamente e que a pressão parcial do CO2 na 
mistura vale 6 atm. Assim, a pressão total da mistura, bem como a pressão parcial do O2 nela, valem 
respectivamente: 
a) 20 atm e 4 atm b) 20 atm e 10 atm c) 20 atm e 8 atm d) 10 atm e 4 atm 
Questão 09 (lei de Dalton das pressões parciais) 
Uma mistura gasosa contém apenas os gases O2, N2 e CO2. Sabendo que a pressão total da mistura 
vale 15 atm e a pressão parcial dos gases O2 e N2 na mistura valem respectivamente 4 atm e 7 atm, a 
pressão parcial do CO2 na mistura vale: 
a) 2 atm b) 3 atm c) 4 atm d) 5 atm 
 
 Transformações gasosas Isovolumétrica, Isobárica, Isotérmica. 
 Análise gráfica, gráficos PV, PT, VT. 
 
Questão 10 
(FUVEST.SP) Os pontos A, B e C do gráfico (pV) da figura representam três estados termodinâmicos 
de determinada massa de um gás perfeito. Sendo TA, TB e TC as temperaturas absolutas 
correspondentes, podemos afirmar que: 
a) TC > TB > TA 
b) TC = TB > TA 
c) TC = TB = TA 
d) TC < TB = TA 
e) TC > TB = TA 
 
(pressão p volume V em unidades arbitrárias) 
Questão 11 (Transformação isovolumétrica) 
Sejam as transformações ab e cd mostradas no diagrama PT abaixo, sofridas por uma 
mesma amostra gasosa. 
ab : aquecimento isovolumétrico a volume V2 
cd : resfriamento isovolumétrico a volume V1 
O prof. Renato Brito pede que você represente essas transformações num diagrama VT, registrando 
os volume V1 e V2 : 
 
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P
T
a
d
v1
v2
b
c
Ta Tb
 
V
T
 
Questão 12 (Transformação isobárica) 
Da mesma forma, represente as transformações gasosas ab e cd abaixo num diagrama VT. 
P
T
a
c
b
Ta Tb
dPcd
Pab
 
V
T
 
 
Questão 13 
Nos diagramas PV abaixo, use setas para cima  ou para baixo  indicando, em quais 
transformações a temperatura T está aumentando ou diminuindo: 
V
P
100k
200k
300k
1
2
3
4
5
 
 T1 T2 T3 T4 T5 
V
P
1
2
3
4
5
 
 T1 T2 T3 T4 T5 
 
Questão 14 
(UNIP-SP) Certa massa de um gás ideal sofre, sucessivamente, uma compressão isotérmica AB, uma 
expansão isobárica BC e uma redução de pressão isocórica CA, conforme ilustra o diagrama 
P x V a seguir : 
 
 
 
O gráfico V x T temperatura absoluta para as transformações AB, BC e CA é melhor traduzido por: 
 
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a) 
 
b) 
 
c) 
 
d) 
 
 
 
Energia Interna U 
Teoria Cinética dos gases, Velocidade quadrática média. 
Questão 15 
Um recipiente A contêm 2N moléculas de um gás A e um recipiente B de mesmo volume do primeiro 
contêm N moléculas de um gás B, cuja massa molecular é quatro vezes maior que a do gás A. 
Sabendo que o gás A encontra-se a uma pressão duas vezes maior que o gás B, é errado afirmar que: 
 
a) A energia cinética média das moléculas do gás A é igual à energia cinética média das moléculas do 
gás B; 
b) A velocidade média das moléculas do gás A é duas vezes maior que a velocidade média das 
moléculas do gás B; 
c) A energia cinética total das moléculas do gás A e igual à energia cinética total das moléculas do 
gás B; 
d) A velocidade média das moléculas do gás B é menor que a velocidade média das moléculas do gás 
A; 
e) A energia interna do gás A é maior que a energia interna do gás B. 
 
Questão 16 
Sejam dois recipientes A e B fechados contendo, respectivamente, 100 g de O2 e 100g de H2, ambos a 
300 K. o prof. Renato Brito pergunta: 
a) Em qual recipiente há um maior número de 
mols de moléculas ? 
b) Qual deles tem maior energia cinética total 
(energia interna U) ? 
c) Em qual dos recipientes as moléculas dos 
gases têm maior energia cinética média ? 
d) Em qual dos recipientes as moléculas têm 
maior v velocidade quadrática média ? 
 
 
100g de O2 
300K
100g de H2 
300K
A B
 
 
Trabalho , Calor Q, Maneiras de se aquecer um gás e a 1ª lei da Termodinâmica 
 
Questão 17 
Em cada caso a seguir, são informados as quantidades de energia que o gás recebe/cede na forma 
de calor Q ou trabalho . Determine se a temperatura aumentou ou diminui em cada situação, 
calculando a respectiva variação da energia interna U :