Questoes fisica 154-156

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<p>53</p><p>Para que a inclinação não se altere basta que ambas as pilas-</p><p>tras sofram a mesma variação de comprimento, a qualquer tem-</p><p>peratura, ou seja, ��I � ��II. Sendo �� � ��0�t, temos:</p><p>�</p><p>Como � vem:</p><p>� �II � ⇒ �I � 3�II</p><p>Resposta: alternativa c.</p><p>Sendo �A e �B os comprimentos finais das barras metálicas A</p><p>e B, e os comprimentos a 0 °C, �A e �B os coeficientes</p><p>de dilatação e t a sua temperatura final, temos �A � �B, e, por-</p><p>tanto:</p><p>� ⇒</p><p>⇒ 202,0(1 � 2 � 10�5t) � 200,8(1 � 5 � 10�5t) ⇒ t � 200 °C</p><p>Resposta: alternativa d.</p><p>São dados � 500 cm3 e � 200 cm3. Como o volume</p><p>da parte vazia é sempre o mesmo, significa que o vidro e o mer-</p><p>cúrio sofrem a mesma dilação volumétrica. Então:</p><p>�Vvi � �VHg ⇒ � ⇒ �vi � (I)</p><p>Sendo �Hg � � e �vi � 3�vi, substituindo em (I), vem:</p><p>�vi � ⇒ �vi �</p><p>Resposta: alternativa d.</p><p>Para um intervalo de 100 divisões na escala Kelvin, temos 180</p><p>divisões na escala Fahrenheit. Da relação matemática entre os</p><p>segmentos de reta a e b, representados na escala, temos:</p><p>� � ⇒ �</p><p>Para T � 543 � 293 � 250 K, vem:</p><p>� ⇒ �tF � 450 °F</p><p>Resposta: alternativa e.</p><p>Como a transformação é isobárica, temos:</p><p>� ⇒ � ⇒ V2 � 3,7 L</p><p>Resposta: alternativa c.</p><p>a) Verdadeira, pois perto da chama o ar aquecido é mais rare-</p><p>feito do que o ar do ambiente restante.</p><p>b) Falsa, pois a chama se apagará quando a queima extinguir</p><p>o oxigênio do ar confinado dentro do copo.</p><p>c) Falsa, pois à medida que a quantidade de oxigênio dentro do</p><p>copo diminui, a chama torna-se cada vez menos intensa.</p><p>d) Verdadeira, pois, depois que a chama se apaga, o ar no in-</p><p>terior do copo resfria-se, originando uma região de pressão</p><p>menor que a pressão exterior (atmosférica), que empurra a</p><p>água para dentro do copo.</p><p>Estado 1</p><p>Estado 2</p><p>Da expressão � temos:</p><p>� ⇒ T2 � 319 K ⇒ T2 � 46 °C</p><p>Observações: I) Não há necessidade de transformar unidades,</p><p>nesse caso, pois elas se cancelam. II) Na verdade os manôme-</p><p>tros medem a diferença de pressão em relação à pressão atmos-</p><p>férica. Logo, é necessário somá-la aos valores dados. Nesse</p><p>�1�0I</p><p>�t �I I�0I I</p><p>�t</p><p>�0I I</p><p>3�0I</p><p>,</p><p>�I�0I</p><p>3�0I</p><p>�0A</p><p>�0B</p><p>�0A</p><p>(1 �At� ) �0B</p><p>(1 �Bt� )</p><p>V0vi</p><p>V0Hg</p><p>V0vi</p><p>�vi�t V0Hg</p><p>�Hg�t</p><p>2�Hg</p><p>5</p><p>-------------</p><p>2�</p><p>5 3 �</p><p>------------- 2�</p><p>15</p><p>---------</p><p>212</p><p>ba</p><p>K°F</p><p>32 273</p><p>373</p><p>a</p><p>b</p><p>------</p><p>�tF</p><p>212 32 �</p><p>------------------------ �T</p><p>373 273 �</p><p>---------------------------</p><p>�tF</p><p>9</p><p>----------- �T</p><p>5</p><p>----------</p><p>�tF</p><p>9</p><p>----------- 250</p><p>5</p><p>-----------</p><p>V1</p><p>T1</p><p>--------</p><p>V2</p><p>T2</p><p>-------- 2,0</p><p>293</p><p>-----------</p><p>V2</p><p>543</p><p>-----------</p><p>T1 (17 273)� 290 K� �</p><p>p1 25 Ibf/pol2�</p><p>V1 V�</p><p>T2 ?�</p><p>p2 27,5 lbf/pol2�</p><p>V2 V�</p><p>p1V1</p><p>T1</p><p>-------------</p><p>p2V2</p><p>T2</p><p>------------- ,</p><p>25</p><p>290</p><p>----------- 27,5</p><p>T2</p><p>------------</p><p>337.</p><p>336.</p><p>335.</p><p>334.</p><p>333.</p><p>332.</p><p>331.</p><p>54</p><p>caso, adotando 1,0 � 105 Pa para a pressão atmosférica e fazen-</p><p>do 1 lbf/pol2 � 6,9 � 103 Pa, obteríamos T � 311 K � 38 °C,</p><p>valor que não consta das alternativas dadas.</p><p>Resposta: alternativa c.</p><p>De acordo com o enunciado a transformação é isotérmica. As-</p><p>sim, p0V0 � pV. Como o êmbolo é empurrado de do seu</p><p>afastamento inicial, o volume V será V �</p><p>Logo:</p><p>� p � ⇒ p �</p><p>Resposta: alternativa c.</p><p>São dados T1 � 27 °C � 300 K; p1 � 10 atm e p2 � 25 atm.</p><p>Sendo rígidas as paredes do recipiente, o volume é constante.</p><p>Da expressão � temos:</p><p>� ⇒ � ⇒ T2 � 750 K ⇒ T2 � 477 °C</p><p>Resposta: alternativa a.</p><p>Do gráfico, temos:</p><p>Estado A Estado B</p><p>Aplicando a Lei Geral dos Gases Perfeitos, vem:</p><p>� ⇒ � ⇒ � 1</p><p>Resposta: alternativa c.</p><p>Representando esquematicamente as transformações sofridas</p><p>pela amostra de gás ideal, temos:</p><p>Sendo � temos:</p><p>I) p constante:</p><p>� ⇒ V2 � 3V0</p><p>II) V constante:</p><p>� ⇒ p �</p><p>III) T constante:</p><p>� ⇒ � ⇒ V � V0</p><p>Resposta: alternativa c.</p><p>Do estado 1 ao 2, a compressão é isotérmica, ou seja, o vo-</p><p>lume diminui e a temperatura permanece constante. De 2</p><p>até 3, a pressão é mantida constante. O aumento do volume</p><p>é diretamente proporcional à temperatura, linearmente,</p><p>portanto.</p><p>De 3 até 1, a temperatura diminui e o volume é mantido</p><p>constante.</p><p>Resposta: alternativa a.</p><p>Da Lei Geral dos Gases Perfeitos, pV � nRT, sendo dados</p><p>p � 1 atm � 1 � 105 Pa, n � �</p><p>R � 8,3 J/mol � K e T � 300 K, temos:</p><p>1 � 105V � � 8,3 � 300 ⇒ V � 6,2 m3</p><p>Resposta: alternativa b.</p><p>Admitindo que o monóxido de carbono se comporta como um</p><p>gás ideal, pode-se escrever pV � nRT. O número de mols n é:</p><p>n � ⇒ n �</p><p>R � 0,082 atm � L/mol � K</p><p>T � 35 °C � 308 K</p><p>p � 1 atm (normal)</p><p>Logo:</p><p>V � ⇒ V � ⇒ V � 902 L</p><p>Resposta: alternativa b.</p><p>Na situação inicial, o gás se encontra nas seguintes condições:</p><p>• pressão inicial: p0 � 1 atm</p><p>• volume inicial: V0</p><p>• temperatura inicial: T0 � 0 °C � 273 K</p><p>• número de mols: n0</p><p>1</p><p>3</p><p>------</p><p>2</p><p>3</p><p>------Vo.</p><p>p0V0</p><p>2</p><p>3</p><p>------V0</p><p>3</p><p>2</p><p>------p0</p><p>p1V1</p><p>T1</p><p>-------------</p><p>p2V2</p><p>T2</p><p>------------- ,</p><p>p1</p><p>T1</p><p>-------</p><p>p2</p><p>T2</p><p>------- 10</p><p>300</p><p>----------- 25</p><p>T2</p><p>--------</p><p>p0</p><p>T0</p><p>VA</p><p>2p0</p><p>2T0</p><p>VB</p><p>pAVA</p><p>TA</p><p>-------------</p><p>pBVB</p><p>TB</p><p>-------------</p><p>p0VA</p><p>T0</p><p>-------------</p><p>2p0VB</p><p>2T0</p><p>----------------</p><p>VB</p><p>VA</p><p>--------</p><p>p0</p><p>V0</p><p>T0</p><p>p0</p><p>3V0</p><p>3T0</p><p>p</p><p>V0</p><p>T0</p><p>p0</p><p>V</p><p>T0</p><p>pconst.</p><p>Vconst.</p><p>Tconst.</p><p>I II III</p><p>p1V1</p><p>T1</p><p>-------------</p><p>p2V2</p><p>T2</p><p>------------- ,</p><p>V0</p><p>T0</p><p>--------</p><p>V2</p><p>3T0</p><p>----------</p><p>p0 3V0 �</p><p>3T0</p><p>--------------------</p><p>p 3V0 �</p><p>T0</p><p>------------------</p><p>p0</p><p>3</p><p>-------</p><p>p 3V0 �</p><p>3T0</p><p>------------------</p><p>poV</p><p>T0</p><p>-----------</p><p>p0</p><p>3</p><p>------- 3V0 �</p><p>T0</p><p>------------------------</p><p>poV</p><p>T0</p><p>-----------</p><p>m</p><p>M</p><p>-------- 13 103 �</p><p>52</p><p>-------------------- mols,</p><p>13 103 �</p><p>52</p><p>--------------------</p><p>massa do gás</p><p>massa molar</p><p>--------------------------------- 1 000</p><p>28</p><p>---------------</p><p>nRT</p><p>p</p><p>------------</p><p>1 000</p><p>28</p><p>--------------- 0,082 308 � �</p><p>1</p><p>-------------------------------------------------</p><p>345.</p><p>344.</p><p>343.</p><p>342.</p><p>341.</p><p>340.</p><p>339.</p><p>338.</p><p>55</p><p>Na situação final, o gás mantém constantes a pressão e o</p><p>volume. O número de mols sofre uma redução de 9%. Assim:</p><p>• pressão final: p � p0 � 1 atm</p><p>• volume final: V � V0</p><p>• temperatura final: T � ?</p><p>• número de mols: n � 0,91n0</p><p>Na situação inicial, temos:</p><p>p0V0 � n0R � 273 (I)</p><p>Na situação final, temos:</p><p>p0V0 � 0,91nRT (II)</p><p>Dividindo-se membro a membro as relações (I) e (II), temos:</p><p>T � 300 K ⇒ T � 27 °C</p><p>Resposta: alternativa e.</p><p>Inicialmente temos a transformação isobárica:</p><p>Estado inicial</p><p>Estado intermediário</p><p>Da Lei Geral dos Gases Perfeitos, temos:</p><p>� ⇒ � ⇒ T� � 600 K</p><p>Em seguida, temos a transformação isotérmica:</p><p>Estado intermediário</p><p>Estado final</p><p>Da Lei Geral dos Gases Perfeitos, temos:</p><p>� ⇒ � ⇒ p � 8 atm</p><p>Logo, a temperatura final é T � 600 K e a pressão é p � 8 atm.</p><p>Resposta: alternativa d.</p><p>a) Da Lei Geral dos Gases Perfeitos, pV � nRT, obtemos o nú-</p><p>mero de mols em cada reservatório, dado por n1 �</p><p>O número total de mols do sistema é, portanto:</p><p>n � 2n1 � (I)</p><p>b) Quando o reservatório 2 é aquecido à temperatura 2T0, sua</p><p>pressão aumenta e parte das moléculas do gás passa para</p><p>o reservatório 1, até que as pressões nos dois reservatórios</p><p>se igualem num valor p. O número total de mols não se al-</p><p>tera, por isso:</p><p>n � n1 � n2 ⇒ n � � ⇒</p><p>⇒ n � � (II)</p><p>De (I) e (II), obtemos o valor da pressão final: p �</p><p>Sendo o termômetro de mercúrio um recipiente fechado, a quan-</p><p>tidade de mercúrio em seu interior não varia. As demais alterna-</p><p>tivas apresentam grandezas que variam com a temperatura.</p><p>Resposta: alternativa a.</p><p>A energia interna de um gás perfeito é diretamente proporcio-</p><p>nal à sua temperatura absoluta. A temperatura inicial do gás é</p><p>T � 273 K. Quando sua energia interna é duplicada, o mesmo</p><p>ocorre com sua temperatura, que passa assim a valer Tf � 2T �</p><p>� 546 K.</p><p>Resposta: alternativa a.</p><p>Sendo m � 200 g e �t � 16,5 °C, temos:</p><p>Q � mc�t ⇒ Q � 200 � 1 � 16,5 ⇒ Q � 3 300 cal</p><p>Resposta: alternativa c.</p><p>Temos:</p><p>Q � 2 000 � 4,2 ⇒ Q � 8 400 J</p><p>�t � 1min ⇒ �t � 60s</p><p>Logo:</p><p>P � ⇒ P � ⇒ P � 140 W</p><p>Resposta: alternativa a.</p><p>p0 4 atm�</p><p>V0</p><p>T0 300 K�</p><p>p� p0�</p><p>V� 2V0�</p><p>T�</p><p>p0V0</p><p>T0</p><p>------------- p�V�</p><p>T�</p><p>--------------</p><p>p0V0</p><p>300</p><p>-------------</p><p>p0 2V0 �</p><p>T�</p><p>--------------------</p><p>p� p0 4 atm� �</p><p>V� 2V0�</p><p>T� 600 K�</p><p>p</p><p>V V0�</p><p>T 600 K�</p><p>p�V�</p><p>T�</p><p>-------------- pV</p><p>T</p><p>---------</p><p>4 2V0 �</p><p>600</p><p>------------------</p><p>pV0</p><p>600</p><p>-----------</p><p>p0V0</p><p>RT0</p><p>------------- .</p><p>2p0V0</p><p>RT0</p><p>----------------</p><p>pV0</p><p>RT0</p><p>-----------</p><p>pV0</p><p>R(2T0)</p><p>-----------------</p><p>3</p><p>2</p><p>------</p><p>pV0</p><p>RT0</p><p>-----------</p><p>4</p><p>3</p><p>------p0.</p><p>Q</p><p>�t</p><p>--------- 8 400</p><p>60</p><p>---------------</p><p>351.</p><p>350.</p><p>349.</p><p>348.</p><p>347.</p><p>346.</p>