Ciclo Termodinâmico e Trabalho

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SIMULADÃO 73
Processo 2 – 3: resfriamento à volume constante
até 250 K.
Processo 3 – 4: resfriamento à pressão constante
até 150 K.
Processo 4 – 1: aquecimento à volume constante
até 300 K.
Ilustre os processos em um diagrama pressão-volu-
me e determine o trabalho executado pelo gás, em
joules, durante o ciclo descrito acima. Determine, ain-
da, o calor líquido produzido ao longo desse ciclo.
(Dado: 1 atm � 105 Pa)
433 (UFBA) Uma certa quantidade de gás ideal rea-
liza o ciclo ABCDA, representado na figura:
a) Remove uma quantidade de calor Q1 de uma fonte
térmica quente à temperatura T1, realiza um traba-
lho externo W e rejeita uma quantidade de calor Q2
para uma fonte térmica fria à temperatura T2, com
T1 � T2.
b) Remove uma quantidade de calor Q1 de uma fonte
térmica quente à temperatura T1 e rejeita a quanti-
dade de calor Q1 para uma fonte térmica fria à tem-
peratura T2, com T1 � T2.
c) Remove uma quantidade de calor Q1 de uma fonte
térmica fria à temperatura T1, recebe o trabalho exter-
no W e rejeita uma quantidade de calor Q2 para uma
fonte térmica quente à temperatura T2, com T1 
 T2.
d) Remove uma quantidade de calor Q1 de uma fonte
térmica fria à temperatura T1 e rejeita a quantidade
de calor Q1 para uma fonte térmica quente à tem-
peratura T2, com T1 
 T2.
436 (PUCC-SP) A turbina de um avião tem rendi-
mento de 80% do rendimento de uma máquina ideal
de Carnot operando às mesmas temperaturas.
Em vôo de cruzeiro, a turbina retira calor da fonte
quente a 127 °C e ejeta gases para a atmosfera que
está a �33 °C.
O rendimento dessa turbina é de:
a) 80% b) 64% c) 50% d) 40% e) 32%
437 (UEL-PR) O processo cíclico na máquina de Carnot,
que é uma máquina térmica teórica de rendimento
máximo, é constituído de duas transformações:
a) isotérmicas e duas adiabáticas
b) isotérmicas e duas isobáricas
c) isotérmicas e duas isométricas
d) isobáricas e duas adiabáticas
e) isobáricas e duas isométricas
438 (UEL-PR) Uma máquina térmica de Carnot é
operada entre duas fontes de calor a temperaturas
de 400 K e 300 K. Se, em cada ciclo, o motor recebe
1 200 calorias da fonte quente, o calor rejeitado por
ciclo à fonte fria, em calorias, vale:
a) 300 b) 450 c) 600 d) 750 e) 900
439 (UEL-PR) Uma determinada máquina térmica
deve operar em ciclo entre as temperaturas de 27 °C
e 227 °C. Em cada ciclo ela recebe 1 000 cal da fon-
te quente. O máximo de trabalho que a máquina
pode fornecer por ciclo ao exterior, em calorias, vale:
a) 1 000 c) 500 e) 200
b) 600 d) 400
P (102 N/m2)
V (m3)
2
0
4
A B
D C
0,2 1,2
Nessas condições, pode-se concluir:
(01) No percurso AB, o trabalho realizado pelo gás
é igual a 4 � 102 J.
(02) No percurso BC, o trabalho realizado é nulo.
(04) No percurso CD, ocorre aumento da energia
interna.
(08) Ao completar cada ciclo, há conversão de calor
em trabalho.
(16) Utilizando-se esse ciclo em uma máquina, de
modo que o gás realize quatro ciclos por se-
gundo, a potência dessa máquina será igual a
8 � 102 W.
Dê como resposta a soma dos números que prece-
dem as afirmativas corretas.
434 (Unimep-SP) Uma máquina térmica, operando
em ciclos, executa 10 ciclos por segundo. Em cada
ciclo retira 800 J da fonte quente e cede 400 J para
a fonte fria.
Sabe-se que a máquina opera com a fonte fria a
27 °C. Com esses dados, afirma-se que o rendimen-
to da máquina e a temperatura da fonte quente va-
lem, respectivamente:
a) 60%, 500 K d) 30%, 327 K
b) 50%, 600 K e) 20%, 327 K
c) 40%, 700 K
435 (UFJF-MG) Assinale a alternativa que explica,
com base na termodinâmica, um ciclo do funciona-
mento de um refrigerador:
74 SIMULADÃO
�L
H
h
ÓPTICA GEOMÉTRICA
440 (PUC-SP) A um aluno foi dada a tarefa de medir
a altura do prédio da escola que freqüentava. O alu-
no, então, pensou em utilizar seus conhecimentos
de ótica geométrica e mediu, em determinada hora
da manhã, o comprimento das sombras do prédio e
a dele próprio projetadas na calçada (L e �, respecti-
vamente). Facilmente chegou à conclusão de que a
altura do prédio da escola era de cerca de 22,1 m.
As medidas por ele obtidas para as sombras foram
L � 10,4 m e � � 0,8 m. Qual é a altura do aluno?
Terra ao Sol, costumeiramente chamada unidade as-
tronômica (uA), implementou uma experiência da qual
pôde tirar algumas conclusões. Durante o dia, verifi-
cou que em uma das paredes de sua sala de estudos
havia um pequeno orifício, pelo qual passava a luz do
Sol, proporcionando na parede oposta a imagem do
astro. Numa noite de Lua cheia, observou que pelo
mesmo orifício passava a luz proveniente da Lua e a
imagem do satélite da Terra tinha praticamente o
mesmo diâmetro da imagem do Sol. Como, através
de outra experiência, ele havia concluído que o diâ-
metro do Sol é cerca de 400 vezes o diâmetro da Lua,
a distância da Terra à Lua é de aproximadamente:
a) 1,5 � 10�3 uA d) 2,5 uA
b) 2,5 � 10�3 uA e) 400 uA
c) 0,25 uA
444 (FEMPAR) Uma câmara escura é uma caixa fe-
chada, sendo uma de suas paredes feita de vidro
fosco, como mostra o desenho. No centro da pare-
de oposta, há um pequeno orifício (F). Quando co-
locamos diante dele, a certa distância, um objeto
luminoso (por exemplo, a letra P) vemos formar-se
sobre o vidro fosco uma imagem desse objeto.
F
vidro fosco
(translúcido)
441 (Fuvest-SP) Num dia sem nuvens, ao meio-dia,
a sombra projetada no chão por uma esfera de
1,0 cm de diâmetro é bem nítida se ela estiver a
10 cm do chão. Entretanto, se a esfera estiver a
200 cm do chão, sua sombra é muito pouco nítida.
Pode-se afirmar que a principal causa do efeito ob-
servado é que:
a) o Sol é uma fonte extensa de luz
b) o índice de refração do ar depende da temperatura
c) a luz é um fenômeno ondulatório
d) a luz do Sol contém diferentes cores
e) a difusão da luz no ar “borra” a sombra
442 (Vunesp-SP) Quando o Sol está pino, uma me-
nina coloca um lápis de 7,0 � 10�3 m de diâmetro
paralelamente ao solo e observa a sombra por ele
formada pela luz do Sol. Ela nota que a sombra do
lápis é bem nítida quando ele está próximo ao solo
mas, à medida que vai levantando o lápis, a sombra
perde a nitidez até desaparecer, restando apenas a
penumbra. Sabendo-se que o diâmetro do Sol é de
14 � 108 m e a distância do Sol à Terra é de 15 � 1010 m,
pode-se afirmar que a sombra desaparece quando a
altura do lápis em relação ao solo é de:
a) 1,5 m c) 0,75 m e) 0,15 m
b) 1,4 m d) 0,30 m
443 (MACK-SP) Um estudante interessado em com-
parar a distância da Terra à Lua com a distância da
I
II
III
IV
V
Sol
Três dessas fotografias estão reproduzidas abaixo.
A alternativa que melhor representa essa imagem é:
a) P c) P e) P
b) P d) P
445 (ENEM) A figura mostra um eclipse solar no
instante em que é fotografado em cinco diferentes
pontos do planeta.
P P
P
P
204 RESOLUÇÃO
SIM
ULA
DÃO
: RE
SOL
UÇÃ
O
SIM
ULA
DÃO
: RE
SOL
UÇÃ
O
322 Alternativa d. Não poderíamos ter as escalas Celsius
e Kelvin uma vez que na escala Celsius o menor valor
possível é �273 °C e na Kelvin o menor valor é zero.
Já na escala Fahrenheit, �450 °F corresponderá a apro-
ximadamente �268 °C, que é um valor possível.
323 Alternativa a.
Na escala Fahrenheit há 180 divisões. Logo:
20 cm –––– 180 divisões
 5 cm –––– y 
 → 
 
20
5
180
�
y
 → y � 45 °F
326 Alternativa b.
�L � Li��t
Lf � Li � Li�(tf � ti)
801 � 800 � 800 � � � (98 � 25)
 1 � 58 400�
 � � 0,000017123
 � � 1,71 � 10�5 °C�1
327 Alternativa e.
 
x x x x�
�
�
� �
�
�
�0
100 0
72 32
212 32 100
40
180
( )
→
18x � 10x � 400
x � 50 °C
324 Alternativa a.
°C °F
100 212
x � 72x
0 32
Relacionando as escalas C e E:
 
100 0
70 20
180 0
20
2 180
20
110�
�
�
�
�
�
�
�
e e
e E→ → °
Relacionando as escalas E e G:
 
f
g
f
g
�
�
�
�
�
�
�
�
20
10
110 20
70 10
20
10
3
2
→
 
f g� �
3
2
5
325 Alternativa d.
f
g
G
70
10
C E
110
e
70
100
0
20
Na escala Celsius há 100 divisões. Logo:
20 cm –––– 100 divisões
 5 cm –––– x 
 →20
5
100 25� �
° °
x
x C→
°C °F
100 212
yx
0 32
20
 c
m
5 
cm
aço
A� A�
A�
Como o coeficiente de dilatação linear do alumínio é cer-
ca de 2 vezes maior que o do aço, a figura formada,
mantendo as demais constantes, é um trapézio isósceles.
328 Alternativa e. As juntas de dilatação são espaços
reservados para que as edificações se dilatem. Sendo
assim, a dilatação de um corpo depende do seu com-
primento inicial, sendo diretamente proporcional a este.
329 Alternativa d. Uma vez que a variação da tempera-
tura e o material que constitui a
placa são iguais, a dilatação fica
como função do comprimento ini-
cial que, neste caso, é o diâmetro
do orifício. Sendo assim, a folga
aumentará, pois o orifício possui
um diâmetro maior que o do pino.
330 Alternativa d.
ti � 15 °C
LiI
 � 2 cm
LiII
 � 1 cm
d � 5 � 10�3 cm
�I � 3 � 10�5 °C�1
�II � 4 � 10�5 °C�1
Para que as peças entrem em contato, devemos ter:
�LI � �LII � 5 � 10�3
2 � 3 � 10�5(tF � 15) � 1 � 4 � 10�5(tF � 15) � 5 � 10�3
6 � 10�5 � tF � 90 � 10�5 � 4 � 10�5 � tF � 60 � 10�5 �
� 5 � 10�3
10 � 10�5 � tF � 5 � 10�3 � 150 � 10�5
10�4 tF � 5 � 10�3 � 1,5 � 10�3
tF � 6,5 � 101 � 65 °C
Rpino
Rplaca
⎧
⎪
⎪
⎪
⎪
⎨
⎪
⎪
⎪
⎪
⎩
Dados:
RESOLUÇÃO 205
SIM
ULA
DÃO
: RE
SOL
UÇÃ
O
SIM
ULA
DÃO
: RE
SOL
UÇÃ
O
331 Alternativa e. Utilizando as informações fornecidas:
�L � Li � � � �t
�L � 2 � 2 � 10�6 � 10
�L � 4 � 10�5 m � 0,04 mm
332 Alternativa d. Para que as barras metálicas apre-
sentem o mesmo comprimento a uma dada tempera-
tura, devemos ter:
336 Alternativa a.
D � 0,4 m � 400 mm
Dados: �t � 100 °C
� � 22 � 10�6 °C�1
Área inicial:
Si � 	R2 � 3,14 � (200)2 � 125 600 mm2
�S � Si � � � �t
�S � 1,256 � 105 � 22 � 10�6 � 102
�S � 27,632 � 101
�S � 276,32 mm2 � 280 mm2
337 Alternativa d.
�S � Si��t → 2,4 � Si � 2 � 1,2 � 10�6 � 100
 2,4 � 24 � 10�5Si
 Si � 104 cm2
 Si � 1 m2
338 Alternativa d.
Dados: � � 1,6 � 10�4 °C�1
Sf � Si � 
1
10
� Si
�S � Si � � � �t
 
10
100
Si � Si � 1,6 � 10�4 � �t
1 � 10 � 1,6 � 10�4 � �t
�t �
 
1
10 31,6 � �
 → �t � 625 °C
339 Alternativa e. A razão entre as áreas é 1, pois tanto
a chapa quanto o quadrado apresentam a mesma área
inicial, são feitos de mesmo material e estão sujeitos à
mesma variação de temperatura.
340 Alternativa a. Para que o dente e a restauração so-
fram a mesma variação de volume quando sujeitos à
mesma variação de temperatura, ambos devem pos-
suir o mesmo coeficiente de dilatação volumétrica.
341 Alternativa d. Se o raio e o material que constitui as
esferas são os mesmos, assim como a variação de tem-
peratura a que elas estão submetidas, a dilatação sofrida
também será a mesma, fazendo com que a razão seja 1.
342 Alternativa a.
Vi � 60 L
Dados:
ti � 10 °C
tF � 30 °C
�gasol. � 1,1 � 10�3 °C�1
�V � Vi� � �t
�V � 6 � 101 � 1,1 � 10�3 � 2 � 101
�V � 13,2 � 10�1 � 1,32
LA
LB
LoA
 � 202,0 mm
LoB
 � 200,8 mm
A
B
LA � LB
LoA
(1 � �A��) � LoB
(1 � �B��)
202,0 [1 � 2 � 10�5 (�f � 0)] �
� 200,8
[1 � 5 � 10�5(�f � 0)]
202,0 � 404 � 10�5�f � 200,8 � 1 004 � 10�5�f
�f � 
 
1,2
600 10 5� �
�f � 200 °C
333 Alternativa b. Pela figura:
RB � RA e �tA � �tB
Assim, para �A � �B, quando aumentamos a tempera-
tura, a abertura x tende a diminuir.
334 Alternativa e.
Li � 600 km � 6 � 105 m
Dados:
ti � �10 °C
tf � 30 °C
� � 10�5 °C�1
�L � Li��t → �L � 6 � 105 � 10�5 � 40
�L � 240 m
335 Alternativa b.
Si � 900 � 500 � 400 cm2
Dados: �t � 50 °C
�Zn � 2,5 � 10�5 °C�1
�S � Si � � � �t
�S � 4 � 102 � 5 � 10�5 � 5 � 101
�S � 1 cm2
Sf � Si � �S → Sf � 401 cm2
⎧
⎪
⎪
⎨
⎪
⎪
⎩
⎧
⎪
⎨
⎪
⎩
⎧
⎪
⎨
⎪
⎩
⎧
⎪
⎨
⎪
⎩
⎧
⎪
⎪
⎨
⎪
⎪
⎩
 SIMULADÃO 75
As fotos poderiam corresponder, respectivamente,
aos pontos:
a) III, V e II c) II, IV e III e) I, II e V
b) II, III e V d) I, II e III
446 (Fuvest-SP) Uma estrela emite radiação que per-
corre a distância de 1 bilhão de anos-luz até chegar à
Terra e ser captada por um telescópio. Isso quer dizer:
a) A estrela está a 1 bilhão de quilômetros da Terra.
b) Daqui a 1 bilhão de anos, a radiação da estrela
não será mais observada na Terra.
c) A radiação recebida hoje na Terra foi emitida pela
estrela há 1 bilhão de anos.
d) Hoje, a estrela está a 1 bilhão de anos-luz da Terra.
e) Quando a radiação foi emitida pela estrela, ela
tinha a idade de 1 bilhão de anos.
447 (Faap-SP) Uma fonte luminosa projeta luz so-
bre as paredes de uma sala. Um pilar intercepta par-
te dessa luz. A penumbra que se observa é devida:
a) ao fato de não se propagar a luz rigorosamente
em linha reta
b) aos fenômenos de interferência da luz depois de
tangenciar as bordas do pilar
c) ao fato de não ser pontual a fonte luminosa
d) aos fenômenos de difração
e) à incapacidade do globo ocular em concorrer para
uma diferenciação eficiente da linha divisória entre
luz e penumbra
448 (Fameca-SP) Um pedaço de papel apresenta-se
vermelho quando iluminado por uma luz monocro-
mática vermelha e apresenta-se preto sob luz mo-
nocromática azul. Se o mesmo for visto à luz do dia,
deverá apresentar-se na cor:
a) verde c) branca e) preta
b) azul d) vermelha
449 (UFV-MG) Três feixes de luz, de mesma intensi-
dade, podem ser vistos atravessando uma sala, como
mostra a figura.
O feixe 1 é vermelho, o 2
é verde e o 3 é azul. Os
três feixes se cruzam na
posição A e atingem o an-
teparo nas regiões B, C e
D. As cores que podem ser
vistas nas regiões A, B, C
e D, respectivamente, são:
a) branco, azul, verde, vermelho
b) branco, branco, branco, branco
c) branco, vermelho, verde, azul
d) amarelo, azul, verde, vermelho
e) amarelo, vermelho, verde, azul
450 (USC-SP) Um objeto está colocado sobre uma
mesa que está ao ar livre. O mesmo está sendo ilu-
minado apenas pela luz do Sol. Observamos que ele
tem cor azul, porque ele:
a) irradia luz azul d) difrata luz azul
b) absorve luz azul e) refrata luz azul
c) reflete luz azul
451 (PUCC-SP) O motorista de um carro olha no es-
pelho retrovisor interno e vê o passageiro do banco
traseiro. Se o passageiro olhar para o mesmo espe-
lho verá o motorista. Esse fato se explica pelo:
a) princípio de independência dos raios luminosos
b) fenômeno de refração que ocorre na superfície
do espelho
c) fenômeno de absorção que ocorre na superfície
do espelho
d) princípio de propagação retilínea dos raios lumi-
nosos
e) princípio da reversibilidade dos raios luminosos
452 (Esam-RN) Um lápis está na posição vertical a
20 cm de um espelho plano, também vertical, que
produz uma imagem desse lápis. A imagem do lápis:
a) é real e fica a 20 cm do espelho
b) é virtual e fica a 20 cm do espelho
c) é real e fica a 10 cm do espelho
d) é virtual e fica a 10 cm do espelho
e) é real e fica junto ao espelho
453 (PUC-RIO) A figura representa um raio lumino-
so incidido sobre um espelho plano A e, em segui-
da, refletido pelo espelho plano B. O ângulo � que a
direção do raio refletido faz com a direção perpen-
dicular ao espelho B é:
2
A
B C D
31 a) 0°
b) 90°
c) 20°
d) 65°
e) 70°
�
20°
A
B