passei direto (20)

Prévia do material em texto

Questão 1
Um gás ideal em uma seringa de injeção, a uma temperatura constante, é comprimido e os
resultados são apresentados no gráfico a seguir.
A partir das informações constantes do gráfico, assinale a afirmativa correta.
 
A) O processo como representado no gráfico é irreversível.
B) O processo de transformação é isobárico.
C) O produto da pressão pelo volume é constante e igual a 2 Pa × m3.
D) O fenômeno descrito no gráfico é regido pela lei de Charles e Gay-Lussac.
E) O valor da pressão, quando o volume for de 10 cm3, será igual a 2 × 105 atm.
Gabarito:
C
Resolução:
Através do grafico, observa-se que o produto da pressão pelo volume é constante e vale 
Questão 2
Um gás ideal sofre a transformação termodinâmica quase estática A → B → C, representada no
diagrama P × V ilustrado a seguir.
De acordo com esse diagrama, assinale o que for correto.
01) A temperatura absoluta do gás no estado B é maior do que a temperatura absoluta do gás no
estado A.
02) A energia interna do gás no estado B é maior do que a energia interna do gás no estado A.
04) O trabalho realizado pelo gás, para mudar do estado A, passando por B e chegar ao estado C,
pode ser calculado por meio da equação W = (PC – PA) × (VC – VA).
08) Para mudar do estado A ao estado B, o gás absorveu energia na forma de calor.
16) Para mudar do estado B para o estado C, a variação de energia interna do gás é igual à
quantidade de calor cedida pelo gás, na mesma transformação.
Gabarito:
27
Resolução:
01 + 02 + 08 + 16 = 27
01) Correta. Observando que P × V = n × R × T, ou que o produto P × V é proporcional à temperatura
absoluta, então PA × VB > PA × VA, que caracterizam os estados B e A, respectivamente, porque VB >
VA e PA = PB.
02) Correta. Como U = n × R × T, vemos que a energia interna é proporcional também à temperatura
absoluta. Desta forma, se PA × VB > PA × VA tal que TB > TA, então UB > UA.
04) Incorreta. Pode ser calculado por:
 , sendo que: e 
Assim:
08) Correta. É um processo isobárico, onde a temperatura sobe proporcionalmente ao aumento de
volume, o que indica um trabalho positivo por parte do sistema (gás). Como a energia interna
aumenta de A para B e a 1ª Lei da Termodinâmica nos dá , então o gás absorveu calor
pra aumentar a energia interna e realizar trabalho.
16) Correta. Sim, porque . Como o trabalho é proporcional ao aumento de volume, se não há
aumento de volume, não há trabalho (W = 0). Assim, como , então se w = 0, ,
ou seja, a pressão cai em um processo isovolumétrico, porque a temperatura caiu. Podemos concluir
que a energia interna variou para menos porque o gás cedeu calor.
Questão 3
Um forno a gás de cozinha é utilizado para assar um bolo. O forno, inicialmente à temperatura de 30
oC, é pré-aquecido durante 15 minutos até atingir 180 oC e, após o bolo ser colocado para assar, esta
temperatura é mantida por 45 minutos. O forno, que é construído com diferentes materiais, possui
capacidade térmica média de 600 J/K. A absorção de energia pelo bolo somada à perda de energia
para o ambiente ocorre a uma taxa de 500 J/s. Sabe-se que a capacidade energética do gás é de 120
MJ/m3. Nessas condições, calcule a 
a) potência total consumida para pré-aquecer o forno e assar o bolo; 
b) quantidade total de gás consumida, em m3.
Gabarito:
(Resolução oficial)
a) O tempo total de preparo do bolo é tTotal = 3600 s
Tempo de aquecimento é 
Tempo de cozimento é 
tTotal = 2700 s
Energia gasta para pré-aquecer o forno EAq = C⋅ T = 600⋅(180−30) = 600⋅150 = 90000 J
A potência consumida é 
Portanto, a potência consumida foi de 400 W. 
b) A capacidade energética do gás de cozinha é Cgc = J/m3
O volume consumido é m3
O volume consumido de gás foi de 0,012 m3 ou 1,20 × 10–2 m3
Questão 4
Um filme fino de sabão é sustentado verticalmente no ar por uma argola. A parte superior do filme
aparece escura quando é observada por meio de luz branca refletida. Abaixo da parte escura
aparecem bandas coloridas. A primeira banda tem cor vermelha ou azul? Justifique sua resposta.
Gabarito:
Por gravidade, a água da bolha ou filme de sabão vai para baixo. Ou seja, o filme será mais espesso
na parte de baixo, quando suspenso. Quando a espessura é muito pequena, favorece a interferência
destrutiva. Os raios de luz branca incidem sobre as faces externa e depois interna do filme. A reflexão
se dá com inversão de fase na parte externa e sem inversão de fase na parte interna. As duas vindas
para o observador farão uma interferência destrutiva. Por isso é escura a visão da parte superior
(mais fina) do filme. Essas considerações se fazem então quando a espessura do filme é menor ou da
ordem do comprimento de onda da luz para qualquer cor. À medida que descemos a espessura vai
aumentando e se aproximando de . Começam a aparecer as interferências construtivas. Os
comprimentos de onda menores aparecerão primeiro e o menor entre o azul e o vermelho é o do azul.
Logo, a primeira cor a aparecer, entre o azul e o vermelho, será o azul.
Questão 5
Um gás ideal sofre três processos termodinâmicos na seguinte sequência: dilatação isotérmica,
compressão isobárica e transformação isocórica. Esses processos estão representados no diagrama
PV (Pressão × Volume) a seguir.
Nessas circunstâncias, o diagrama VT (Volume × Temperatura) correspondente é:
Gabarito:
C
Resolução:
(1) dilatação isotérmica: aumento de volume com temperatura constante;
(2) compressão isobárica: diminuição de volume com pressão constante;
(3) transformação isocórica: nessa transformação o volume é constante, a pressão varia com a
temperatura. De acordo com o gráfico a pressão aumentou, então a temperatura aumentou.
Examinando essa sequência nos gráficos V × T, temos:
Questão 6
Um fenômeno comum, observado por muitos cozinheiros, é o surgimento de uma cor amarela intensa
quando o líquido de uma panela, contendo sal de cozinha, derrama e atinge a chama do fogão. A
explicação para esse fenômeno é:
(A) A água, quando atinge a chama, se dissocia liberando energia, que se manifesta na frequência de
onda correspondente à cor amarela.
(B) O cloreto de sódio, ao atingir a chama, se dissocia nos íons Na+ e Cl–, liberando energia, que se
manifesta na frequência de onda correspondente à cor amarela.
(C) O íon cloreto, ao atingir a chama, absorve energia e perde o seu elétron mais externo. A
diminuição de energia da chama provoca a mudança de coloração de azul para amarelo.
(D) Alguns elétrons dos íons de Na+ são promovidos a estados de maior energia e, ao retornarem ao
estado inicial, emitem radiação de frequência correspondente à cor amarela.
(E) Os íons de Na+, ao atingirem a chama, recebem energia suficiente para perderem mais um
elétron. A diminuição de energia da chama provoca a mudança de coloração de azul para amarelo.
Gabarito:
D
Resolução:
O modelo de estados de energia do elétron (Rutherford-Bohr) propõe que, quando um átomo ou íon
recebe energia (sob forma de calor, por exemplo), alguns de seus elétrons podem absorver parte dela
promovendo transições para estados mais energéticos. Esse “salto” é transitório, ou seja, temporário.
Quando o elétron retorna ao estado fundamental (para seu estado energético inicial) a energia antes
absorvida é liberada na forma de fótons (luz) e pode se manifestar na forma de diferentes cores.
Questão 7
Um fio de comprimento L e massa específica linear µ é mantido esticado por uma força F em suas
extremidades. Assinale a opção com a expressão do tempo que um pulso demora para percorrê-lo.
a) 
b) 
c) 
d) 
e) 
Gabarito:
C
Resolução:
Questão 8
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 1.050 J, qual o trabalho no
subprocesso BCD?
a) 60 J
b) 340 J
c) 650 J
d) 840 J
e) 990 J 
Gabarito:
E
Resolução:
Como AB e CD são isobáricas, seus trabalhos serão dados por:
Sendo o total equivalente a 1.050 J, o trabalho de BC será 1.050 – 340 – 60 = 650 J. Assim, o trabalho
BCD será 340J + 650 J = 990 J.
Questão 9
Um frasco fechado contém dois gases cujo comportamento é considerado ideal: hidrogênio molecular
e monóxido de nitrogênio. Sabendo que a pressão parcial do monóxido de nitrogênio é igual a da
pressão parcial do hidrogênio molecular, e que a massa total da mistura é de 20 g, assinale a
alternativa que fornece a porcentagem em massa do hidrogênio molecular na mistura gasosa.
a) 4%
b) 6%
c) 8%
d) 10%
e) 12%
Gabarito:
D
Resolução:
Considerando que os dois gases estão submetidos às mesmas condições de temperatura e pressão, a
pressão parcial de um gás é diretamente proporcional à sua fração molar, que é diretamente
proporcional ao seu número de mols:
Pparcial = Xparcial · Ptotal
Pparcial = k · nparcial
Assim, uma vez que a pressão parcial do monóxido de nitrogênio é igual a (ou 0,6 = 60%) da
pressão parcial do hidrogênio molecular, temos:
A massa total da mistura formada pelos dois gases é de 20 g, portanto temos:
Esse valor corresponde a 10,1% da massa total.
Questão 10
Um fio de cabelo intercepta um feixe de laser e atinge um anteparo, conforme representa a figura (i)
a seguir.
Nessa situação, forma-se sobre o anteparo uma imagem que contém regiões iluminadas intercaladas,
cujas intensidades diminuem a partir da região central, conforme mostra a figura (ii) a seguir.
O fenômeno óptico que explica o padrão da imagem formada pela luz é a
(A) difração.
(B) dispersão.
(C) polarização.
(D) reflexão.
(E) refração.
Gabarito:
A
Resolução:
O fenômeno explorado no historicamente conhecido experimento de Young é a difração luminosa.
Questão 11
Um gás monoatômico ideal opera segundo um ciclo termodinâmico circular em um diagrama de
Clapeyron. Nesse diagrama, o menor valor para o volume V (eixo das abscissas) é 2V0, e o maior valor
é 4V0. A pressão P (eixo das ordenadas) varia de 3P0 a 5P0. A partir dessas informações, assinale
a(s) alternativa(s) correta(s) .
(01) No ciclo, a temperatura do gás, na posição em que P é máxima, é maior que na posição em que
V é máximo.
(02) Ao completar-se o ciclo, a variação da energia interna é nula.
(04) O trabalho realizado, quando o ciclo é completado no sentido horário do círculo, é
numericamente igual ao valor de πV0
2.
(08) Ao completar-se o ciclo no sentido horário do círculo, o calor é convertido em trabalho.
(16) A energia interna do gás, quando a pressão é igual a 3P0, é dada por U = P0V0.
Gabarito:
02 + 04 + 08 + 16 = 30
Resolução:
(01) Incorreta. Na posição em que P é máximo, temos V mínimo.
(02) Correta. Trata-se de uma propriedade do ciclo termodinâmico.
(04) Correta. Uma vez que corresponde à área do círculo no qual ocorre o ciclo termodinâmico.
(08) Correta. Como a variação da energia interna é nula, há conversão de calor em trabalho
mecânico.
(16) Correta. Para um gás ideal monoatômico, temos:
Questão 12
Um grão de milho de pipoca, visto a olho nu, apresenta duas regiões distintas, representadas por A e
B na figura. Em A, ocorre o tecido acumulador de amido, usado, pela planta, para nutrir o embrião.
Em B, os tecidos vegetais possuem maior teor de água. Ao ser aquecida, parte da água transforma?se
em vapor, aumentando a pressão interna do grão. Quando a temperatura atinge 177 °C, a pressão se
torna suficiente para romper o grão, que vira uma pipoca.
Um estudo feito por um grupo de pesquisadores determinou que o interior do grão tem 4,5 mg de
água da qual, no momento imediatamente anterior ao seu rompimento, apenas 9% está na fase
vapor, atuando como um gás ideal e ocupando 0,1 mL. Dessa forma, foi possível calcular a pressão
Pfinal no momento imediatamente anterior ao rompimento do grão.
A associação correta entre região do milho e Pfinal é dada por:
Note e adote:
Constante universal dos gases: R = 0,082 L·atm/(K.mol);
K = °C + 273;
Massas molares (g/mol): H = 1; O = 16.
a) A = endosperma e Pfinal = 8,3 atm.
b) B = endosperma e Pfinal = 5,9 atm.
c) A = xilema e Pfinal = 22,1 atm.
d) B = xilema e Pfinal = 5,9 atm.
e) B = endosperma e Pfinal = 92,0 atm.
Gabarito:
A
Resolução:
A pressão do vapor de água, considerando-se que apenas 9% (0,09) da água presente no grão está
na forma de vapor, é igual a:
P . V = n · R · T
P . 0,1·10–3 = [0,09 · (4,5·10–3/18)] · 0,082 · (177 + 273)
P = 8,30 atm
A associação correta entre região do milho e Pfinal é, portanto, A = endosperma e Pfinal = 8,3 atm.
Questão 13
Um funcionário de uma empresa ficou encarregado de remover resíduos de diferentes polímeros que
estavam aderidos a diversas peças. Após alguma investigação, o funcionário classificou as peças em
três grupos, conforme o polímero aderido a cada uma. As fórmulas estruturais de cada um desses
polímeros são as seguintes:
Para remover os resíduos de polímero das peças, o funcionário dispunha de apenas dois solventes:
água e n-hexano. O funcionário analisou as fórmulas estruturais dos três polímeros e procurou fazer a
correspondência entre cada polímero e o solvente mais adequado para solubilizá-lo. A alternativa que
representa corretamente essa correspondência é:
 Polímero I Polímero II Polímero III
a) água n-hexano água
b) n-hexano água n-hexano
c) n-hexano água água
d) água água n-hexano
e) água n-hexano n-hexano
Gabarito:
A
Resolução:
 Em relação à solubilidade das substâncias, existe a generalização de que “semelhante tende a
dissolver semelhante”. Assim, os polímeros I e III, devido ao grande número de grupos hidroxila em
suas estruturas, são muito polares e tendem a ser solúveis em água, que também apresenta ligação
do tipo O–H e é bastante polar. O polímero II, de forma oposta, é apolar e, portanto, tende a ser mais
solúvel em solventes apolares, como é o caso do n-hexano.
Questão 14
Um gás passa pela transformação termodinâmica ABCD indicada no diagrama pressão versus volume
a seguir. Nesta transformação, a energia interna do gás diminui de 25 J. Na transformação ABCD, qual
foi o módulo do calor trocado pelo gás com o ambiente, em joules?
Gabarito:
31
Resolução:
(Resolução oficial)
De acordo com o diagrama p-V, o módulo do trabalho na transformação ABCD é dado pela área do
trapézio de bases AB e CD: (4 + 2)2/2 = 6 J. O sentido das setas na transformação implica que W = –6
J. Como E = –25 J, então, pela 1ª lei da Termodinâmica, E = Q – W, obtemos –25 = Q – (–6), tal
que |Q| = 31 J.
Questão 15
Um gás ideal com n mols é submetido ao ciclo termodinâmico representado por um quadrado no
diagrama pressão (p) versus volume (V) a seguir. Sabendo que pC = 2 pA e que VC = 2 VA, determine a
razão TB/TD entre as temperaturas absolutas do gás nos pontos B e D do diagrama.
Gabarito:
01
Resolução:
(Resolução oficial)
Pela lei dos gases ideais, temos que pBVB = nRTB, ou seja, 2pAVA = nRTB. Por outro lado, pDVD = nRTD,
ou seja, pA2VA = nRTD. Assim, obtemos que TB/TD = 1.
Questão 16
Um fotógrafo, que ainda gostava de trabalhar com filmes fotográficos, entrou em um quarto escuro
para revelar suas fotos, levando uma caixa contendo quatro bolas, cada uma com uma cor diferente,
que sob a luz do sol apresentavam as seguintes cores: preta, branca, vermelha e verde. No quarto, a
iluminação era realizada apenas por uma luz vermelha. Ao olhar novamente as quatro bolas na caixa,
ele notou as seguintes cores:
a) preta, preta, vermelha e preta
b) preta, branca, vermelha e verde
c) preta, vermelha, vermelha e preta
d) branca, branca, branca e vermelha
e) vermelha, vermelha, vermelha e vermelha
Gabarito:
C
Resolução:
A esfera preta absorve completamente a luz vermelha, não ocasionando emissão de luz dessa cor,
permanecendo, assim, preta. A esfera branca absorve a luz vermelha e emite somente frequências
referente a esta cor, ficando, portanto, vermelha. A esfera vermelha permanece vermelha. A esfera
verde absorve a luz vermelha e aparenta visualmente ser preta.
Questão 17
Um gerador que produz energia a partir das ondas do mar consiste essencialmente em uma boia que
sobe e desce com o movimento das ondas, fazendo um motor girar e produzir eletricidade. Com o
objetivo de verificara disponibilidade e eficiência dessa forma de geração de energia na costa
pernambucana, um grupo de pesquisadores instalou uma boia no mar. Um trecho do gráfico da altura
da boia y em função do tempo t é mostrado a seguir:
A altura foi medida em relação ao nível da água do mar sem ondas. Com base nessas informações, a
equação que descreve, da melhor forma, o gráfico mostrado é:
a) y(t) = (0,3 m) sen (πt)
b) y(t) = (0,3 m) cos (πt)
c) y(t) = (0,3 m) sen (0,5πt)
d) y(t) = (30 m) sen (1,5πt)
e) y(t) = (30 m) cos (1,5πt)
Gabarito:
A
Resolução:
Considerando que o gráfico representa um comportamento senoidal, a equação que o rege é:
Questão 18
Um gás ideal de 1 mol e CV = descreve o ciclo apresentado na figura no plano (P, T). A
prolongação do segmento BC passa pela origem.
Com base nessas informações, analise os itens a seguir:
I. A pressão P1 é igual a 2 atm.
II. O processo AB tem U = 0.
III. O processo BC tem W = 0, U = Q = 45R.
IV. O processo CA tem W = –30R, Q= –75R e U = 45R.
Estão corretas
a) I, II, III e IV.
b) I, II e III.
c) II, III e IV.
d) II e IV.
e) III e IV.
Gabarito:
B
Resolução:
I. Correta. BC é uma reta que passa pela origem, o valor da pressão em C é o dobro daquela em B,
uma vez que a temperatura em C é o dobro daquela em B. Logo, a pressão é 1 × 2 = 2 atm.
II. Correta. Não há variação de temperatura.
III. Correta. No processo BC pressão e temperatura são diretamente proporcionais, caracterizado por
uma transformação isovolumétrica, onde W = 0, implicando .
IV. Incorreta.O processo CA tem .
Questão 19
Um gás ideal passa pelo processo termodinâmico representado pelo diagrama P × V. O gás, que se
encontrava à temperatura de 57 °C no estado inicial A, comprime-se até o estado B, pela perda de
800 J de calor nessa etapa. Em seguida, é levado ao estado final C, quando retorna à temperatura
inicial. A linha tracejada representa uma isoterma.
Considerando os valores indicados no gráfico e que a massa do gás tenha permanecido constante
durante todo o processo, calcule:
a) A temperatura do gás, em graus Celsius, no estado B.
b) O calor, em joules, recebido pelo gás de uma fonte externa, quando foi levado do estado B para o
estado final C.
Gabarito:
a) Pela lei geral dos gases perfeitos temos que:
b) O trabalho realizado na transformação AB é dado por:
A variação interna na transformação AB é:
O trabalho realizado na transformação BC é:
O calor recebido na transformação BC é:
Questão 20
Um gás ideal passa por uma transformação termodinâmica em que sua pressão dobra, seu número
de moléculas triplica, e seu volume é multiplicado por um fator de 12. Nessa transformação, qual a
razão entre as temperaturas absolutas final e inicial do gás?
Gabarito:
08
Resolução:
(Resolução oficial)
Em se tratando de um gás ideal, temos que . Assim, 
 .