Exercícios Termodinâmica

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Termodinâmica 
 
1) Num escritório são instalados 10 lâmpadas de 100W, que 
funcionarão, em média, 5 horas por dia. Ao final do mês, à 
razão de R$ 0,12 por kW.h, o valor da conta será: 
a) R$ 28,00 b) R$ 25,00 c) R$ 18,00 
d) R$ 8,00 e) n.d.a. 
 
 
2) Um chuveiro elétrico, ligado em média uma hora por dia, 
gasta R$ 10,80 de energia elétrica por mês. Se a tarifa cobrada 
é de R$ 0,12 por quilowatt-hora, então a potencia desse 
aparelho elétrico é: 
a) 90W b) 360W c) 2.700W 
d) 3.000W e) 10.800W 
 
 
3) Um chuveiro elétrico tem um seletor que lhe permite 
fornecer duas potências distintas: na posição "verão" o 
chuveiro fornece 2.700 W, na posição "inverno" fornece 4.800 
W. José, o dono deste chuveiro, usa-o diariamente na posição 
"inverno", durante 20 minutos. Surpreso com o alto valor de 
sua conta de luz, José resolve usar o chuveiro com o seletor 
sempre na posição "verão", pelos mesmos 20 minutos diários. 
Supondo-se que o preço do quilowatt-hora seja de R$ 0,20, 
isto representará uma economia diária de: 
a) 0,14 b) 0,20 c) 1,40 
d) 2,00 e) 20,00 
 
 
4) A tabela a seguir mostra a quantidade de alguns 
dispositivos elétricos de uma casa, a potência consumida por 
cada um deles e o tempo efetivo de uso diário no verão. 
 
Dispositivo Quantidade Potência 
(kW) 
Tempo efetivo 
de uso diário (h) 
Ar 
condicionado 
2 1,5 8 
Geladeira 1 0,35 12 
Lâmpada 10 0,10 6 
 
Considere os seguintes valores: 
 densidade absoluta da água: 1,0 g/cm3; 
 calor específico da água: 1,0 cal.g-1 0C-1; 
 1 cal = 4,2 J; 
 Custo de 1 kW.h = R$0,50. 
 
Durante 30 dias de verão, o gasto total com esses dispositivos, 
em reais, é cerca de: 
(A) 234 (B) 513 
(C) 666 (D) 1026 
 
 
5) No inverno, diariamente, um aquecedor é utilizado para 
elevar a temperatura de 120 litros de água em 30 
o
C. Durante 
30 dias do inverno, o gasto total com este dispositivo, em 
reais, é cerca de: 
(A) 48 (B) 63 
(C) 96 (D) 126 
 
6) Suponha um reservatório que contenha, em equilíbrio 
térmico, 200 litros de água. Qual das opções mostra a 
quantidade de calor absorvida por este volume de água para 
que a temperatura aumente 20º C, supondo que não há 
renovação da água do reservatório? 
(A) 4,0 × 106 cal (B) 2,0 × 106 cal 
(C) 3,0 × 106 cal (D) 4,0 × 107cal 
 
 
7) A eficiência de uma determinada usina hidroelétrica é da 
ordem de 0,9, ou seja, 90% da energia da água no início do 
processo se transforma em energia elétrica. Uma certa usina 
desse tipo tem potência instalada de 512 milhões de watts, e a 
barragem tem altura de aproximadamente 120 m. A vazão do 
rio, em litros de água por segundo, deve ser da ordem de: 
(A) 500 (B) 5.000 
(C) 50.00 (D) 500.000 
 
 
8) Para economizar dinheiro com sua conta de luz, você 
deve aprender a calcular o consumo de energia elétrica de sua 
casa, que é fornecido, em sua conta, na unidade de kWh 
(quilowatt-hora). Considerando um chuveiro de 4000 W de 
potência em uma residência com 4 pessoas, sendo que cada 
pessoa toma UM BANHO POR DIA, de aproximadamente 20 
minutos, calcule os custos dos banhos desta família durante 30 
dias, sendo que 1 kWh custa R$0,50. (Despreze os eventuais 
impostos) 
(A) R$80,00 (B) R$40,00 (C) R$20,00 
(D) R$160,00 (E) R$120,00 
 
 
9) Uma das alternativas para a crise global de energia 
derivada de combustíveis fósseis é o uso de um tipo de “carro 
solar-elétrico”, em que temos a transformação de energia solar 
em elétrica através de painéis (coletores) solares Além de 
utilizar uma fonte barata de energia, ele é menos poluente que 
os automóveis atuais. Suponha que no teto de um carro 
elétrico protótipo exista um painel de células solares, capazes 
de transformar energia solar em energia elétrica necessária 
para impulsionar o veículo. A eficiência dessa conversão é de 
cerca de 60%. As dimensões totais do painel solar retangular 
valem 2m × 3m e a densidade superficial de potência luminosa 
(potência luminosa por unidade de área) no local de circulação 
do veículo é igual a 400 W/m2. Sabendo-se que a tensão da 
bateria (ideal) vale 12 V, a intensidade da corrente elétrica que 
carregará a bateria nas condições descritas será de: 
(A) 200 A (B) 120 A (C) 30 A 
(D) 60 A (E) 40 A 
 
 
10) Uma pequena usina hidroelétrica do meio rural utiliza 
uma queda d’água de altura 30 m e vazão de 200 litros por 
segundo. O rendimento da usina é de 60% e a tensão 
monofásica de saída vale 120 V. Suponha g = 10 m/s2 e que a 
velocidade da água na queda e a resistência da fiação entre a 
usina e a sede sejam desprezíveis. Na entrada da sede da 
fazenda alimentada pela usina, a intensidade da corrente 
elétrica vale: 
(A) 400 A (B) 200 A (C) 300 A 
(D) 100 A (E) 50 A 
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11) Uma manicure irá utilizar um aquecedor de imersão para 
aquecer uma massa de 2 kg de água, que está inicialmente a 
20º C até 80º C. Este aquecedor está ligado a uma tomada de 
120 volts. Considerando que toda a energia do aquecedor será 
utilizada para aquecer a água e que o calor específico da água 
vale 1cal/g.ºC, determine, em ohms, a resistência elétrica 
desse aquecedor, sabendo que tal aquecimento demorou 1 
minuto e 40 segundos. (adote 1 cal igual a 4 Joules.) 
(A) 20 (B) 6 (C) 40 
(D) 3 (E) 30 
 
 
12) Colaborando com a campanha de economia de energia, 
os físicos construíram o fogão solar que concentra a energia 
radiante do sol numa placa coletora na região focal. O espelho 
tem um diâmetro efetivo de 1,0 e 70% da radiação incidente 
são aproveitados para aquecer uma certa quantidade de água. 
Sabemos ainda que o fogão solar demora 18,4 minutos para 
aquecer 1,00 litro de água desde 20º C até 100º C e que 4,186 
× 103 J é a energia necessária para elevar a temperatura de 1,0 
litro de água de 1,00K. Com base nos dados, qual das opções 
propostas estima a intensidade irradiada pelo sol na superfície 
da Terra, em W/m2? 
(A) 250 (B) 387 
(C) 552 (D) 389 
 
 
13) Suponha-se que a energia potencial gravitacional da água 
possa ser totalmente convertida em energia elétrica e que a 
meta mensal de consumo de energia elétrica de uma 
residência, seja de 100 kWh. Se a água, de densidade 1.000 
kg/m3, cai de uma altura de 100 m, o volume de água 
necessário para gerar essa energia é: 
(A) 7.200 litros (B) 36.000 litros 
(C) 72.000 litros (D) 360.000 litros 
 
 
14) Um grupo de alunos, ao observar uma tempestade, 
imaginou qual seria o valor, em reais, da energia elétrica 
contida nos raios. Para a definição desse valor, foram 
considerados os seguintes dados: 
 Potencial elétrico médio do relâmpago = 2,5 × 107 V 
 Intensidade da corrente elétrica estabelecida: i = 2,0×105 A 
 Custo de 1 kWh: = R$ 0,38 
 P = V × I 
Admitindo-se que o relâmpago tem duração de um milésimo 
de segundo, o valor aproximado em reais, calculado pelo grupo 
para a energia nele contida, equivale a: 
(A) 280 (B) 420 
(C) 530 (D) 810 
 
 
15) Uma radiação eletromagnética na frequência de 2,5 × 109 
Hz (2,5 GHz) é utilizada em um forno de microondas doméstico 
para aquecer alimentos. Para a medida da potência útil desse 
forno, realiza-se uma experiência na qual ele é usado para 
aquecer 100 ml de água. A temperatura da água é medida a 
intervalos de 20 segundos, e os resultados são exibidos na 
tabela abaixo. 
 
Tempo (s) 0 20 40 60 
Temperatura (oC) 26 38 50 62 
 
a) Determine o comprimento de onda da radiação usada no 
forno de microondas. 
b) Trace um gráfico temperatura × tempo utilizando o 
conjunto de medidas da tabela acima. 
c) A partir da análise desse gráfico, determine o valor da 
potência útil do forno, nas condições da experiência. 
Dados: 
 1 cal = 4,2 J 
 Massa específica da água = 1,0 kg/l; 
 Velocidade da luz = 3,0 × 108 m/s; 
 Calor específico da água = 1,0 cal/g oC. 
 
 
16) A figura abaixo mostra o esquemaelétrico de um dos 
circuitos da cozinha de uma casa, no qual está ligada uma 
geladeira, cujo consumo de potência é igual a 600 watts. Em 
cada uma das tomadas I e II pode ser ligado apenas um 
eletrodoméstico de cada vez. Os eletrodomésticos que podem 
ser usados são: um microondas (120 V – 900 W), um 
liquidificador (120 V – 200 W), uma cafeteira (120 V – 600W) e 
uma torradeira (120 V – 850 W). Quanto maior a corrente 
elétrica suportada por um fio, maior o seu preço. O fio, que 
representa a escolha mais econômica possível para este 
circuito, deverá suportar, dentre as opções abaixo, uma 
corrente de: 
(A) 5 A (B) 10 A (C) 15 A 
(D) 20 A (E) 25 A 
 
 
 
 
 
17) Um dispositivo fornece 100 watts na condição de 
equilíbrio. Em um uma nova condição a mesma máquina 
passa a fornecer 90 watts. Qual foi a variação percentual 
de potência fornecida. 
 
18) Um dispositivo fornece 90 watts na condição de 
equilíbrio. Em um uma nova condição a mesma máquina 
passa a fornecer 100 watts. Qual foi a variação percentual 
de potência fornecida. 
 
19) Um dispositivo consome 200 watts e fornece 125 watts de 
trabalho efetivo. Determine: 
a) A eficiência percentual do dispositivo; 
b) A perda percentual do dispositivo.