Exercícios de Revisão para Prova Intermediária

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FISICA 2 – HIBRIDO – EXERCÍCIOS DE REVISÃO – PROF. DULCEVAL ANDRADE 
1) Um estudante desenvolve um termômetro para ser utilizado especificamente em 
seus trabalhos de laboratório. 
Sua ideia é medir a temperatura de um meio fazendo a leitura da resistência elétrica 
de um resistor, um fio de cobre, por exemplo, quando em equilíbrio térmico com esse 
meio. Assim, para calibrar esse termômetro na escala Celsius, ele toma como 
referências as temperaturas de fusão do gelo e de ebulição da água. Depois de várias 
medidas, ele obtém a curva apresentada na figura. 
 
 
 
 
 
 
A correspondência entre a temperatura T, em °C, e a resistência elétrica R, em Ω, é 
dada pela equação 
a) T = 100.(R - 16) / 6,6. 
b) T = 100.6,6 / (R - 16). 
c) T = (R - 6,6) / (6,6.100). 
d) T = 100.(R - 16) / 16. 
e) T = 100.(R - 6,6) / 16. 
 
Resolução 
 
Primeiro deve-se comparar as duas grandezas: 
 
 
 
 
 
 
2) Um cientista russo cria uma nova escala de temperatura e dá a ela o nome de seu 
filho Yuri. Nessa escala, a temperatura de fusão de gelo vale – 20ºY e a temperatura de 
ebulição da água vale 120ºY. Utilizando um termômetro graduado nessa escala para 
medir a temperatura corporal de seu filho, o cientista encontra o valor de 36ºY. Pode-se 
afirmar: 
a) o garoto tem febre pois possui temperatura de 40ºC. 
b) o garoto tem hipotermia, pois a temperatura de 32ºC. 
c) O garoto possui temperatura normal, de aproximadamente 36ºC. 
d) A temperatura de 36ºY é impossível, pois é menor do que o zero absoluto. 
e) A medida está errada, pois a temperatura de 36ºY será corresponde a 90ºC. 
 
Resolução: 
 
Sabe-se que uma pessoa está com febre se sua temperatura for superior a 37,5 °C. 
Assim deve-se converter 36 °Y para a escala Celsius. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3) Um bloco de gelo de massa 200 g está a -10 ºC. Qual é a quantidade de calor 
necessária para se obter água a +10 ºC. Considere a pressão normal. 
 
Dados: 
Calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g 
Calor específico do gelo: 0,50 cal/g.ºC 
Calor específico da água: 1,0 cal/g.ºC 
 
Resolução: 
 
Aquecimento do gelo: 
Q1 = m.cgelo.Δθgelo = 200.0,50.[0-(-10)] => Q1 = 1000 cal 
Fusão do gelo: 
Q2 = m.Lf = 200.80 => Q2 = 16000 cal 
Aquecimento da água: 
Q3 = m.cágua.Δθágua = 200.1,0.(10-0) => Q3 = 2000 cal 
 
Q = Q1+Q2+Q3 = 1000 cal + 16000 cal + 2000 cal => Q = 19000 cal 
 
Resposta: 19000 cal 
 
4) Considere uma certa massa de gelo a ºC. Para fazer com que esta massa atinja a 
temperatura de 100 ºC no estado líquido, é necessário fornecer-lhe Q1 calorias. Para 
transformar essa mesma massa de água a 100 ºC em vapor d'água a 100 ºC, é 
necessária uma quantidade de calor igual a Q2. Sabendo que o calor específico latente 
de fusão do gelo é 80 cal/g, que o valor do calor específico sensível da água é 1,0 
cal/g.ºC e que o valor do calor específico de vaporização da água é 540 cal/g, calcule 
o valor da razão Q2/Q1. 
 
Resolução: 
Q1 = Qfusão + Qágua = m.80 + m.1,0.100 = 180.m 
Q2 = Qvaporização = m.540 
Q2/Q1 = 540.m/180.m => Q2/Q1 = 3 
 
 
5) Uma máquina térmica recebe da fonte quente, em cada ciclo, uma quantidade de 
calor de 400 cal e rejeita 320 cal para a fonte fria. Determine: 
 
a) o trabalho que a máquina realiza em cada ciclo. Dê a resposta em joules. 
b) o rendimento da máquina em questão. 
Dado: 1 cal = 4,18 J 
 
Resolução 
a) τ = Q1 - Q2 = 400 cal - 320 cal = 80 cal = 80.4,18 J => τ = 334,4 J 
b) η = τ/Q1 = 80/400 => η = 0,20 = 20% 
 
Respostas: 
a) 334,4 J 
b) 0,2 (20%) 
 
6) Considere uma máquina térmica teórica funcionando segundo o ciclo de Carnot 
entre as temperaturas de 327 °C e 127 °C, apresentando um trabalho útil de 800 J por 
ciclo. Determine, para essa máquina teórica: 
 
a) o rendimento 
b) a quantidade de calor que, em cada ciclo é retirada da fonte quente 
c) a quantidade de calor rejeitada por ciclo para a fonte fria. 
Resolução: 
a) 
T1 = 273 + 327 => T1 = 600 K 
T2 = 273 + 127 => T2 = 400 K 
η = 1 - T2/T1 => η = 1 - 400/600 => η = 1/3 = 0,33 = 33% 
 
b) 
η = τ/Q1 => 1/3 = 800/Q1 => Q1 = 2400 J 
 
c) 
τ = Q1 - Q2 => 800 = 2400 - Q2 => Q2 = 1600 J 
 
Respostas: 
a) 0,33 (33%) b) 2400 J c) 1600 J 
 
 
7) Uma empresa propõe construir um motor térmico projetado para operar entre dois 
reservatórios de calor, sendo o quente à temperatura T1 = 1.600 K e o frio a T2 = 400 
K. O projeto prevê, para o motor, uma potência de 4 cv, com absorção de 1.480 cal/s 
do reservatório quente. 
Dados: 1 cv = 740 W e 1 cal = 4 J. 
 
a) Calcule o rendimento do referido motor. 
b) Calcule o rendimento de um motor de Carnot, operando entre os mesmos 
reservatórios de calor. 
c) O motor proposto é viável teoricamente? Justifique sua resposta. 
Resolução: 
a) Quantidade calor retirada da fonte quente por segundo: 
1480 cal/s = 1480 x 4J/s = 5920 W 
Potencia útil do motor térmico: 
4 cv = 4.740 W = 2960 W 
Rendimento do motor: 
ηmotor = 2960/5920 = 0,5 = 50 % 
 
b) Rendimento do motor de Carnot: 
 ηCarnot = 1 - T2/T1 => ηCarnot = 1 - 400/1600 => 
ηCarnot = 0,75 = 75 % 
 
c) Sim. O motor proposto é viável teoricamente pois seu rendimento é inferior ao 
rendimento máximo dado pelo ciclo de Carnot. 
 
Respostas: 
a) 50 % 
b) 75 % 
c) Sim, o motor é viável. 
 
 
 
 
 
 
8) Um bloco de madeira de volume V = 60 cm3, totalmente submerso, está atado ao 
fundo de um recipiente cheio de água por meio de um fio de massa desprezível. O fio 
é cortado e o bloco emerge na superfície com 1/4 de seu volume fora da água. Sendo 
g = 10 m/s2 a aceleração da gravidade e d = 1 g/cm3 a massa específica da água, 
calcule 
a) a massa específica do bloco. 
b) a tração no fio, antes de ser cortado. 
 
Resolução 
b) bloco flutuando com 3/4 de seu volume 
submerso — equilíbrio — P=E — db.Vb.g=da.Vimerso.g — 
 
db.60.10-6=103.(60.10-6/4) — db=180.103/240 — db=0,75.103kg/m3 ou 
db=7,5.102kg/m3 ou db=0,75g/cm3 
a) corpo totalmente suberso e atado pelo fio ao fundo do recipiente — T = E – P 
— T = da.V.g – db.V.g — 
 
 T=103.60.10-6.10 – 0,75103.60.10-6.10 — T= 0,6 – 0,45 — T=0,15N ou T=1,5.10-
1N