Física Teórica (50)

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CADERNO DE EXERCÍCIOS 
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 FÍSICA TÉRMICA 
 
 
 
 
 Baseado em exercícios de vestibular 
 
 
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53. Aula 54) (FATEC-SP) Lord Kelvin (título de nobreza dado ao célebre físico William Thompson, 1824-1907) 
estabeleceu uma associação entre a energia de agitação das moléculas de um sistema e a sua temperatura. 
 
 
Deduziu que a uma temperatura de -273,15 ºC, também chamada de zero absoluto, a agitação térmica das 
moléculas deveria cessar. Considere um recipiente com gás, fechado e de variação de volume desprezível 
nas condições do problema e, por comodidade, que o zero absoluto corresponde a –273 ºC. 
Explique temperatura, calor e represente as escalas termométricas mais importantes bem como os tipos de 
termômetros já utilizados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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54. Aula 54)(CEFET-MG) Num determinado dia, a temperatura mínima em Belo Horizonte foi de 22 °C e a 
máxima de 32 °C. 
Determine a diferença ou variação entre essas temperaturas, na escala kelvin e fahrenheit. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
55. Aula 54)(UFPEL-RS) É comum, no painel de informações das cabines dos aviões, estar registrada a 
temperatura externa de duas maneiras: em graus Celsius e em Fahrenheit. Assinale a alternativa com o 
gráfico que representa corretamente as temperaturas registradas para o ar, no painel do avião, quando ele 
se desloca do solo ao topo das nuvens. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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56. Aulas 55 e 56) (ENEM-MEC) Uma garrafa de vidro e uma lata de alumínio, cada uma contendo 350mL de 
refrigerante, são mantidas em um refrigerador pelo mesmo período de tempo. Ao retirá-las do 
refrigerador com as mãos desprotegidas, tem-se a sensação de que a lata está mais fria que a garrafa. 
Explique o fenômeno. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
57. Aulas 55 e 56) (ENEM-MEC) Numa praia, ocorre a brisa marítima e a brisa terrestre . 
 
Explique o fenômeno. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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58. Aulas 55 e 56)(UFMG-MG) Numa experiência, colocam-se gelo e água em um tubo de ensaio, sendo o gelo 
mantido no fundo por uma tela de metal. O tubo de ensaio é aquecido conforme a figura. Embora a água 
ferva, o gelo não se funde imediatamente. Explique o fenômeno. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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59. Aulas 57 a 59) (PUCCAMP-SP) Admita que o corpo humano transfira calor para o meio ambiente na razão 
de 2,0 kcal/min. Se esse calor pudesse ser aproveitado para aquecer água de 10 °C até 90 °C, a quantidade 
de calor transferida em 2 horas aqueceria uma quantidade de água, em kg, igual a: 
Dado: calor específico da água = 1,0 kcal/kg °C. 
a) 2 kg 
b) 3 kg 
c) 4 kg 
d) 5 kg 
e) 6 kg 
 
 
 
60. Aulas 57 a 59) (UFSCAR-SP) Após ter estudado calorimetria, um aluno decide construir um calorímetro 
usando uma lata de refrigerante e isopor. Da latinha de alumínio removeu parte da tampa superior. Em 
seguida, recortou anéis de isopor, de forma que estes se encaixassem na latinha recortada, envolvendo-a 
perfeitamente (Figura 1). 
Em seu livro didático, encontrou as seguintes informações (Figura 2): 
 
a) Determine a capacidade térmica desse calorímetro, sabendo que a massa da latinha após o recorte 
realizado era de 150 g. 
b) Como a capacidade térmica do calorímetro era muito pequena, decidiu ignorar esse valor e então 
realizou uma previsão experimental para o seguinte problema: 
Determinar a temperatura que deve ter atingido um parafuso de ferro de 100 g aquecido na chama de um 
fogão. 
Dentro do calorímetro, despejou 200 ml de água. Após alguns minutos, constatou que a temperatura da 
água era de 19 °C. Aqueceu então o parafuso, colocando-o em seguida no interior do calorímetro. Atingido o 
equilíbrio térmico, mediu a temperatura do interior do calorímetro, obtendo 40 °C. Nessas condições, 
supondo que houvesse troca de calor apenas entre a água e o parafuso, determine aproximadamente a 
temperatura que este deve ter atingido sob o calor da chama do fogão. 
 
 
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61. Aulas 57 a 59) (FUVEST-SP) O gráfico representa, em função do tempo, a leitura de um termômetro que 
mede a temperatura de uma substância inicialmente no estado sólido, contida num recipiente. O conjunto é 
aquecido uniformemente numa chama de gás, a partir do instante zero; depois de algum tempo o 
aquecimento é desligado. A temperatura de 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
fusão da substância é igual a : 
a) 40 
b) 45 
c) 50 
d) 53 
e) 55 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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62. Aulas 60 e 61)(FGV-SP) Um serralheiro monta, com o mesmo tipo de vergalhão de ferro, a armação 
esquematizada. 
A barra transversal que liga os pontos A e B não exerce forças sobre esses pontos. Se a temperatura da 
armação for aumentada, explique o que ocorrerá com a barra transversal em relação aos pontos A e B. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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63. Aulas 60 e 61) (FUNREI-MG) A figura mostra uma ponte apoiada sobre dois pilares feitos de materiais 
diferentes. 
Como se vê, o pilar mais longo, de comprimentoL_1 = 40 m, possui coeficiente de dilatação linear 
 α = 18∙10ି଺ °ܥିଵ. 
O pilar mais curto tem comprimento L_2 = 30 m. Para que a ponte permaneça sempre na horizontal, 
determine o coeficiente linear do material do pilar de comprimento L_2 . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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64. Aulas 60 e 61)(UFPEL-RS) Os postos de gasolina, são normalmente abastecidos por um caminhão-tanque. 
Nessa ação cotidiana, muitas situações interessantes podem ser observadas. 
Um caminhão-tanque, cuja capacidade é de 40.000 litros de gasolina, foi carregado completamente, num dia 
em que a temperatura ambiente era de 30°C. No instante em que chegou para abastecer o posto de gasolina, 
a temperatura ambiente era de 10°C, devido a uma frente fria, e o motorista observou que o tanque não 
estava completamente cheio. 
Sabendo que o coeficiente de dilatação da gasolina é 1,1∙10ିଷ °ܥିଵ, e considerando desprezível a dilatação 
do tanque, é correto afirmar que o volume do ar, em litros, que o motorista encontrou no tanque do 
caminhão foi de, aproximadamente: 
a) 41000 b) 9000 c) 31000 d) 4100 e) 900. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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65. Aula 62) (ENEM-MEC) Nas discussões sobre a existência de vida fora da Terra, Marte tem sido um forte 
candidato a hospedar vida. 
 
 
 
 
 
 
No entanto, há ainda uma enorme variação de critérios e considerações sobre a habitabilidade de Marte, 
especialmente no que diz respeito à existência ou não de água líquida. Alguns dados comparativos entre a 
Terra e Marte estão apresentados na tabela. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Com base nesses dados, é possível afirmar que, dentre os fatores abaixo, aquele mais adverso à existência 
de água líquida em Marte é sua 
a) grande distância ao Sol. 
b) massa pequena. 
c) aceleração da gravidade pequena.d) atmosfera rica em CO. 
e) temperatura média muito baixa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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66. Aula 62) (PUC-RS) A água apresenta um comportamento incomum entre 0 e 4ºC: nesse intervalo de 
temperatura, enquanto a temperatura diminui, a água se expande, ao contrário do que acontece, em geral, 
com outras substâncias. Esse comportamento permite a sobrevivência da fauna e flora aquáticas durante o 
inverno. No gráfico que segue, o volume da substância água é relacionado com a sua temperatura em grau 
célsius (°C). 
 
Podemos afirmar que: 
I. Em temperatura ambiente acima de 4ºC, a água 
no fundo do lago apresentará temperatura mais 
baixa do que a água da superfície. 
II. Em temperatura ambiente inferior a 0ºC, a 
água ficará congelada na superfície e líquida em 
profundidades maiores, pois o gelo da superfície 
isola termicamente as águas mais profundas. 
III. Em qualquer temperatura ambiente, a temperatura da água será a mesma em todas as profundidades. 
A(s) afirmativa(s) correta(s) é/são, apenas, 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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67. Aulas 63 e 64)(UFMS-MS) Para sentirmos o cheiro de alguma substância, é necessário que algumas 
moléculas dessa substância sejam inaladas. Se um vidro de amônia for aberto no canto (A) de uma sala 
fechada (sem vento), e se estivermos em um outro canto (B) diametralmente oposto, levará algum tempo 
para sentirmos o cheiro de amônia (veja a figura). Com relação ao movimento das moléculas de amônia, que 
saíram do vidro depois de aberto e estão em equilíbrio térmico com o ambiente, é correto afirmar: 
 
 
 
 
 
 
(01) A velocidade média das moléculas de amônia é maior que a das moléculas de ar de maior massa 
molecular que a de amônia. 
(02) Se colocarmos um alto-falante ligado no canto (A) e atrás do vidro de amônia, de maneira que as 
frentes de ondas sonoras propaguem para o ponto (B), a velocidade de deslocamento das moléculas de 
amônia aumentará, porque o som arrastará essas moléculas para o ponto (B) mais rapidamente. 
(03) A velocidade de agitação das moléculas de amônia, que estão no interior da sala, depende da 
temperatura da sala. 
(04) Se houver uma perturbação na pressão em algum ponto no interior da sala, essa perturbação de 
pressão chegará, simultaneamente, a todos os pontos da sala. 
(05) A pressão, no interior da sala, está relacionada com a frequência e a intensidade das colisões entre as 
moléculas. Justifique. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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68. Aulas 63 a 69) (UNESP-SP) Um recipiente contendo certo gás tem seu volume aumentado graças ao 
trabalho de 1664 J realizado pelo gás. 
 
 
 
 
Neste processo, não houve troca de calor entre o gás, as paredes e o meio exterior. Considerando que o gás 
seja ideal, a energia de 1 mol desse gás e a sua temperatura obedecem à relação U = 20,8T, onde a 
temperatura T é medida em kelvin e a energia U em joule. Pode-se afirmar que nessa transformação a 
variação de temperatura de um mol desse gás, em kelvin, foi de: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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69. Aulas 63 a 69) (UFRRJ-RJ) A figura a seguir representa o gráfico p-V de um gás, suposto ideal, que sofre 
primeiramente um processo isobárico, partindo do ponto A para o ponto B, e depois um processo 
isovolumétrico, atingindo o ponto C, que se situa sobre a mesma isoterma que A. 
 
 
 
 
 
 
 
Calcule 
a) o trabalho realizado pelo gás ao final do processo ABC; 
b) o calor recebido pelo gás ao final do processo ABC. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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70. Aulas 63 a 69) (ENEM-MEC) No Brasil, o sistema de transporte depende do uso de combustíveis fósseis e de 
biomassa, cuja energia é convertida em movimento de veículos. Para esses combustíveis, a transformação 
de energia química em energia mecânica acontece 
a) na combustão, que gera gases quentes para mover os pistões no motor. 
b) nos eixos, que transferem torque às rodas e impulsionam o veículo. 
c) na ignição, quando a energia elétrica é convertida em trabalho. 
d) na exaustão, quando gases quentes são expelidos para trás. 
e) na carburação, com a difusão do combustível no ar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
71. Aulas 63 a 69) (UFU-MG) Num dado recipiente contendo um líquido, é imerso um cilindro contendo gás 
ideal, confinado por um êmbolo móvel, conforme as figuras adiante. 
O recipiente está sobre uma fonte térmica e a base do recipiente é diatérmica, permitindo trocas de calor 
entre a fonte e o recipiente. As demais paredes do recipiente são adiabáticas e as paredes do cilindro que 
contém o gás são diatérmicas. 
 
 
 
 
 
 
 
A fonte térmica 
fornece 2000 J para o sistema formado pelo líquido e o gás, conforme figura (I) acima. Devido ao calor 
fornecido pela fonte térmica, a temperatura do líquido aumenta de 3K, consumindo 1500 J. Por outro lado, 
o gás realiza uma expansão com um aumento de volume de 8 m³, a uma pressão constante de 50 N/m², 
como representado na figura (II) acima. 
a) Calcule o trabalho realizado pelo gás. 
b) Calcule a variação da energia interna do gás. 
c) Nesse processo, o que acontece com a energia cinética das partículas que compõem o gás: aumenta, 
diminui ou não muda? Justifique a sua resposta.