5ª Lista de Exercícios de Física 2ºEM

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5ª Lista de Exercícios de Física
1. Um cilindro com dilatação térmica desprezível possui volume de 25 litros. Nele estava contido um gás sob pressão de 4 atmosferas e temperatura de 227 ºC. Uma válvula de controle do gás do cilindro foi aberta até que a pressão no cilindro fosse de 1 atm. Verificou-se que, nessa situação, a temperatura do gás e do cilindro era a ambiente e igual a 27 ºC.
(Considere que a temperatura de 0 ºC corresponde a 273 K)
Assinale a alternativa que apresenta o volume de gás que escapou do cilindro, em litros.
a) 11,8.
b) 35.
c) 60.
d) 85.
e) 241.
2. Analise o gráfico.
Um gás ideal, em seu estado inicial 1, encontra-se a uma pressão PA e volume VA. Ao ser submetido a uma transformação isotérmica, o gás passa para o estado 2, em que PB = 0,8PA.
A relação entre os volumes VA e VB é:
a) VA = VB.
b) 4VA = 5VB.
c) 5VA = 4VB.
d) 8VA = VB.
e) VA = 8VB.
3. Em uma transformação isovolumétrica, a temperatura final do processo é o quádruplo da temperatura inicial. Sendo assim, determine a relação entre a pressão final e inicial.
a) A pressão final será quatro vezes menor.
b) Não haverá variação de pressão, uma vez que a transformação é isocórica.
c) A pressão final será o quádruplo da pressão inicial.
d) A pressão final e a inicial serão iguais.
e) A pressão final é o dobro da pressão inicial.
4. Um gás ideal, após passar por um processo isotérmico, teve seu volume triplicado, sendo P a pressão inicial do gás e P' a pressão final, marque a alternativa correta:
a) P = 1/3P'
b) P' = 1/2P
c) P' = 3P
d) P = 1,5P'
e) P = P'
5. Um balão de borracha, do tipo usado em festas de aniversário, foi enchido com um determinado volume de gás, à temperatura de 25ºC sob pressão constante. Se este balão for colocado por algumas horas numa geladeira, pode-se afirmar que:
a) Se a temperatura cair pela metade, o volume diminui na mesma proporção.
b) Ocorre uma transformação isocórica.
c) A densidade do gás diminui.
d) Ocorre uma transformação isotérmica.
e) O volume do balão aumenta. 
6. Qual a velocidade média das moléculas de um gás que ocupa um recipiente de capacidade igual a 2 litros, tem massa igual a 20 gramas e pressão equivalente a 2 atmosferas?
7. Em um tubo com pressão constante de 1atm ocorre uma transformação. Sendo a temperatura inicial igual a 20°C e a final igual a 0°C, de quantas vezes o volume foi modificado?
8. Qual a energia cinética média das moléculas de 10 mols de um gás perfeito, na temperatura de 100°C? E na temperatura de 100K? Considere R=8,31 J/mol.K
9. Um gás sofre uma expansão sob temperatura constante, o volume ocupado inicialmente pelo gás era 0,5 litros, e no final do processo passou a ser 1,5 litros. Sabendo que a pressão inicial sob o gás era o normal no ambiente, ou seja, 1 atm, qual a pressão final sob o gás?
10. Em um tubo aberto ocorre uma grande compressão em um gás que torno o volume ocupado por ele 10 vezes menor. Sendo a temperatura inicial igual a 20°C, qual será a temperatura final?
11. Ao desejar identificar o conteúdo de um cilindro contendo um gás monoatômico puro, um estudante de Química coletou uma amostra desse gás e determinou sua densidade, d=5,38 g/L, nas seguintes condições de temperatura e pressão: 15ºC e 0,97atm. Com base nessas informações, e assumindo o modelo do gás ideal, calcule a a massa molar do gás .
Dado: R = 0,082 atm.L. mol-1 . K-1; T(K) = 273,15 + T(ºC)
a) 1,310 g . mol-1.
a) 6,81 g . mol-1.
b) 13,10 g . mol-1.
c) 124,23 g . mol-1.
d) 131,05 g . mol-1.
e) 165,04 g . mol-1.
12. Um profissional da área ambiental recebeu uma amostra de gás, sem identificação, para análise. Após algumas medidas, ele obteve os seguintes dados:
Tabela em exercício sobre equação de Clapeyron
Com base nos valores obtidos, entre os gases indicados nas alternativas, conclui-se que a amostra era de:
a) O2.
b) O3.
c) N2.
d) SO2.
e) H2.
Dados: O = 16 u, H = 1 u, N = 14 u, S = 32 u; R = 0,082 atm.L. mol-1 . K-1.
13. Determine o volume ocupado por 1 mol de substância gasosa a 10 atm de pressão e 25ºC.
a) 22,4 L.
b) 2,44 L.
c) 20,5 L.
d) 0,205 L.
e) 244,36 L
14. Calcule a pressão total de uma mistura gasosa formada por 3 mol de um gás A e 2 mol de um gás B, considerando que a temperatura final é de 300 K e o volume é de 15 L.
a) 8,2 atm.
b) 3,28 atm.
c) 4,92 atm.
d) 9,84 atm.
e) 1,84 atm.
15. O nitrogênio é considerado um gás ideal quando está em condições normais de temperatura e pressão. Dada uma massa igual a 2 Kg/m³, determine a massa de 10 litros de nitrogênio à pressão de 700 mmHg e à 40 °C.
16. O estado de um gás perfeito é caracterizado pelas variáveis de estado. Quais são elas? Quais suas definições?
17. O comportamento de um gás real aproxima-se do de um gás ideal quando:
a) submetido a baixas temperaturas.
b) submetido a baixas temperaturas e baixas pressões.
c) submetido a altas temperaturas e altas pressões.
d) submetido a altas temperaturas e baixas pressões.
e) submetido a baixas temperaturas e altas pressões.
18. Qual deve ser a temperatura de certa quantidade de um gás ideal, inicialmente a 200 K, para que tanto o volume quanto a pressão dupliquem?
a) 1200 K
b) 2400 K
c) 400 K
d) 800 K
e) n.d.a
19. Em um processo a pressão constante de 2,0 .105 N/m², um gás aumenta seu volume de 8.10-6 m3  para 13.10-6  m3.Calcule o trabalho realizado pelo gás.
20. Um gás sofre uma transformação isobárica sob pressão de 1 000 N/m2. Determine o trabalho realizado sobre o gás, quando o volume passa de 8 000 cm3 para de 3 000 cm3.
21. Dentro de uma sala com ar condicionado, a temperatura média é de 17 ºC. No corredor ao lado da sala, a temperatura média é 27 ºC. Tanto a sala quanto o corredor estão a mesma pressão.
Sabe-se que num gás, a energia cinética média das partículas que o compõem é proporcional à temperatura e que sua pressão é proporcional ao produto da temperatura pelo número de partículas por unidade de volume.
Com base nesses dados, pode-se afirmar que:
a) a energia cinética média das partículas que compõem o ar é maior no corredor, e o número de partículas por unidade de volume é menor na sala.
b) A energia cinética média das partículas que compõem o ar é maior no corredor, e o número de partículas por unidade de volume é maior na sala.
c)  A energia cinética média das partículas que compõem o ar é maior na sala, e o número de partículas por unidade de volume é maior no corredor.
d) A energia cinética média das partículas que compõem o ar é maior na sala, e o número de partículas por unidade de volume é menor no corredor. 
22. Considere uma mistura de gases H2  e N2 , em equilíbrio térmico. Sobre a energia cinética média e sobre a velocidade média das moléculas de cada gás, pode-se concluir que:
a) as moléculas de H2  e N2  tem a mesma energia cinética média e a mesma velocidade média.
b) Ambas tem a mesma velocidade média, mas as moléculas de N2 tem maior energia cinética média.
c) Ambas tem a mesma velocidade média, mas as moléculas de H2 tem maior energia cinética média.
d) Ambas tem a mesma energia cinética média, mas as moléculas de N2 tem maior velocidade média.
e) Ambas tem a mesma energia cinética média, mas as moléculas de H2 tem maior velocidade média.
23. Certa máquina térmica que opera em ciclos recebe, em cada ciclo, 250 cal da fonte quente e realiza um trabalho igual a 1045 J. Sabendo disso, marque a alternativa correta:
DADOS: 1cal = 4,18 J
a) O gás no interior dessa máquina térmica sofre em cada ciclo uma transformação do tipo isocórica, o que explica a transformação integral de energia em trabalho.
b) A máquina funciona segundo o princípio de Carnot, logo, seu rendimento é 100%.
c) A máquina não contraria a primeira lei da Termodinâmica (conservação da energia), pois está transformando integralmente a energia recebida em trabalho, mas contraria a segunda lei da Termodinâmica, pois possui rendimento de 100%.
d) A máquina contraria a primeira lei da Termodinâmica (conservação da energia), pois está transformando integralmente a energia recebida em trabalho, mas não contraria a segunda lei da Termodinâmica, pois possui rendimento de 100%
e)A máquina contraria as duas leis da Termodinâmica, pois transforma integralmente a energia recebida em trabalho.
24. Determine o calor recebido da fonte quente e perdido para a fonte fria por um motor a diesel que possui rendimento de 40% e realiza a cada ciclo um trabalho de 2000 J. Expresse as respostas em calorias.
DADOS: 1 cal = 4 J
a) 1300 cal e 550 cal
b) 1250 cal e 1000 cal
c) 750 cal e 200 cal
d) 1250 cal e 750 cal
e) 3000 cal e 5000 cal.
25. Um gás ideal sofre uma transformação: absorve 150 cal de energia na forma de calor e expande-se, realizando um trabalho de 300 J. Considerando 1 cal = 4,2 J, a variação da energia interna do gás (ΔU) é, em J:
a) 250
b) 350
c) 500
d) 330
e) 900
26. Como consequência da compressão adiabática sofrida por um gás, pode-se afirmar que:
a) a densidade do gás aumenta, e sua temperatura diminui.
b) a densidade do gás e sua temperatura diminuem.
c) a densidade do gás aumenta, e sua temperatura permanece constante.
d) a densidade do gás e sua temperatura aumentam.
e) a densidade do gás e sua temperatura permanecem constantes.
27. Certa máquina térmica recebe 500 J de calor e realiza um trabalho de 125 cal. Sendo 1 cal = 4 J, marque a alternativa correta.
a) Essa máquina contraria a primeira lei da Termodinâmica.
b) A máquina não contraria a segunda lei da Termodinâmica.
c) O rendimento dessa máquina é de 25%.
d) A máquina não contraria a primeira lei da Termodinâmica, que trata sobre a conservação da energia.
e) Como o rendimento da máquina é de 25%, podemos afirmar que ela não contraria a primeira lei da Termodinâmica
28. Uma máquina térmica opera segundo o ciclo JKLMJ mostrado no diagrama T-S da figura.
Pode-se afirmar que:
a) processo JK corresponde a uma compressão isotérmica.
b) o trabalho realizado pela máquina em um ciclo é W = (T2 – T1)(S2 – S1).
c) o rendimento da máquina é dado por η = 1 – T2/T1.
d) durante o processo LM, uma quantidade de calor QLM = T1(S2 – S1) é absorvida pelo sistema.
e) outra máquina térmica que opere entre T2 e T1 poderia eventualmente possuir um rendimento maior que a desta.
29. apresenta um rendimento de 30%. A variação de temperatura, em Kelvin, da fonte quente a fim de aumentarmos seu rendimento para 50% será de:
a) 400
b) 280
c) 160
d) 560
30. A respeito da primeira lei da Termodinâmica, marque a alternativa incorreta:
a) Em uma transformação isotérmica, a variação da energia interna é nula.
b) A primeira lei da Termodinâmica trata da conservação da energia.
c) Em uma transformação isocórica, não haverá realização de trabalho.
d) Em uma transformação adiabática, o trabalho será realizado sobre gás quando a variação da energia interna é positiva.
e) A primeira lei da Termodinâmica diz que o calor fornecido a um gás é igual à soma do trabalho realizado pelo gás e a sua variação da energia interna.
31. Sobre os gases monoatômicos e ideais que passam por um processo de transformação isobárica, podemos afirmar corretamente que:
a) Toda a quantidade de calor (Q) cedida ao sistema será transformada em trabalho mecânico.
b) A quantidade de calor (Q) cedida ao sistema é diretamente proporcional à sua variação de temperatura.
c) A energia interna do gás (U) permanece constante.
d) A variação de energia interna(ΔU) é inversamente proporcional à variação volumétrica (ΔV).
e) A temperatura do gás varia, mas não há trocas de calor entre o sistema e o meio externo.
32. Um gás é submetido a um processo sob pressão constante de 400 N/m2 e sofre uma redução de seu volume em 0,25 m3. Assinale aquilo que for FALSO:
a) a quantidade de trabalho realizada sobre o gás foi de - 100 J;
b) a variação da energia interna é de -150 J;
c) o gás recebe 250 J de calor;
d) o gás cede 250 J de calor;
e) a variação de temperatura desse gás é negativa;
33. Em uma transformação isobárica, a pressão do gás é _______, e sua energia interna aumenta se a diferença entre ______ e _______ for _________.
a) constante, calor, trabalho, nula.
b) constante, calor, trabalho, negativa.
c) variável, calor, trabalho, positiva.
d) constante, trabalho, calor, negativa.
e) constante, calor, trabalho, positiva.
34. Pode ser considerado um exemplo de processo isobárico:
a) Um balão de gás Hélio que sobe pelo empuxo atmosférico.
b) Aquecimento da água em um bule.
c) Água subindo pelo canudo devido à sucção.
d) Convecção do vapor de água.
35. Analise as alternativas abaixo e assinale a alternativa correta relativa aos processos termodinâmicos isovolumétricos.
a) Quando os gases recebem calor durante as transformações isovolumétricas, o sinal do trabalho termodinâmico produzido pelo gás é negativo.
b) Quando os gases recebem calor durante as transformações isovolumétricas, o sinal do trabalho termodinâmico produzido pelo gás é positivo.
c) Nos processos isovolumétricos, a pressão do gás permanece constante, enquanto a temperatura e o volume variam, de forma que nenhum trabalho é realizado por ou sobre o gás.
d) Nos processos isovolumétricos, o volume do gás altera-se, enquanto a temperatura e a pressão variam, de forma que nenhum trabalho é realizado por ou sobre o gás.
e) Nos processos isovolumétricos, o volume do gás permanece constante, enquanto a temperatura e a pressão variam, de forma que nenhum trabalho é realizado por ou sobre o gás.
36. Durante um processo isovolumétrico, um gás recebe do meio externo uma quantidade de calor Q. Podemos afirmar que a variação de sua energia interna e sua pressão terão seus módulos, respectivamente:
a) Mantidos constantes e aumentados
b) Reduzidos e aumentados
c) Aumentados e aumentados
d) Reduzidos e mantidos constantes
e) Aumentados e reduzidos