SÉRIE: 3º ANO

Questão 01)

Um sistema isolado contém um cubo de gelo de massa igual a 115 g, que flutua em 500 g de um líquido. a) Estando o sistema em equilíbrio térmico a 0 ºC, calcule, em cm 3 , o volume de gelo imerso. Dados: aresta do cubo de gelo: 5,0cm ; massa específica do gelo: 0,92 g.cm

-3 ; massa específica do líquido: 1,15 g.cm

-3 b) Acrescentando-se ao sistema 300 g do mesmo líquido à temperatura t, observa-se que a temperatura de equilíbrio da mistura é 10º C. Calcule a temperatura t do líquido adicionado. Dados: calor latente de fusão do gelo: 80 cal.g

-1 ; calor específico da água: 1,0 caI.g

-1 .ºC -1 ; calor específico do líquido: 0,90 caI.g

-1 .ºC -1

Questão 02)

Suponha que em um recipiente metálico de 200g, termicamente isolado do meio externo e inicialmente a 20 ºC, colocaram-se 360g de água a 60 ºC. Calcule: a) a temperatura de equilíbrio térmico do sistema água- recipiente, sabendo-se que o calor específico da água é 1,0 cal/g ºC e o do metal é 0,20 cal/g ºC. b) o valor máximo da massa de uma pedra de gelo a 0 ºC que, colocada no recipiente, permita que haja apenas água quando for restabelecido o equilíbrio térmico do sistema, sabendo que o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g.

Questão 03)

Uma bolinha de aço a 120º C é colocada sobre um pequeno cubo de gelo a 0º C. Em escala linear, o gráfico que melhor representa a variação, no tempo, das temperaturas da bolinha de aço e do cubo de gelo, até alcançarem um estado de equilíbrio, é:

a.

θ ( C)

b.

θ ( C) 120 120

FÍSICA

c.

0 120 0 θ ( C) t(s) t(s)

d.

0 120 0 θ ( C)

LISTA 1

t(s) t(s)

Professor

: GREG

DATA: 15 / 04 / 2014

Questão 04)

Uma massa de 0,50 kg de água é aquecida em um recipiente durante 21 s, e sua temperatura aumenta 20ºC. Sabendo que o calor específico da água é 4,2x10³ J.kg

1 .ºC -1 , ao calcular a potência média de aquecimento fornecida à massa de água encontra-se o seguinte valor: a) 2,0x10² W b) 5,0x10² W c) 2,0x10³ W d) 5,0x10³ W

Questão 05)

A temperatura de fusão do cobre é 1 080ºC e seu calor latente de fusão corresponde a 200 kJ/kg. Se uma moeda de cobre, à essa temperatura, é totalmente fundida ao absorver 2 000 J de calor, a massa dessa moeda, em kg, correponde a a) 1/1 080. b) 1/540. c) 1/108. d) 1/100. e) 1/50.

Questão 06)

Uma esfera de chumbo de massa de 250 g está imersa em um banho de água e em equilíbrio térmico a uma temperatura de 0 o C. A esfera é retirada do banho e levada rapidamente para outro recipiente contendo 250 g de água a 100 o C. A temperatura final de equilíbrio será mais próxima de: Dados Substância chumbo cobre ferro prata calor específico (cal / g °C) 0,03 0,09 0,11 0,05 calor específico da água = 1cal/g°C a) 100 °C b) 75 °C c) 50 °C d) 25 °C e) 0 °C

Questão 07)

O calor latente de vaporização de um líquido, a uma dada temperatura, é a quantidade de calor necessária para evaporar um grama do líquido a essa temperatura. Suponha que uma poça com 1 kg de água esteja espalhada no chão, em uma área de 2/3 de um metro quadrado, e absorva energia solar a uma potência de 0,62 kW por metro quadrado. Considere ainda que o calor latente de vaporização da água à temperatura ambiente seja 2480 J / g. Nessas condições, a poça secará completamente em exatos: a) 10 minutos; b) 100 minutos; c) 620 minutos; d) 1.000 minutos; e) 1.240 minutos.

Questão 08)

Colocam-se dois blocos de borracha sobre um grande bloco de ferro. O sistema é isolado do resto do universo. Depois de um longo tempo decorrido, podemos esperar que a) a temperatura de cada bloco seja diferente da dos outros. b) a temperatura dos blocos de borracha seja maior do que a do bloco de ferro. c) os três blocos tenham a mesma temperatura. d) os blocos de borracha tenham a mesma temperatura, desde que possuam massas iguais. e) os blocos de borracha tenham a mesma temperatura, desde que possuam volumes iguais.

Questão 09)

Os metais usuais, como aqueles utilizados em algumas próteses ortopédicas, dilatam-se quando aquecidos. Em novembro de 2004 foi anunciada, na literatura científica, a descoberta de materiais que se contraem quando aquecidos.

Suponha que a lei de dilatação de um tal material seja idêntica à dos metais comuns, exceto pela presença de um coeficiente de dilatação linear negativo, digamos – α ’.

Imagine uma barra sólida de comprimento L, com uma fração f de seu comprimento constituída pelo novo material e a fração restante, por um metal comum de coeficiente linear de dilatação positivo α .

A fim de que a barra não varie de comprimento sob variações de temperatura, a fração f deve ser dada por: a) b) c) d) e) α ’ / ( α + α ’) . α ’ / α . α − α ’. α / ( α + α ’) α / α ’.

Questão 10)

Uma fonte térmica fornece calor com potência constante. Ela aquece 100g de água, de 20 o C até 50 o C, em 3,0 min. Para aquecer 250g de um metal, de 25 o C a 40 o C, ela gasta 45s. Sendo o calor específico da água igual a 1,0cal/g o C, o do metal, nas mesmas unidades, vale a) 0,50 b) 0,40 c) 0,30 d) 0,20 e) 0,10

Questão 11)

Dois corpos, inicialmente a temperaturas diferentes, são colocados em contato térmico. Qual o gráfico que melhor representa a variação de suas temperaturas em função do tempo?

a.

T

b.

T T A T B T B TA

c.

T T B TA

e.

T T B TA t

Questão 12)

Usa-se a panela de pressão para cozer alimentos mais rapidamente. Qual das afirmações explica esse fato? a) Aumentando a pressão, diminuímos o ponto de ebulição da água. b) Aumentando a pressão, diminuímos o volume de água. c) Aumentando a pressão, aumentamos o ponto de ebulição da água. Como conseqüência, menos energia é absorvida antes de a água entrar em ebulição. d) Aumentando a pressão, aumentamos o volume de água. e) Aumentando a pressão, aumentamos o ponto de ebulição da água. Como conseqüência, mais energia é absorvida antes de a água entrar em ebulição.

Questão 13)

Uma fonte de energia (térmica) , de potência constante e igual a 5 cal/s, fornece calor a uma massa sólida de 80 g. O gráfico abaixo mostra a variação de temperatura em função do tempo. O calor específico do corpo no estado líquido vale em cal/sºC: Dados:

Q

=

m

⋅

c

⋅ ∆

T

200 150 100 50 t

d.

T T B TA t 10 20 30 40 50 60 70 t(s) a) 0,0125; b) 0,0250; c) 0,0200; d) 0,0400; e) 0,0500.

Questão 14)

Dizemos que o calor latente de fusão da água é 80 cal/g, e sua temperatura de fusão é de 0ºC. Isto significa que a) se fornecermos menos de 80 cal a 1 g de gelo, todo o gelo continua sólido. b) 1 g de H 2 O a 0ºC estará necessariamente na fase sólida. t t 2

c) fornecendo 80 cal a 1 g de gelo a 0ºC, sua temperatura aumenta de 1ºC. d) são necessárias 80 cal para derreter totalmente 1 g de gelo a 0ºC. e) 1 g de gelo a 0ºC possui 80 cal.

Questão 15)

O calor transferido entre dois corpos pode ser medido na mesma unidade usada para medir: a) temperatura Celsius. b) temperatura absoluta. c) trabalho. d) ponto de fusão. e) potência.

Questão 16)

Dois corpos A e B, ambos à temperatura ambiente, são colocados simultaneamente no interior de um forno quente. Eles são retirados no mesmo instante, pouco tempo depois. Verificou-se que apresentavam a mesma temperatura. A respeito dos corpos A e B, diante da observação, é correto afirmar que eles: a) eram feitos do mesmo material. b) possuíam a mesma massa. c) saíram do forno em equilíbrio térmico entre si. d) possuíam a mesma condutividade térmica. e) possuíam a mesma densidade.

Questão 17)

A energia que se deve fornecer a 20 g de gelo, inicialmente a -10°C para que ele se transforme completamente em líquido a 0°C, em calorias, é: Dados: Calor específico do gelo = 0,5 cal/g o C Calor latente de fusão = 80 cal/g a) 1,0 . 10 2 b) 9,0 . 10 2 c) 1,4 . 10 3 d) 1,6 . 10 3 e) 1,7 . 10 3

Questão 18)

Como a maioria das substâncias, a água pode existir como sólido, líquido, gás e até atingir o estado de plasma. Sobre os estados físicos da água, julgue as afirmativas. 00. Aquecido, o gelo pode se transformar em água líquida. Essa mudança ocorre a uma determinada temperatura, normalmente 0 o C. Sob pressão normal, a água se mantém líquida até 100 o C. 01. O calor necessário para transformar gelo em água líquida, ou esta em gás, é chamado Calor Latente. 02. No interior das panelas de pressão de uso doméstico, o alimento é cozido rapidamente porque a alta pressão permite que a temperatura da água se mantenha acima do seu ponto de ebulição normal. 03. Quanto maior for a pressão que atua sobre um sólido, mais baixo será o seu ponto de fusão, e a água não constitui uma exceção. 04. A água, quando não suficientemente quente para ferver sob pressão normal, pode entrar em ebulição ao ser reduzida a pressão ambiente. 05. Quando se aquece um sólido suficientemente, ele vira líquido; quando se esquenta suficientemente esse líquido, ele vira gás; quando o gás é aquecido suficientemente, vira plasma. Em cada uma dessas passagens, a matéria em Questão ganha energia, de modo que o quarto estado é o mais energizado de todos.

Questão 19)

Maxwell, notável físico escocês da segunda metade do século XIX, inconformado com a possibilidade da morte térmica do Universo, conseqüência inevitável da Segunda Lei da Termodinâmica, criou o "demônio de Maxwell", um ser hipotético capaz de violar essa lei. Essa fictícia criatura poderia selecionar as moléculas de um gás que transitassem entre dois compartimentos controlando a abertura que os divide, como ilustra a figura. Por causa dessa manipulação diabólica, as moléculas mais velozes passariam para um compartimento, enquanto as mais lentas passariam para o outro. Se isso fosse possível, a) esse sistema nunca entraria em equilíbrio térmico. b) esse sistema permanente. estaria em equilíbrio térmico c) o princípio da conservação da energia seria violado. d) não haveria troca de calor entre os dois compartimentos. e) haveria troca de calor, mas não haveria troca de energia.

Questão 20)

Dois corpos A e B, de massas iguais, são aquecidos simultaneamente. O gráfico abaixo representa o comportamento térmico desses corpos durante o processo de aquecimento e caracteriza duas retas paralelas: C B

Q(cal)

substâncias que os constituem são: a) C A = C B e c A = c B b) C A = 2C B e c A = 2c B c) C d) C

400 200

B B = 2C = 2C A A e c e c B B = 2c = c A e) C A = C B e c B = 2c A A

B A

As relações corretas entre as capacidades térmicas C desses corpos e os calores específicos c A e c B A e das 3

Questão 21)

Em um recipiente, termicamente isolado e de capacidade térmica desprezível, são colocados 50g de gelo a 0 o C e um bloco de 50g de alumínio a 120 o C. Sabe-se que os calores específicos do alumínio, do gelo e da água valem, respectivamente, 0,2 cal/g o C, 0,5 cal/g o C e 1 cal/g o C e que o calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g. Uma vez atingido o equilíbrio térmico, é correto afirmar que: a) parte do gelo derreteu e a temperatura é 0 o C; b) parte do gelo derreteu e a temperatura é 20 o C; c) parte do gelo derreteu e a temperatura é 50 o C; d) todo o gelo derreteu e a temperatura é 0 o C; e) todo o gelo derreteu e a temperatura é 20 o C.

Questão 22)

Marque a opção que apresenta a afirmativa falsa: a) Uma substância não existe na fase líquida quando submetida a pressões abaixo daquela de seu ponto triplo. b) A sublimação de uma substância é possível se esta estiver submetida a pressões mais baixas que a de seu ponto triplo. c) Uma substância só pode existir na fase líquida se a temperatura a que estiver submetida for mais elevada que sua temperatura crítica. d) Uma substância não sofre condensação a temperaturas mais elevadas que sua temperatura crítica. e) Na Lua, um bloco de gelo pode passar diretamente para a fase gasosa.

Questão 23)

Uma tigela de alumínio com 180 g de massa contém 90 g de água a 0°C em equilíbrio térmico. Fornecendo-se calor igual a 18 kcal ao sistema, eleva-se a temperatura deste a, iniciando-se a ebulição. Dados: Calor específico da água = 1 cal/gº C Calor latente de vaporização da água = 540 cal/g Calor específico do alumínio = 0,2 cal/gº C Nestas circunstâncias, a massa de água que se vaporiza é: a) 20 g b) 5 g c) 15 g d) 10 g e) 25 g

Questão 24)

O gráfico - temperatura () X quantidade de calor total cedido (Q) - mostra o resfriamento de uma substância de 5,0 g de massa inicialmente no estado líquido. a) 3,0 cal / g ºC e 4,0 cal / g b) 0,30 cal / g ºC e 4,0 cal / g c) 0,30 cal / g ºC e 40 cal / g d) 40 cal / g ºC e 0,30 cal / g e) 4,0 cal / g ºC e 3,0 cal / g

Questão 25)

Um calorímetro de capacidade térmica desprezível contém 200 g de água a 20ºC. Colocam-se 200 g de gelo a 0ºC no calorímetro. Sem considerar perdas térmicas, ao se atingir o equilíbrio térmico terá sobrado no calorímetro uma massa de gelo igual a

Dados: calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g e calor

específico da água líquida: 1 cal/(gºC) a) 50 g . b) 80 g . c) 100 g . d) 120 g . e) 150 g .

GABARITO:

1) Gab: a) 100cm

3

2) Gab: a) 56

o C b) 280g b) 65 o C

3) Gab: D 4) Gab: C 5) Gab: D 6) Gab: A 9) Gab: D 12) Gab: E 15) Gab: C 7) Gab: B 10) Gab: D 13) Gab: B 16) Gab: C 18) Gab: VVVFVV 20) Gab: A 21) Gab: A 23) Gab: D 24) Gab: C 8) Gab: C 11) Gab: B 14) Gab: D 17) Gab: E 19) Gab: A 22) Gab: C 25) Gab: E

220 120 0 150 350 Q(cal) O calor específico no estado líquido e o calor latente de fusão dessa substância valem, respectivamente: 4