LISTA DE EXERCÍCIOS 3º ANO

LISTA DE EXERCÍCIOS

3º ANO

GAB LISTA - 21

Usando os valores de pressão em pascal e substi-tuindo o restante dos dados:

Questão 5

Na situação descrita, o volume de ar dentro do car-ro permanece inalterado. Logo, trata-se de uma trans-formação isovolumétrica. Assim, pode-se relacionar os instantes inicial e final da seguinte forma:

Sabendo que a pressão final é igual a pressão inicial acrescida da diferença de pressão (o mesmo ocorre para temperatura) e que a temperatura deve ser re-presentada em Kelvin, pode-se escrever:

Questão 6

a) Em processo isotérmico é verdadeiro que o pro-duto entre a pressão e volume é constante. Desta for-ma: P1V1 = P2V2 P2= P₁V₁/V₂ = 1 × 100

50 = 2 atm

b) Em processo isocórico a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta. Assim: P₁/T₁ = P₂/ T₂ P2= P₁T₂/T₁ = 2 × (₍627 273_{27 273+}+ ₎) = 2× 900₃₀₀ = 2 × 3 = 6 atm

Questão 7

pmax = 3 atm e pmin = 1,2 atm

Questão 8

T = 76,7 °C

Questão 9

Dados: p = 0,44 p0; T = 0,88 T0. Da equação geral dos gases:

Da expressão da densidade:

Questão 10

Letra B 5 A 5 D 5 5 3 3 2 P 1,25 atm 1,25 10 Pa P 1,0 atm 1,0 10 Pa 1,25 10 Pa 1,0 10 Pa H 1m 1,0 10 kg / m 10 m / s H 3,5 m = = ⋅ = = ⋅ ⋅ − ⋅ = + × ⋅ = o o p p T =T ( ) ( ) o o o o p p P T T T P P P 25 273 25 273 10 P P P 298 308 308 P 298 P 298 P 10 P 298 P P 10 _0,0335 P 298 P 3,35% P Ä Ä Ä Ä Ä Ä Ä Ä + = + + = + + + + = ⋅ = ⋅ + ⋅ ⋅ = ⋅ = = � 0 0 0 0 0 0 0 m m d V 2 V d m V d 1_. m d 2 V m d 2 d V  _{= =}   _{⇒ = × ⇒ =}   =  0 0 0 0 0 0 0 0 0 p V 0,44 p V p V p V _{V 2 V .} T = T ⇒ 0,88 T = T ⇒ =

Física II

GABARITO

Questão 1

Condições iniciais do gás: v₀ =v p₀ =p è₀ =è Condições finais do gás: v_f =0,5v p_f =? è_f =è 0 0 f f f f f 0 p v p v p v p 0,5 v p ₂ o p è è è è ⋅ ₌ ⋅ _→ ⋅ ₌ ⋅ _{→∴ =}

Questão 2

Letra E

Questão 3

Letra D

Questão 4

a) Como foi informado que o processo ocorre em temperatura constante, temos uma transformação isotérmica e sendo o ar considerado como um gás ide-al, podemos usar a equação geral dos gases ideais:

Em que: T₀= =T constante (isotérmico), V 4V₀ 5 = e P₀=1atm.

0 0

P V⋅ = ⋅P V

Substituindo os valores e calculando a pressão fi-nal:

b) Para calcular a altura devemos utilizar a Lei de Stevin da Hidrostática:

Pelo fato de que os pontos e estão na mesma altura dentro do líquido, eles tem a mesma pressão.

0 0 0 P V P V T T ⋅ ₌ ⋅ 0 4 0 1 atm V P V 5 P 1,25 atm ⋅ = ⋅ = C D B A P P gH P P gh ñ ñ = + = + ( ) B C D A A D A D A D P P P gH P gh gH gh P P g H h P P P P H h g ñ ñ ñ ñ ñ ñ = + = + − = − − = − − = +

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3º ANO

GAB LISTA - 22 Então: P₀ V = m0 M R T → m0 = 0 M P V R T .

b) Para anular a pressão (fazer vácuo) no interior do cilindro, é necessário retirar toda a massa gasosa (m0) ali contida inicialmente, ou seja, a massa final é nula. ▲m = m – m0 → ▲m = 0 – m0 → ▲m = -m0.

c) Analisando matematicamente o resultando obtido no item (a), vemos que a massa m0 necessária para atingir a pressão P0 é inversamente proporcional à temperatura:

m0 =

.

Assim, a uma temperatura T’ < T → m’0 > m0.

Conforme o item (b), isso significa que, para anular a pressão no interior do cilindro, ▲m = -m’0.

Fisicamente, podemos entender da seguinte forma: como a temperatura é a medida do estado de agitação das partículas, para exercer a mesma pressão a uma temperatura menor, é necessária uma maior massa de ar.

Questão 9

Dados: área da seção transversal do cilindro: S;

comprimento do cilindro: L e n_A = 2 n_B.

a) O sistema entra em equilíbrio quando as pressões se equilibram. Aplicando a equação de Clapeyron para ambos os gases:

P_AV_A = _nAR T e P_BV_B = _nB RT. Dividindo uma expressão pela outra, obtemos:

A = A = B =

B B B

V n 2n ₂

V n n → VA = 2 VB.

Mas a soma dos volumes das partições dá o volume do cilindro:

VA + VB = S L → 2 VB + VB = S L → VB = 1/3 SL → VA = 2/3 SL.

b) Como a área da seção transversal é constante, os comprimentos das partições são diretamente proporcionais aos respectivos volumes. Então, no equilíbrio:

LA = 2/3L.

O enunciado afirma que, no início, as partições têm volumes iguais, ou seja, o comprimento inicial de cada partição é L/2 . Assim, o deslocamento da parede até o equilíbrio é: ▲L = 2L−L 3 2 → ▲L = L/6 .

Questão 10

Letra B M P V 10 R    T

Física II

GABARITO

Questão 1

a) V = ℓ ≈ 0,67 ℓ. b) p = 36 atm.

Questão 2

número de moles = 0,049 Resposta: 4

Questão 3

Letra C

Questão 4

2,4 × 109 _moléculas.

Questão 5

De acordo com Clapeyron: p.V = n.R.T p0.V = n.R.T0 De onde vem: p.V - p₀.V = n.R.T - n.R.T0 (p - p₀).V = n.R.(T - T₀) (T - T₀) = (p - p₀).V/(n.R)

Pela equação fundamental da calorimetria: Q = m.c.(T - T₀)

Q = m.c.(p - p₀).V/(n.R)

Q = 40.2,42.(2,46).30/(1.0,082) Q = 8,7 × 103 _cal

Questão 6

a) Em processo isotérmico é verdadeiro que o pro-duto entre a pressão e volume é constante. Desta for-ma: P1V1 = P2V2 P2= P₁V₁/V₂ = 1 × 100

50 = 2 atm

b) Em processo isocórico a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta. Assim: P₁/T₁ = P₂/ T₂ P2= P₁T₂/T₁ = 2 × (₍627 273_{27 273+}+ ₎) = 2× 900₃₀₀ = 2 × 3 = 6 atm

Questão 7

Letra D

Questão 8

a) Como o enunciado manda considerar o ar como gás perfeito, usando a equação de Clapeyron, temos: P₀ V = n₀ R T.

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3º ANO

GAB LISTA - 23

Questão 10

Letra C

Física II

GABARITO

Questão 1

Letra E

Questão 2

a) De acordo com a primeira lei da Termodinâmica Q=W+∆U. Sendo W>0 (expansão) e ∆U=0 [T(final)=T(inicial)], concluímos que Q=W>0, recebeu calor. b) Q = 1,0 × 103 _joules

Questão 3

a) I b) 80 J

Questão 4

Letra A

Questão 5

a) |W|= (P0 V0)/2

b) Observe o gráfico a seguir

Questão 6

Letra A

Questão 7

Letra B

Questão 8

a) ∆U = 0 (ciclo) b) t = 4500 s

Questão 9

a) O trabalho no ciclo é dado pela “área” do ciclo.

( ) ( ) 5

ciclo ciclo

W =_1 0,04× + ×1 0,02_×10 ⇒ W =6.000 J.

b) Como se trata de uma transformação isobárica, a variação da energia interna pode ser calculada pela expressão:

c) Aplicando a 1ª lei da termodinâmica para a transformação AB: 5 AB AB AB 3 3 U P V 3 10 0,04 2 2 U 18.000 J. ∆ = ∆ = × × × ⇒ ∆ = 5 AB AB AB AB Q W U P V 18.000 3 10 0,04 18.000 12.000 18.000 Q 30.000 J. = + ∆ = ∆ + = × × + = + ⇒ =

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3º ANO

GAB LISTA - 24

Física II

GABARITO

Questão 1

Letra D

Questão 2

Letra B

Questão 3

Letra C

Questão 4

Letra B

Questão 5

Letra A

Questão 6

Letra B

Questão 7

Letra B

Questão 8

a) 1,0 mol b) 1,1 × 103 _J c) 363 K d) 2,6 × 102 _J e) 8,4 × 102 _J

Questão 9

Letra B

Questão 10

a) Em processo isotérmico é verdadeiro que o pro-duto entre a pressão e volume é constante. Desta for-ma: P1V1 = P2V2 P2= P1V1/V2 = 1 × = 2 atm

b) Em processo isocórico a pressão é diretamente proporcional à temperatura absoluta. Assim: P1/T1 = P2/T2 P2= P1T2/T1 = 2 × = 2× =2 × 3 = 6 atm 100 50 900 300 ( ) (627 27327 273) + +

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3º ANO

GAB LISTA - 25

Física II

GABARITO

Questão 1

Questão 2

O instante é t = 6,0 × 103_s

Questão 3

Isto significa que o laser pode investigar estruturas da ordem de grandeza de 107 _m.

Como o núcleo atômico tem a ordem de grandeza de 1015 _{m, não é possível investigar o núcleo com laser.}

Questão 4

Letra A

Questão 5

Letra A

Questão 6

Letra D

Questão 7

Letra A

Questão 8

Questão 9

Letra B

Questão 10

Letra C

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3º ANO

GAB LISTA - 26

Física II

GABARITO

Questão 1

Questão 2

a) 1 . 1011 _s b) 2 . 103 _m

Questão 3

Letra B

Questão 4

a) 1,3x104_s b) 6,15 cm

Questão 5

Letra D

Questão 6

Letra C

Questão 7

Letra A

Questão 8

Letra A

Questão 9

F = 3,4 × 103 _Hz

Questão 10

a) v = 352 m/s b) λ = 0,8 m