Física - Livro 1-373-376

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F
R
E
N
T
E
 3
373
A o volume da bola diminui.
b a temperatura da bola aumenta.
C a pressão do gás no interior da bola aumenta.
 o volume da bola aumenta.
 o volume da bola permanece constante.
20 Fuvest Um cilindro metálico, fechado com tampa, con-
tém 6,0 mols de ar à pressão de 4,0 atmosferas e na
temperatura ambiente. Abre-se a tampa do cilindro.
Depois de seu conteúdo ter entrado em equilíbrio
termodinâmico com o ambiente, qual é o número de
mols que permanecerá no cilindro?
Dados: A pressão atmosférica é 1,0 atm e o ar é admitido como
sendo gás ideal.
21 Fuvest O pneu de um carro estacionado tem uma
pressão de 2 atmosferas, quando a temperatura é de
9 ºC. Depois de o veículo correr em alta velocidade,
a temperatura do pneu sobe a 37 ºC e seu volume
aumenta em 10%. Qual a nova pressão do pneu?
22 FCC A figura abaixo mostra um cilindro munido de um
êmbolo, que impede a saída do ar que há dentro do
cilindro.
H = 12 cm
0
Quando o êmbolo se encontra na sua altura H = 12 cm
a pressão do ar dentro do cilindro é P0. Supondo que a
temperatura é mantida constante, até que altura do
fundo do cilindro deve ser baixado o êmbolo para que
a pressão do ar dentro do cilindro seja 3 P0?
A
4
9
 m
b 4 cm
C 6 cm
 8 cm
 9 cm
23 Insper 2018 A figura ilustra 2 instantes em que o pistão
de uma máquina térmica ocupa duas posições (tem-
pos) de volumes extremos.
No primeiro tempo mostrado, há uma compressão
máxima do gás dentro do cilindro, o qual exerce
uma pressão p sobre as paredes do cilindro a uma
temperatura T. No segundo tempo mostrado, o volu-
me ocupado pelo gás é máximo, 3 vezes maior que
o anterior, exercendo uma pressão 3 vezes menor
que p, a uma temperatura 2 vezes maior que T. Du-
rante a expansão volumétrica, a rápida abertura de
uma válvula de escape permitiu a liberação de certa
quantidade de gás para a fonte fria. A relação entre
o número (n1) de mols do gás que havia no interior do
cilindro no primeiro tempo e o número (n2) de mols
do gás que permaneceu no cilindro no segundo tem-
po, n1/n2, é igual a
A 12.
b 3.
C 4.
 2,5.
 2.
24 ITA Dois recipientes de volumes V1 e V2 contêm a
mesma quantidade de um mesmo gás a pressões e
temperaturas absolutas P1 e P2, T1 e T2, respectiva-
mente. Os dois recipientes são ligados entre si por
uma torneira que, em dado momento, é aberta, ofe-
recendo ao gás o volume V1 + V2. Supondo que os
dois recipientes constituam um sistema isolado, mos-
tre que após o novo equilíbrio, com temperatura T e
pressão P, temos:
A






T
P
 =
1
2
T
P
 +
T
P
1
1
2
2
b
T
P
 =
T
P
 +
T
P
1
1
2
2
C
T
P
 =
T + T
(P + P /2)
1 2
1 2

T
P
 =
(T + T )/2
P + P
1 2
1 2
 n.d.a.
25 Vunesp Os pulmões de um indivíduo adulto normal po-
dem resistir a uma sobrepressão (pressão adicional à
pressão atmosférica normal) equivalente à pressão de
uma coluna de 100 cm de água. Nestas condições, se
esse indivíduo consegue inspirar um volume de 4,0L
de ar que está à pressão ambiente e manter esse ar
nos pulmões sob a pressão máxima tolerável, qual
será o volume pulmonar dessa pessoa?
Dados: Densidade do mercúrio = 13,6 g/cm
3
; densidade da água =
= 1,00 g/cm
3
; temperatura constante e g=10 m/s
2
.
26 FEI Um gás perfeito encontra-se no interior de um cilin-
dro metálico munido de um êmbolo e de uma torneira,
o volume inicial do gás é V0 e a sua pressão inicial é
P0=4 atm. Abre-se a torneira e desloca-se o êmbolo
isotermicamente, de forma que a metade da massa do
gás escape lentamente, ficando o gás residual reduzido
a um volume igual a
2
3
 do inicial. Qual a pressão do gás?
FÍSICA Capítulo 6 Gases e Termodinâmica374
27 PUC-Minas A pressão que um gás exerce, quando
mantido em um recipiente fechado, deve-se:
A ao choque entre as moléculas de gás.
b à força de atração entre as moléculas.
C ao choque das moléculas contra as paredes do re-
cipiente.
d à força com que as paredes atraem as moléculas.
28 Unesp Um mol de gás monoatômico, classicado como
ideal, inicialmente à temperatura de 60 ºC, sofre uma
expansão adiabática, com realização de trabalho de
249J. Se o valor da constante dos gases R é 8,3J/(mol⋅K)
e a energia interna de um mol desse gás é




3
2
RT,
calcule o valor da temperatura ao nal da expansão.
29 FICSAE 2018 A bomba de ar para bicicleta da figura
possui 50,0 cm de comprimento interno para o des-
locamento do pistão. Quando acoplada à câmara de
ar totalmente vazia do pneu de uma bicicleta e com
o pistão recuado de 45,0 cm, medido a partir da base
da bomba, a pressão interna do ar é de 1,0 atm. Quan-
do o ar é injetado sob pressão, em uma válvula tipo
Schrader da câmara de ar, a força exercida pelo seu
fluxo vence a força de retenção de uma mola, abrindo
o obturador e permitindo sua entrada (veja a figura).
É necessário uma pressão de 1,2 atm para que o obtu-
rador da válvula seja aberta, permitindo a entrada e ar
em seu interior. De quantos centímetros deve ser des-
locado o pistão para que isso seja possível, sabendo
que, ao longo desse deslocamento, a temperatura do
sistema não se altera?
A 7,5
b 9,0
C 15,0
d 37,5
30 Fuvest Em algumas situações de resgate, bombei-
ros utilizam cilindros de ar comprimido para garantir
condições normais de respiração em ambientes com
gases tóxicos. Esses cilindros, cujas características
estão indicadas na tabela, alimentam máscaras que
se acoplam ao nariz. Quando acionados, os cilindros
fornecem para a respiração, a cada minuto, cerca de
40 litros de ar, à pressão atmosférica e temperatura
ambiente. Nesse caso, a duração do ar de um desses
cilindros seria de aproximadamente:
Cilindro para respiração
Gás ar comprimido
Volume 9 litros
Pressão interna 200 atm
Pressão atmosférica local = 1 atm
A temperatura durante todo o processo perma-
nece constante.
A 20 minutos.
b 30 minutos.
C 45 minutos.
d 60 minutos.
e 90 minutos.
31 UFMG Para se realizar uma determinada experiência,
• coloca-se um pouco de água em uma lata, com uma
abertura na parte superior, destampada, a qual é,
em seguida, aquecida, como mostrado na gura I;
• depois que a água ferve e o interior da lata ca to-
talmente preenchido com vapor, esta é tampada e
retirada do fogo;
• logo depois, despeja-se água fria sobre a lata e
observa-se que ela se contrai bruscamente, como
mostrado na gura II.
I II
Com base nessas informações, é correto armar que,
na situação descrita, a contração ocorre porque:
A a água fria provoca uma contração do metal das
paredes da lata.
b a lata fica mais frágil ao ser aquecida.
C a pressão atmosférica esmaga a lata.
d o vapor frio, no interior da lata, puxa suas paredes
para dentro.
32 UFMG Para estudar o comportamento de um gás, um
professor montou o sistema representado nesta -
gura:
R
Êmbolo
Recipiente
Gás
Manômetro
Mercúrio
h
e
h
d
F
R
E
N
T
E
 3
375
Nesse sistema, um recipiente de volume V, dotado de
um êmbolo e de um registro R, contém um gás que se
comporta como um gás ideal. Um manômetro, que con-
siste em um tubo de vidro, em forma de U, que contém
mercúrio, tem uma de suas extremidades conectada
ao recipiente, por intermédio do registro R, e a outra
extremidade aberta.
Inicialmente, o registro está aberto e o gás está à
pressão atmosférica p0 e à temperatura ambiente T0.
Sejam d a densidade do mercúrio e he e hd a altura
das colunas de mercúrio, nos ramos da esquerda e da
direita do tubo, respectivamente.
1. A partir de certo instante, o professor comprime o
êmbolo, lentamente, para que o gás se mantenha
à temperatura ambiente, até reduzir à metade o
volume ocupado, no recipiente, pelo gás.
Considerando essa situação, determine a dife-
rença de altura (he – hd) entre as duas colunas
de mercúrio no tubo de vidro, em termos de p0,
d e g.
2. Em seguida, o professor fecha o registro R e puxa
o êmbolo, rapidamente, até este retornar à posi-
ção inicial. Isso feito, ele abre o registro R e, ao
mesmo tempo, observa o nível de cada uma das
colunas de mercúrio no tubo de vidro.
Considerando essanova situação, responda:
A altura he é menor, igual ou maior que a altura hd?
Justique sua resposta.
33 UFRGS 2019 Um gás ideal contido em um cilindro com
pistão pode ser levado de um estado inicial i até um
estado final f, seguindo dois processos distintos, I e II,
conforme ilustrado na figura abaixo.
Os trabalhos WI e WII, realizados pelo gás nos proces-
sos I e II, valem respectivamente
A 10 J e 30 J.
b 20 J e 20 J.
C 20 J e 30 J.
d 30 J e 10 J.
e 30 J e 20 J.
34 Fuvest O diagrama PV da figura ilustra duas formas pe-
las quais o ar contido numa seringa de injeção pode
ser comprimido desde um estado A até outro B. A li-
nha curva representa uma transformação isotérmica e
a reta uma transformação com temperatura variável.
Admita o ar como se fosse um gás ideal.
P (atm)
P
B
1 A
B
0 3 10 V (L)
a) Qual a pressão do ar no estado B?
) Em qual das duas transformações o trabalho rea-
lizado é maior? Explique.
35 Um gás perfeito sofre a transformação ABC indicada
no diagrama pressão (P) x volume (V), dado a seguir.
P (N/m2)
400
300
200
A C
B
V (m3)2 4 60
Determine o trabalho do sistema nas transformações:
a) A para B.
) B para C.
c) ABC.
36 Faap-SP O diagrama representa o ciclo percorrido por
2mols de gás perfeito. Sabendo que no estado A a
temperatura é 27 ºC, qual é o trabalho realizado pelo
gás no ciclo?
Dado: R = 0,082 atm · L/mol · K.
P
P
A
V V2V
2P
37 ITA Na expansão livre de um gás ideal, quando o mes-
mo passa de um volume Vi para um volume Vf, pode-se
afirmar que essa expansão pode ser descrita por:
A uma expansão isotérmica.
b uma expansão adiabática irreversível, na qual a
temperatura no estado líquido final é a mesma que
a do estado inicial.
C uma expansão isobárica.
d um processo isovolumétrico.
e Nenhuma das afirmações acima está correta.
FÍSICA Capítulo 6 Gases e Termodinâmica376
38 UFRGS 2020 Uma amostra de gás ideal monoatômico
encontra-se em um estado inicial 1. O gás sofre três
transformações sucessivas até completar um ciclo:
passa do estado 1 para o estado 2 através de uma
compressão adiabática; depois, passa do estado 2
para o estado 3 através de uma transformação isocó-
rica; e, finalmente, retorna ao estado inicial 1, sofrendo
uma expansão isotérmica.
Qual dos diagramas volume (V) × temperatura absolu-
ta (T) abaixo melhor representa esse ciclo?
A
b
C
d
e
39 Unioeste Um sistema termodinâmico percorre o cami-
nho A→ B→ C representado no diagrama PV abaixo.
Assinale a alternativa correta.
V (m3)
P (Pa)
2,0 · 105
1,0 · 105
0
A B
C
0,5 1,0 1,5
A A transformação B→ C é isocórica.
b O trabalho realizado pelo sistema no percurso
A→B é de 5,0 · 10
4
 J.
C Se a temperatura do sistema no ponto A for de
300 K, no ponto B será de 150 K.
d Se a transformação B→ C for adiabática, o sistema
não trocará calor com o meio externo nessa trans-
formação.
e O ciclo A→ B→ C→ A pode ser fechado com uma
transformação isotérmica.
40 UFRJ Um gás ideal em equilíbrio termodinâmico tem
pressão de 1,0 · 10
5
 N/m
2
, volume de 2,0 · 10
−3
 m
3
 e
temperatura de 300 K. O gás é aquecido lentamente
à pressão constante, recebendo uma quantidade de
375J de calor até atingir um volume de 3,5 · 10
−3
 m
3
,
no qual permanece em equilíbrio termodinâmico.
a) Calcule a temperatura do gás em seu estado final
de equilíbrio.
) Calcule a variação da energia interna do gás en-
tre os estados inicial e final.
41 Vunesp A Primeira Lei da Termodinâmica diz respeito à:
A dilatação térmica.
b conservação da massa.
C conservação da quantidade de movimento.
d conservação da energia.
e irreversibilidade do tempo.
42 IME Um gás ideal sofre uma expansão isotérmica,
seguida de uma compressão adiabática. A variação
total da energia interna do gás poderá ser nula se,
dentre as opções abaixo, a transformação seguinte
for uma:
A compressão isotérmica.
b expansão isobárica.
C compressão isobárica.
d expansão isocórica.
e compressão isocórica.
43 UnB (Adapt.) Dois recipientes contêm, respectivamente,
massas diferentes de um mesmo gás ideal, à mesma
temperatura inicial. Fornecendo-se a cada um dos
vasos quantidades iguais de calor, constata-se que
suas temperaturas passam a ser T1 e T2, diferentes
entre si. Nessas circunstâncias, pode-se dizer que: