Revisão de Exercícios de Termodinâmica e Hidrostática

1. Energia térmica, obtida a partir da conversão de energia solar, pode ser armazenada em grandes recipientes isolados, contendo sais fundidos em altas temperaturas. Para isso, pode-se utilizar o sal nitrato de sódio (NaNO₃), aumentando sua temperatura de 300 ºC para 550 ºC, fazendo-se assim uma reserva para períodos sem insolação. Essa energia armazenada poderá ser recuperada, com a temperatura do sal retornando a 300 ºC. Para armazenar a mesma quantidade de energia que seria obtida com a queima de 1L de gasolina, necessita-se de uma massa de NaNO₃ igual a:

Dados:

• Poder calorífico da gasolina: 3,6.10⁷ J/L
• Calor específico do NaNO₃: 1,2.10³ J/Kg ºC

2. Sobre o calor, analise as afirmativas:

1. Calor é a energia transferida de um corpo para outro em virtude de uma diferença de temperatura entre eles.
2. O calor se propaga no vácuo por condução.
3. Um pedaço de carne assará mais rapidamente se o espeto for metálico.
4. As roupas escuras refletem a maior parte da radiação que nelas incide.
5. Uma pessoa sente frio quando perde calor rapidamente para o meio ambiente.
6. As máquinas térmicas, operando em ciclos, transformam em trabalho todo calor a elas fornecido.

Estão corretas as afirmativas:

3. Um corpo A tem calor específico c_A = 0,3 cal/gºC e se encontra a 10ºC. Ele é colocado em presença de um corpo B de calor específico c_B = 0,1 cal/gºC, que se encontra à temperatura de 60ºC. Calcule a temperatura, em ºC, de equilíbrio térmico sabendo que as massas de A e B são, respectivamente, 50g e 100g.

4. Para aquecer 500g de certa substância de 20ºC para 70ºC, foram necessárias 4000 calorias. A capacidade térmica e o calor específico valem, respectivamente:

• 90 cal/ºC e 0,09 cal/gºC
• 95 cal/ºC e 0,15 cal/gºC
• 80 cal/ºC e 0,16 cal/gºC
• 8 cal/ºC e 0,08 cal/gºC
• 120 cal/ºC e 0,12 cal/gºC

5. (ENEM 2013) Aquecedores solares em residências têm o objetivo de elevar a temperatura da água até 70ºC. No entanto, a temperatura ideal da água para um banho é de 30ºC. Por isso, deve-se misturar a água aquecida com a água à temperatura ambiente de um outro reservatório, que se encontra a 25ºC. Qual a razão entre a massa de água quente e a massa de água fria na mistura para um banho à temperatura ideal?

6. Certa massa de gás ideal sofre uma transformação na qual a variação da energia interna sofrida pelo gás é sempre igual à quantidade de calor trocado. Essa transformação é:

7. Numa área de praia, a brisa marítima é uma consequência da diferença no tempo de aquecimento do solo e da água, apesar de ambos estarem submetidos às mesmas condições de irradiação solar. No local (solo) que se aquece mais rapidamente, o ar fica mais quente e sobe, deixando uma área de baixa pressão, provocando o deslocamento do ar da superfície que está mais fria (mar). À noite, ocorre um processo inverso ao que se verifica durante o dia. Como a água leva mais tempo para esquentar (de dia), mas também leva mais tempo para esfriar (à noite), o fenômeno noturno (brisa terrestre) pode ser explicado da seguinte maneira:

8. O que é uma transformação isotérmica?

Uma esfera oca de ferro possui uma massa de 760 g e um volume total de 760 cm³. O volume da parte oca é de 660 cm³. Assim sendo, a massa específica do ferro é igual a:

7,6 g/cm³

Um objeto com 10 kg de massa e 5.10³cm³ de volume é colocado dentro de um tanque contendo água cuja massa específica é 1 g/cm³. Sendo a aceleração da gravidade igual a 10 m/s², o peso aparente desse objeto na água, em N, é:

Um cano de água entra em uma casa 2,0 m abaixo do nível do solo. Um cano de menor diâmetro leva água a uma torneira situada no segundo andar, 5,0 m acima do solo. A velocidade da água é 2,0 m/s no cano principal e 7,0 m/s no segundo andar. Tome a massa específica da água como sendo 1,0 × 10³ kg/m³. Se a diferença de pressão no cano principal é 2,0 × 10⁵ Pa, a pressão no segundo andar é:

Um barco flutua de modo que metade do volume de seu casco está acima da linha da água. Quando um furo é feito no casco, entram no barco 500 kg de água até o barco afundar. Calcule a massa do barco. Considera a densidade da água 1000 kg/m³ e a aceleração da gravidade 10 m/s².

1. Uma caixa de volume variável possui um gás ideal em seu interior. Inicialmente o volume da caixa é 3 m³ e a pressão inicial do gás é 4000 Pa. O volume da caixa é reduzido para 1 m³ mantendo-se a pressão constante. Neste processo o sistema recebeu, em módulo, 3000 J de calor. A variação da energia interna foi de:

2. A figura a seguir representa o ciclo de Carnot, para um gás ideal. Qual das afirmações abaixo está INCORRETA?

(A imagem do ciclo de Carnot não foi reproduzida, mas a resposta correta é baseada na análise termodinâmica.)

3. Uma determinada máquina térmica deve operar em ciclo entre as temperaturas de 27ºC e 227ºC. Em cada ciclo ela recebe 1.000 cal da fonte quente. O máximo de trabalho que a máquina pode fornecer por ciclo ao exterior, em calorias, vale:

4. Uma determinada massa gasosa sofre uma expansão isotérmica na qual o seu volume dobra de valor. Sabendo-se que o gás recebeu 400 J de energia na forma de calor, o trabalho realizado pelo gás vale:

5. Certa massa de gás ideal sofre uma transformação isobárica na qual sua temperatura absoluta é reduzida à metade. Quanto ao volume desse gás, podemos afirmar que irá:

6. Aquece-se uma certa massa de gás ideal a volume constante desde 27ºC até 127ºC. A razão entre a energia cinética do gás a 27º e a 127ºC é mais bem expressa por:

7. Um gás recebe a quantidade de calor Q=50J, o trabalho realizado por ele é igual a 12J. Sabendo que a Energia interna do sistema antes de receber calor era U=100J, qual será esta energia após o recebimento do calor?

8. Certa mola é pendurada conforme mostra a figura. São pendurados corpos com diferentes massas em sua extremidade, verifica-se que ocorrem oscilações com características diferentes de acordo com o valor da massa que é acoplada ao sistema. É correto afirmar que: