Amantes da Física
quinta-feira, 13 de junho de 2013
terça-feira, 11 de junho de 2013
AULA 16
01.
(d) Princípio de conservação da energia.
02.
(a) W = + 40 Kcal (realizado), Q = + 30
Kcal (recebido). De acordo com a primeira lei, ∆U = - 10 Kcal.
03.
(b) Idêntica a questão 07 de classe.
04.
(a) Sendo isotérmica → ∆U = 0 →W = Q → -
W (compressão) = -Q (cedido).
05.
(b). I(V) Isotérmica → ∆U = 0. II(F) Todos
(P,V e T) variam. III (V) V = cte → W = 0. IV (F) Jamais (visto na aula 01).
06.
(c). I(V) U = 3/2.n.R.T II(F) P = cte → Q = ∆U + W. Logo: Q > W.
III (V) W = 0→ Q = ∆U
07.
(a) ∆U1 = ∆U2 (as
duas amostras sofrem à mesma variação de temperatura). Sendo V = cte → Q1= ∆U1
e sendo P = cte → Q2 = ∆U2 + W. Como ∆U1 = ∆U2→
Q2 > Q1.
08.
(a) Q = n.Cp. ∆T → 500 = 1.C.100→ Cp = 5
cal/mol.K (o Q do gráfico é a variação de energia interna, segundo o enunciado.
Ele é igual ao calor porque o trabalho é zero).
09.
a(V) V = cts → W = 0, b(V) T = cte →∆U = 0 →W = Q
= 1000 cal, c(F) P = cte → Q = ∆U + w, logo: W < 1000 cal, d(V) Q = ∆U + W →∆U
+ W = 1000 cal, logo: W < 1000cal. Obs: pode parecer igual ao item anterior,
mas não é, pois a primeira lei sempre é válida, e(V) ∆U = 0 → W = Q = 1000cal.
10.
(b) O calor passa naturalmente da maior
temperatura, que corresponde ao subsistema B, para a menor temperatura, que
corresponde ao subsistema G. Não podemos falar em trabalho pois não há
expansão, logo: o calor é igual a variação da energia interna. Obs:
oficialmente o sinal do calor e da variação da energia interna é negativo (-Q =
-∆U).
11.
(d) I e II (V) pois sendo compressão
adiabática, temos:Q = 0 → -W = + ∆U, III(F) pois esta relação é da
transformação isotérmica.
12.
(a) Veja comentário inicial da questão
07. Obs: 0 termo depressão não tem sentido.
quinta-feira, 30 de maio de 2013
sexta-feira, 24 de maio de 2013
AULA
– 13.
01. (a) Para uma massa constante de um gás
perfeito com temperatura constante, temos uma transformação onde pressão
multiplicada por volume permanece constante (transformação isotérmica).
02. (b) V1 = 2000 cm3,
P1 = 0,9 atm, V2 = 1800 cm3 (o volume foi
reduzido EM = DE 20 %, o que resulta em 1800), T = constante, P2 =?.
Usando a equação de Clapeyron duas vezes (lei geral), encontramos: P2
= 1 atm.
03. (d) será resolvida em sala.
04. (a) Mantendo a temperatura constante
de certa massa de gás, se diminuirmos o
volume, a pressão aumenta, independente de ser ideal ou real. A diferença é que
se fosse ideal, volume e pressão são inversamente proporcionais, não sendo,
basta dizer que quando um aumenta o outro diminui e isto não significa ser
inversamente proporcionais.;
05. (c) V = constante (recipiente
indeformável), n1 = 1 mol, T = constante, n2 = 6 mols
(1mol + 5mols referente ao acréscimo de 80g). Usando a equação de Clapeyron
duas vezes (lei geral), encontramos: P2 = 6P.
06. (e) A curva AB representa uma transformação
ISOTÉRMICA, pois é uma hipérbole com indicação T no final (isto é
convenção). A curva BC é ISOCÓRICA, pois
o volume é mantido constante.
07. (a) foi resolvida em sala.
08.(e) De acordo com a equação de estado
(clapeyron) sendo P, R e n constantes, a temperatura absoluta é proporcional ao
volume.
09. (a) será resolvida em sala.
110. (d) Sendo constantes V, R e n, P e T
(k) são diretamente proporcionais. Logo, o que acontece com a pressão, ocorre
com a temperatura (em Kelvin).
111. (b) Passe as temperaturas para a escala
Kelvin e use a lei geral (Clapeyron duas vezes)
domingo, 5 de maio de 2013
AULA - 11
01. (c) água, ferro, bismuto e antimônio são exceções na fusão/solidificação. Quando a pressão aumenta, o ponto de fusão diminui (o gelo se funde abaixo de zero grau Celsius). Na questão, a pista para saber que a água é exceção foi dada quando afirmou-se que ela aumenta de volume quando se solidifica.
02. (a) O arame sendo puxado para baixo, exerce pressão sobre o gelo, e como vimos na questão anterior, o gelo sofre fusão. Quando o arame afunda na água oriunda da fusão, esta não mais sofre a pressão do arame e volta a congelar (regelo).
03. (d) De acordo com a tabela, 95°C corresponde a uma pressão de 64 cmHg, que representa uma diferença de 12 cmHg, em ralação ao nível do mar (76 cmHg). Se a cada 100 m a pressão varia 1 cmHg, a diferença (12 cmHg) corresponde a uma altitude de 1200 m.
04. (c) Da toda poderosa pressão ambiente.
05. (e) O ar em movimento reduz a pressão na superfície. Logo: facilita a evaporação da água, mas para ocorrer isto, ela precisa de calor.
06. (d) Quando o vapor d’água presente na atmosfera encontra uma superfície fria, ele se condensa, ou seja: deixa a superfície embaçada ou até mesmo muito molhada (lembre-se do caso das lentes dos óculos e do copo de alumínio, por exemplo).
07. (e) A melhor resposta é: Sendo a pressão no interior da panela mais que 1 atm, a água demora mais para ferver, pois necessita de mais calor para vencer este acréscimo de pressão. Logo, ele fica líquida por mais tempo, diminuindo o tempo de cozimento, pois lembre-se que quem cozinha o alimento é a água.
08. (e) A redução da pressão ambiente faz com que a água ferva abaixo de 100 °C. Lembre-se de dois fatos: a ferver são significa cozinhar e a água só é exceção na fusão/solidificação.
09. (a) O aumento da pressão faz com que o ponde de ebulição seja maior
10. (a) I (v) leia o comentário feito na questão 06.
II (F) é o oposto.
III (F) necessariamente reduzir apenas a pressão.
11. (e) A pressão máxima de vapor depende dos fatores:
a) Natureza dos líquidos. Os líquidos mais voláteis evaporam mais rapidamente, o que acarreta um aumento na pressão máxima de vapor e como conseqüência, uma redução na temperatura de ebulição.
b) Temperatura. O aumento na temperatura eleva a pressão máxima de vapor.
I (F) A pressão máxima de vapor não depende do volume do líquido nem do formato do frasco. °
II (V) Quando for igual ocorre ebulição.
III (V) É a definição de equilíbrio.
IV (V) Comentário feito acima no item b.
12. (a) Basta colocar o nome das fases
13. (e) Expandir isotermicamente é diminuir aumentar o volume mantendo a temperatura constante. Com isso, a pressão diminui. Esta diminuição feita a partir do ponto B pode provocar vaporização. Veja que eu disse: pode provocar, pois não é qualquer variação na pressão que produz mudança de fase.
14. (d) Para o gás se liquefazer é necessário reduzir a temperatura abaixo da crítica, ou seja: torná-lo vapor, e depois aumentar a pressão sem variar a temperatura (compressão isotérmica).
quinta-feira, 2 de maio de 2013
AULA - 9 PENSE UM POUCO
01. O equivalente em água de um corpo é a massa E de água que possui
capacidade térmica igual à do corpo considerado, podendo substituí-lo no
equacionamento das quantidades de calor trocadas.
Por exemplo:
considere um corpo de massa 200 g constituindo de um material de calor
específico 0,5cal/g° C. Calculemos a capacidade térmica desse corpo:
C = m.c =
200.0,5 = 100 cal/ °C. No cálculo das
trocas de calor podemos trocar este corpo por uma massa de água de 100 g.
Observar que a
temperatura inicial do calorímetro é a mesma da água, pois esta está contida
naquele.
Qágua +
Qbloco + Qcalorímetro = 0
→ 185.1.(30-26) + 150.0,06.(30-120) + C.(30-26)
= 0 →
C = 17,5 cal/°C.
É como se no
lugar do calorímetro fosse uma massa de água de 17,5 g a uma temperatura de 26 °C
02. Q1 + Q2
= 0 → 200.1.(T-80) + 100.1.(T-20) =
0 → T = 60° C
X = Q2
= 200.1.(60-20) = - 4000 cal (poderíamos
ter usado Q1 pois, em módulo, eles são iguais e o sinal negativo
justifica que Q2 é o calor cedido)
Q1
+ Q2 + 15%.X = 0 → 200.1.(T-80) + 100.1.(T-20) +
15%.4000 = 0 → T = 58° C
03. Quando ele faz
referência ao sistema, significa dizer que o copo e a bebida são um só corpo,
ou seja: a capacidade térmica a qual ele se refere é do sistema.
A pergunta do item (b) leva a conclusão que a temperatura de
equilíbrio do item (a) está acima de zero, ou seja: há calor suficiente para
fundir todo o gelo e ainda aquecer a água dele proveniente. Caso o item (b) não
existisse faríamos uma suposição admitindo a temperatura final acima de zero.
Se o resultando fosse absurdo, significa dizer que o calor cedido pelo sistema
não é suficiente para fundir todo o gelo.
a)
Qsistema + Qgelo + Qágua
+ Qinvólucro = 0 →
C. ΔT
+ mL + mc.ΔT + C. ΔT = 0 91.(T-30) + 20.80 + 20.1.(T-0) + 2.(T-0) = 0
→
T = 0°
C
b)
Como o gelo está a 0° C e queremos baixar a
temperatura da bebida até 0° C, o calor cedido pele bebida, que na
verdade é cedida pelo sistema, deve ser suficiente apenas para fundir o gelo. O invólucro não vai participar
do cálculo por que ele está a 0° C e não está mudando de fase, ou
seja: não vai receber calor do sistema.
Qgelo+ Qinvólucro =
0 →
mL + m.80 + C. ΔT =0 → m.80 + 91.(0-30) = 0 → m = 34 g
04.
a) quantidade de calor para aquecer o gelo: Q =
m.c.ΔT
= m.0,5.(0-(-10)) = 5m cal (em 10 min).
b) quantidade de calor para fundir o gelo:
Q = m.L = m.80 = 80m cal.
C) como o calor é proporcional ao tempo e
sendo 80m cal 16 vezes mais que 5m cal, o tempo gasto na fusão será, obviamente
16 vezes maior, o que acarreta um tempo de 16.10 min = 160 min. Observe que a
questão pediu instante do término da fusão do gelo e não sua duração. Logo: o
final ocorreu no instante t = 10 + 160 = 170 min.
05.
a) quantidade de calor para aquecer a água: Q =
mc.ΔT
= 80.1.(55-25) = 2400 cal
(3 min)
b) O líquido foi aquecido durante 18 mim,
ou seja: levou 6 vezes mais tempo e sendo o calor proporcional ao tempo, a
quantidade de calor consumida foi também 6 vezes maior. Assim, temos Qliquido
= 6.2400 = m.c.ΔT 6.2400 =
1000.c.(70-10) → c = 0,24 cal/g°C.
06.
Qtermômetro + Qágua = 0 → 100.0,15.(72-12) + 300.1.(72-T) = 0 → T= 75 °C.
07.
Qgelo + Qágua = 0 →
m.c.ΔT + m.L = 0 (observe que a temperatura final
continua 0°
C, pois ainda resta gelo e apenas uma parte da água sofre solidificação)
mg.0,5.(0-(-20)) + ms.(-80) = 0 (observe que o
calor latente é de solidificação, por isso, negativo) mg = 8ms. (1)
De acordo com o enunciado, no equilíbrio as massas são iguais.
mg’ = ma ’→ mg + ms = 80 – ms
(2) (0bserve que a massa de água que se solidifica foi acrescida ao gelo).
Resolvendo o sistema, temos : mg
= 64g.como cada cubo tem 1g, são necessários 64 cubos.
08.
1) ma.ca.(T-0) + mb.cb.(T’-90)
= 0
2) ma.ca.(T-0) + mb.cb.(T-T’)
= 0 Lembre-se que a temperatura T’ com
que o bloco abandona o primeiro recipiente corresponde a inicial quando
colocado no segundo e nesta parte as temperaturas finais são iguais porque o
bloco e a água vão atingir o equilíbrio térmico. No primeiro caso as
temperaturas finais são diferentes porque o bloco é retirado antes do
equilíbrio.
Desfazendo os parênteses e somando as duas equações, temos:
2ma.ca.T + mb.cb.(T-90 =
0 e sendo ca = 10.cb
→ T= 30° C, que é a temperatura final dos três
(água dos dois recipientes e do bloco)
Observe que foi pedido à temperatura de transferência que chamei de T’.
Substituindo T em uma das equações e lembrando que ca = 10.cb,
vamos encontrar T’ = 60°C.
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