P1 de Física 2 da UFRJ - 2014.2

Considere um fluido incompressível em repouso num recipiente como mostrado na figura. São escolhidos três elementos infinitesimais de área, todos a mesma profundidade, mas com orientações diferentes.(. O que podemos dizer sobre a pressão em cada uma dessas superfícies?

1. A pressão no elemento orientado para cima é a maior.
2. A pressão no elemento orientado para a direita é a menor.
3. A pressão nos três elementos é a mesma.
4. A pressão no elemento oblíquo é a maior.
5. A pressão no elemento orientado à direita é a maior.

Em relação aos gráficos a seguir, que ilustram processos sofridos por um gás ideal, marque a alternativa correta:

1. , e
2. , e
3. , e
4. , e
5. , e

Um dado sistema sofre um processo termodinâmico entre os estados de equilíbrio térmico e . Conhecendo-se um processo reversível que liga estes mesmos estados, podemos dizer que para o processo , sempre é possível calcular:

1. , o trabalho realizado pelo sistema e .
2. , , o calor absorvido pelo sistema e , pois são grandezas relacionadas pela e lei.
3. , e .
4. A variação de entropia e a variação de energia interna , pois e são funções de estado.
5. e .

Uma certa quantidade de gás ideal, incialmente à pressão , temperatura e volume , realiza uma expansão à pressão constante seguida de um resfriamento à volume constante, até que sua temperatura retorne ao valor inicial , quando a pressão vale e o volume vale Ao final desse processo, é correto dizer que:

1. , e
2. , e
3. e
4. , e
5. e

Um recipiente contendo hidrogênio (massa molecular ) é posto em contato térmico com um recipiente contendo oxigênio( massa molecular por tempo suficiente para que os dois entrem em equilíbrio térmico. Sobre a energia cinética média e a velocidade média das moléculas de cada gás, podemos afirmar:

1. A energia cinética média e a velocidade média são maiores para o oxigênio.
2. A energia cinética média é maior para o hidrogênio e a velocidade média é igual para os dois gases.
3. A velocidade média é maior para o oxigênio e a energia cinética média é igual para os dois gases.
4. A velocidade média é maior para o hidrogênio e a energia cinética média é igual para os dois gases.

A água sai de uma torneira aberta de forma a formar um feixe que se afina, sem se dividir, conforme a água flui em direção ao ralo, como indica a figura. Supondo que a seção transversal deste feixe se mantém circular no decorrer do fluxo, com raio e velocidade da água imediatamente após sair da torneira, e considerando a água um fluido incompressível sem viscosidade (considere a aceleração da gravidade conhecida), estime:

1. A velocidade do fluido , em função da diferença de altura a partir da torneira.
2. O raio de seção transversal do feixe, em função do módulo de velocidade nesta seção do fluido.
3. O raio de uma seção transversal de um feixe, , agora em função da diferença de altura a partir da torneira.

Um cubo de gelo de massa e calor latente de fusão funde-se à temperatura ambiente de um dia de verão do Rio de Janeiro. A temperatura do gelo é , constante durante a fusão. Qual a variação de entropia do gelo ao derreter-se? O resultado seria diferente se fosse inverno no rio com temperatura O resultado seria diferente se o cubo derrete-se fornecendo-lhe apenas trabalho?

1. . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Não, pois a entropia é uma função de estado.
2. . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Não, pois a entropia é uma função de estado.
3. . Sim, pois a temperatura externa é. Não, pois a entropia é uma função de estado.
4. . Não, pois a temperatura do gelo continua a mesma. Sim, pois a entropia depende da temperatura.
5. . Sim, pois a temperatura externa é. Sim, pois a entropia depende da temperatura.

Uma bola é presa ao fundo de um recipiente, cheio de um líquido incompressível, por um barbante que se mantêm tensionado. Em seguida, o barbante se rompe, de modo que a bolinha passa a boiar sobre o fluido, conforme a figura. Sobre o nível do fluido nessas duas ocasiões, é correto afirmar:

1. O nível do fluido não se altera após a ruptura do barbante, pois a densidade média da bola é igual à do fluido.
2. O nível da água fica mais alto após a ruptura do barbante, pois a densidade média da bola é menor que a do fluido.
3. O nível da água fica mais baixo após a ruptura do barbante, pois a densidade média da bola é menor que a do fluido.
4. O nível da água fica mais baixo após a ruptura do barbante, pois a densidade média da bola é maior que a do fluido.

A figura mostra duas curvas representando possíveis distribuições esfericamente simétricas de velocidades, em três dimensões, das moléculas de uma amostra de gás segundo a distribuição de velocidades de Maxwell.

Considere as seguintes afirmativas:

A curva demonstra a situação coma temperatura mais alta.

Apesar das curvas serem diferentes, as áreas sob cada curva são iguais.

A fração de moléculas com velocidade superior à é maior para a curva

Em ambas as curvas a velocidade mais provável para uma molécula escolhida ao acaso é menor que as respectivas velocidades médias.

As afirmações corretas são:

5. Todas.

A figura mostra um processo cíclico, sofrido por moles de um gás ideal monoatômico, representado pelo plano , onde é a energia interna do sistema, e é a entropia. A respeito desse sistema, responda as seguintes questões:

1. Identifique cada processo, isso é, se é isocórico, isotérmico, isobárico ou adiabático.
2. Calcule o trabalho realizado pelo sistema e o calor trocado por ele em cada etapa em termos de Indique explicitamente a convenção de sinais adotada.
3. Diga se o ciclo corresponde a uma máquina térmica ou a um refrigerador. Se for uma máquina, calcule a eficiência térmica, se for um refrigerador, calcule o coeficiente de desempenho.
4. O que podemos dizer desse ciclo em relação ao ciclo de Carnot? Qual é o mais eficiente?( Ou de melhor desempenho?).