P1 de Física 2 da UFRJ - 2018.1

A figura abaixo mostra uma caixa d’água numa certa altura ligada a uma tubulação que desce e depois sobe, tendo sua seção reta reduzida no ponto mais baixo. O nível da água na caixa (ponto ) está a uma altura . A altura da extremidade do tubo (ponto ) está a uma altura . Os pontos e estão a mesma altura . Considere as seguintes situações:

(I) – A extremidade está vedada com uma tampa

(II) – A extremidade está totalmente aberta para a atmosfera.

Comparando a pressão no ponto com a pressão no ponto em cada caso, podemos afirmar que:

(a) Tanto na situação I como na situação II,

(b) Tanto na situação I como na situação II,

(c) Na situação I, , na situação II,

(d) Na situação I, , na situação II,

(e) Na situação I, , na situação II,

Uma barra de metal é conectada entre um reservatório quente e um reservatório frio. Devido a diferença entre os reservatórios, ocorre uma transferência de energia em forma de calor entre eles. Desprezando a variação de entropia da barra de metal, o que podemos dizer sobre o processo de variação de entropia do reservatório quente (), do reservatório frio () e do Universo ()?

(a) Irreversível,

(b) Reversível,

(c) Irreversível, ,

(d) Reversível,

(e) Irreversível

Um bloco de madeira flutua em um balde preenchido com água. Sobre o bloco encontra-se, apenas apoiada uma pequena bola de isopor a nada mais. Podemos afirmar que ao retirarmos a bolinha de isopor do bloco e a colocarmos para flutuar sobre a água, sem retirar o bloco do balde,

(a) o nível da superfície da água no balde se elevará, pois o volume de água deslocado diminuirá

(b) o nível da superfície da água no balde diminuirá, pois o volume de água deslocado diminuirá.

(c) o nível da superfície da água no balde se elevará, pois o volume de água deslocado aumentará

(d) o nível da superfície da água no balde diminuirá, pois o volume de água deslocado aumentará

(e) o nível da superfície da água no balde é mantido, pois o volume de água deslocado é mantido.

Com relação às previsões da Teoria Cinética dos Gases Ideais e do teorema da equipartição de energia para o calor específico molar a volume constante , podemos afirmar que:

(a) para os gases monoatômicos , independente da temperaura e pode variar a para os gases diatômicos, dependendo da temperatura.

(b) para todos os gases, independentemente da temperatura.

(c) para os gases monoatômicos e para os gases diatômicos, independentemente da temperatura.

(d) Para todos os gases pode variar em função da temperatura.

Sobre duas placas e de mesmas dimensões, mas feitas de materiais distintos, colocam-se dois pedaços de gelo de mesmo formato e tamanho, um sobre cada placa. Ambas as placas estão inicialmente a temperatura ambiente. Constata=se que sobre a placa o gelo derrete mais rapidamente que aquele que está sobre a placa . Sobre esse experimento, pode-se AFIRMAR que:

(a) A condutividade térmica da placa é maior que a da placa , e por isso o calor flui mais rapidamente dessa placa para o gelo

(b) A condutividade térmica da placa é maior que a da placa , e por isso o calor flui mais rapidamente dessa placa para o gelo.

(c) O calor específico da placa é maior que o da placa , e por isso é necessário mais calor para aquecer essa placa.

(d) O calor específico da placa é maior que o da placa , e por isso é necessário mais calor para aquecer essa placa.

(e) Nada pode se afirmar sobre a condutividade térmica ou o calor específico das placas.

Ao misturarmos de café quente a temperatura com uma certa quantidade de leite frio a uma temperatura , observamos que a mistura atinge uma temperatura de equilíbrio igual a . Sabe-se que a densidade do café é igual a densidade da água, e que o calor específico do leite vale do calor específico do café.

Se colocarmos a mesma quantidade de café quente no dobro da quantidade de leite frio, a nova temperatura de equilíbrio da mistura será:

(a)

(b)

(c)

(d)

Um gás ideal inicialmente num estado em equilíbrio térmico sofre três processos termodinâmicos, executando o ciclo , como descrito pela figura abaixo. Podemos afirmar que:

I – Estes processos combinados descrevem um refrigerador

II – O calor total recebido pelo sistema é positivo,

III – A energia interna do gás em é menor que em

IV – Em módulo, o trabalho total envolvido nestes processos é dado pela área interna à curva

Destas afirmações, as corretas são:

(a) I, II e IV

(b) I e IV

(c) II, III e IV

(d) I e II

Um mol de um gás monoatômico ideal é utilizado como substância de trabalho de uma máquina térmica que opera de acordo com o ciclo mostrado no diagrama da figura. Suponha que e . A etapa corresponde a um processo irreversível em que o trabalho realizado vale

(a) Determine as temperaturas nos pontos , , e

(b) Determine o calor , o trabalho e a variação de energia interna em cada etapa deste ciclo

(c) Calcule a eficiência desta máquina térmica

(d) Determine a variação de entropia em cada etapa deste ciclo.

Duas bolinhas, uma de isopor e outra metálica são ligadas por um fio ideal. Suas massas são tais que ao serem imersas em um líquido de densidade , ficam em perfeito equilíbrio, com o fio tensionado, e sem tender nem a flutuar nem a afundar. Se imergimos as bolinhas num outro líquido com , podemos afirmar que:

(a) As bolas tenderão a afundar

(b) As bolas tenderão a flutuar

(c) As bolas continuarão mantendo o equilíbrio

(d) Nada podemos afirmar sem saber os valores das massas e de e