P1 de Física III da UFF - 2017.1

1) Considere um pistão metálico contendo gás Hélio a 273K e 1atm. Qual das manipulações abaixo pode ser considerada como um processo adiabático?

A) O pistão é mergulhado em uma mistura de água com gelo e é lentamente comprimido até o gás reduzir seu volume pela metade.

B) O pistão é travado de modo a não poder se mover, e é colocado sobre uma chama até a pressão do gás dobrar.

C) O pistão é rapidamente comprimido até a pressão do gás dobrar

D) O pistão é comprimido pela ação de uma força externa constante, mantendo sua velocidade constante até o gás reduzir seu volume pela metade.

E) O pistão é aberto de modo a deixar o gás escapar para a atmosfera.

Qual das alterações abaixo não pode ocorrer em um gás ideal?

A) Aumentar a sua temperatura sem acrescentar calor a ele

B) Acrescentar calor a ele sem aumentar a sua temperatura

C) Realizar trabalho sobre ele sem aumentar sua temperatura

D) Aumentar sua energia térmica sem aumentar sua temperatura

E) Aumentar sua energia térmica sem acrescentar calor a ele

Um cilindro com gás, o qual é isolado termicamente exceto na sua base, é colocado sobre

um bloco grande de gelo (fig.). O gás é mantido pressurizado por um pistão, o qual é livre para se mover na vertical, sem atrito. A temperatura inicial do gás é maior do que 0°C. Durante o processo, que ocorre até que o gás atinja um novo equilíbrio, (i) ΔT, (ii) W e (iii) Q do gás são maiores do que, menores do que ou iguais a zero?

O recipiente mostrado na figura ao lado está cheio de óleo. Ele é aberto à atmosfera no ramo esquerdo. Como podemos relacionar as pressões nos três pontos indicados?

A)

B)

C)

D)

E)

Um pedaço de gelo () é adicionado a um recipiente termicamente isolado contendo água fria a . O que acontece no recipiente?

A) Parte ou toda a água congela até o que o equilíbrio térmico seja estabelecido, e o volume total diminui

B) Parte ou toda a água congela até o que o equilíbrio térmico seja estabelecido, e o volume total não muda

C) Parte ou toda a água congela até o que o equilíbrio térmico seja estabelecido, e o volume total aumenta

D) Parte ou todo o gelo derrete até o que o equilíbrio térmico seja estabelecido, e o volume total aumenta

E) Parte ou todo o gelo derrete até o que o equilíbrio térmico seja estabelecido, e o volume total diminui

O processo A leva um gás do estado 1 para o estado 2, e o processo B o traz de volta do estado 2 para o estado 1, conforme representado na figura ao lado. Compare os trabalhos nos dois processos.

Um astronauta está solto no espaço, trabalhando duro no seu traje espacial lacrado. Ele está exposto ao Sol, o qual incide sobre o traje com potência total de . Parte desta radiação solar é refletida pelo traje branco e pelo capacete espelhado (que são assim justamente com este fim), mas uma parcela substancial é absorvida pelo traje. Para não superaquecer, o astronauta precisa transferir calor para sua vizinhança, por meio de

(A) Condução de calor para o espaço

(B) Convecção da atmosfera dentro do traje

(C) Irradiação de calor para o espaço

(D) Evaporação de gás para o espaço

(E) Um processo isocórico dentro do traje

Uma esfera completamente imersa em um líquido de densidade é amarrada ao fundo do recipiente por um barbante. A tensão no barbante corresponde a um quinto do peso da esfera. A densidade da esfera é igual a:

A)

B)

C)

D)

E)

Dois recipientes separados de gás são isolados termicamente do exterior, mas divididos por uma parede fina que é boa condutora de calor (fig). Os dois recipientes são rígidos. Um mol de gás Hélio ) a 0°C é injetado no recipiente direito, e um mol de gás Nitrogênio a 100°C é injetado no recipiente esquerdo. Qual será a temperatura após o equilíbrio térmico ser atingido?

A)

B)

C)

D)

E)

Duas esferas maciças de metal têm o mesmo raio. Uma é feita de chumbo ( , densidade ) e a outra de ferro ( , densidade ). Qual a razão entre o número de átomos na esfera de chumbo e o número de átomos na esfera de ferro?

A) 1,44

B) 0,39

C) 2,56

D) 0,46

E) 0,70

Considere uma sala com 20 m de largura, 15 m de comprimento e 3 m de altura (mais ou menos do tamanho desta sala de prova), contendo apenas gás nitrogênio a pressão atmosférica e temperatura . Se todo o gás presente na sala fosse liquefeito, qual seria o volume de nitrogênio líquido produzido? Dados:

• Densidade do líquido: ;
• 1 átomo de N possui 7 prótons e 7 nêutrons

A) 0,6

B) 1,3

C) 7,0

D) 14

E) 1250

Um bote de madeira tem uma massa de 50 kg. Quando vazio ele flutua na água, com 41% do seu volume submerso. Que massa aproximada de areia pode ser colocada dentro do bote sem que ele afunde? Observe que o barco afundará quando tiver 100% do seu volume submerso.

A) 22kg

B) 15kg

C) 27kg

D) 72kg

E)86kg

Um gás inicialmente a 2.0 atm de pressão e 127°C é comprimido a temperatura constante até o seu volume cair à metade. Em seguida expande a pressão constante, até seu volume retornar ao valor inicial. Qual a temperatura final do gás?

A) 254°C

B) 527°C

C) A resposta depende se o gás é monoatômico ou diatômico

D) 127°C

E) -73°C

Um mol de um gás ideal monoatômico pode atingir o mesmo estado final através de três processos distintos como mostrado no gráfico abaixo.

Dados e .

A variação de energia térmica no processo A é:

A) 0 J

B) -3,0 J

C) -37,5 J

D) 37,5 J

E) 24,9 J

A figura mostra o diagrama de fases para a água. Uma amostra de água está mantida em um cilindro fechado pressurizado inicialmente a 220atm, à temperatura de 0.00°C. O pistão vai então relaxando isotermicamente, sem parar, até que a pressão chegue a 0.001atm.

Neste processo, a água sofre, em sequência

(A) uma sublimação e uma condensação

(B) uma fusão e uma ebulição

(C) uma solidificação e uma sublimação

(D) uma ebulição e uma deposição (oposto da sublimação)

(E) uma condensação e uma solidificação

Um estudante de 70 kg equilibra um elefante de 1200 kg no elevador hidráulico mostrado na figura.

Qual deve ser a área A do pistão onde se encontra o estudante, para que o nível da sua plataforma esteja 34 mm abaixo do nível da plataforma com o elefante? Assuma que o pistão com o elefante é cilíndrico.

Dado: .

A) 0,50

B) 2,00

C) 1,06

D) 0,41

E) A situação mostrada não é possível

A figura ao lado mostra um diagrama PV, no qual estão assinaladas 3 curvas possíveis que passam por um mesmo ponto (representado pelo círculo). Uma dessas curvas representa uma transformação isotérmica de um gás ideal, e as outras duas transformações adiabáticas, sendo uma delas a curva adiabática seguida por um gás ideal monoatômico, e a outra a seguida por um gás ideal diatômico. Sendo 1 = curva tracejada; 2 = curva cheia; 3 =

curva tracejada fina, identifique qual curva corresponde a qual processo.

Um mol de um gás ideal monoatômico pode atingir o mesmo estado final através de três processos distintos como mostrado no gráfico abaixo.

Dados e .

O calor absorvido pelo gás no processo B é:

A) -1,9 J

B) -1,1 J

C) 0 J

D) 1,1 J

E) 1,9 J

Água escoa suavemente pela tubulação cilíndrica da figura ao lado, preenchendo-a completamente.

As secções 2 e 3 têm o mesmo diâmetro. Como podemos relacionar as velocidades em cada região?

Água escoa suavemente pela tubulação cilíndrica da figura ao lado, preenchendo-a completamente. As secções 2 e 3 têm o mesmo diâmetro.

Na mesma tubulação, como se relacionam as pressões em cada região?