P1 de Física III da UFF - 2019.2

5 - Um líquido está em equilíbrio com seu vapor em um recipiente fechado. Qual das seguintes afirmações é necessariamente verdadeira?

1. A taxa de condensação é maior que a taxa de evaporação
2. A taxa de evaporação é maior que a taxa de condensação
3. A temperatura do vapor é superior à do líquido
4. Moléculas do líquido não têm energia suficiente para vaporizar
5. A temperatura do vapor é a mesma que a do líquido

9 - Considere um sistema fechado, a volume constante, composto originalmente por água na fase líquida a uma temperatura de , mas que com o fornecimento de mais calor começa a mudar seu estado para a fase gasosa. É correto afirmar que:

1. A energia fornecida em forma de calor é convertida integralmente em trabalho.
2. A variação de sua energia interna vale zero, uma vez que a temperatura permanece constante no processo.
3. A temperatura aumenta durante a mudança de fase de forma proporcional ao calor fornecido e inversamente proporcional à massa de água no sistema.
4. A energia térmica do sistema aumenta.
5. O número de moles de água varia à medida em que ela é convertida de líquido para gás.

2 - A figura abaixo mostra um recipiente cheio de água até a altura mostrada. Quando comparamos a pressão no ponto A com a pressão no ponto B, descobrimos que

13 - Ao se realizar um processo termodinâmico sobre um gás ideal, sua energia térmica é elevada de um montante de . Pode-se afirmar que:

1. Sua temperatura não necessariamente é alterada, pois podemos variar a pressão e o volume neste processo de forma que sua temperatura fique constante.
2. O máximo que podemos fornecer de calor a esse sistema neste processo é 100 J.
3. Este processo realizado não poderia ser isobárico, isto é, à pressão constante.
4. Este processo realizado não poderia ser adiabático, isto é, sem trocas de calor com o meio externo.
5. Se o calor fornecido for inferior a 100 J, trabalho deverá ser realizado pelo gás ao longo deste processo.

3 - As pessoas podem mergulhar até uma profundidade de aproximadamente um metro. Isso significa que a pressão adicional no ar nos pulmões é aproximadamente

7 - Uma caixa cúbica com lados de contém moléculas de gás Hélio, com uma velocidade quadrática média de . A massa de uma molécula de Hélio é Qual é a pressão média exercida pelas moléculas nas paredes do recipiente? A constante de Boltzmann é e a constante de gás ideal é .

8 - Um bote de madeira tem uma massa de 50 kg. Quando vazio ele flutua na água, com 56% do seu volume submerso. Que massa aproximada de areia pode ser colocada sobre o barco sem que ele afunde? Observe que o barco afundará quando tiver 100% do seu volume submerso.

Enunciado para as questões 10 a 12: Um gás ideal monoatômico sofre uma expansão isotérmica do ponto A para o ponto B, segundo o diagrama pV abaixo. Depois, ele é resfriado a volume constante até o ponto C. A seguir, ele é comprimido isobaricamente até o ponto D e finalmente é aquecido e retorna ao ponto A isocoricamente.

Dados: ; ; ; ;

11 - Qual é a pressão do gás no ponto B?

4 - Água flui através de um canal retangular com de largura a uma velocidade de , representado na figura como visto de cima. A água flui para quatro canais retangulares idênticos, cada um com uma largura de . A profundidade da água é reduzida a um terço da profundidade original à medida que flui para os quatro canais. Qual é a velocidade da água em um dos canais menores?

Enunciado para as questões 10 a 12: Um gás ideal monoatômico sofre uma expansão isotérmica do ponto A para o ponto B, segundo o diagrama pV abaixo. Depois, ele é resfriado a volume constante até o ponto C. A seguir, ele é comprimido isobaricamente até o ponto D e finalmente é aquecido e retorna ao ponto A isocoricamente.

Dados: ; ; ; ;

10 - Qual é a variação de Energia Térmica do gás entre A e B?

15 - Considere um bote de fibra flutuando em uma piscina contendo um líquido incompressível, nas situações ilustradas na figura. Em todos os casos o volume de líquido é o mesmo.

1. Bote com uma âncora dentro.
2. Bote vazio.
3. O bote vazio sofre um pequeno acidente e um pedaço de sua borda quebra, cai na piscina e permanece flutuando.

Sendo o nível da superfície do líquido, na situação X (onde X pode ser A, B ou C), medido desde o fundo da piscina, qual das seguintes proposições é a correta?

Enunciado para as questões 10 a 12: Um gás ideal monoatômico sofre uma expansão isotérmica do ponto A para o ponto B, segundo o diagrama pV abaixo. Depois, ele é resfriado a volume constante até o ponto C. A seguir, ele é comprimido isobaricamente até o ponto D e finalmente é aquecido e retorna ao ponto A isocoricamente.

Dados: ; ; ; ;

12 - Qual é a temperatura do gás no ponto C?

OBSERVAÇÃO: Este exercício usa o exercício anterior (11) no qual encontramos a pressão no ponto B: .

1 - Um gás ideal é comprimido devagar e isobaricamente até a metade de seu volume original. Se a velocidade média quadrática (rms) das moléculas do gás era v, a nova velocidade, após a compressão, é:

14 - Um tubo em forma de U com os extremos abertos, de seção reta uniforme, contém água (densidade de ) inicialmente a uma altura de desde a parte inferior de cada braço. Um líquido imiscível de densidade é adicionado a um dos braços até que forme uma camada de de altura como indicado na figura. Qual é a relação das alturas de líquido nos dois braços?

6 - Uma substância tem um ponto de fusão de e um calor latente de fusão . O ponto de ebulição é de e o calor latente de vaporização é . Os calores específicos para as fases sólida, líquida e gasosa são , e , respectivamente. A quantidade de calor liberada por da substância quando é resfriada de a , é