Uma quantidade de gelo é aquecida do ponto de fusão (T_F) até uma temperatura acima do ponto de ebulição da água (T_E). O gráfico que melhor expressa a entropia S em função da temperatura T nesse processo é

Um automóvel tem motor a explosão de quatro tempos (admissão, compressão, explosão, expulsão), conforme ilustrado na figura a seguir. Sobre este tema analise as afirmações abaixo:

I. O rendimento de uma máquina térmica ideal de Carnot depende do combustível utilizado.

II. O rendimento de uma máquina térmica ideal de Carnot será maior quando o quociente entre a temperatura da fonte fria e da fonte quente em Kelvin for menor.

III. O motor a explosão é capaz de transformar toda a energia produzida na combustão em trabalho útil.

IV. Considere um motor a explosão cujo ciclo a quatro tempos pode ser assim idealizado: O ciclo inicia em A e a mistura ar-combustível (admissão) é comprimida adiabaticamente até o ponto B (compressão). Em seguida, a mistura é aquecida isobaricamente até o ponto C e expandida adiabaticamente até o ponto D (explosão). Os gases gerados são então resfriados isocoricamente até A (expulsão). O digrama p x v (pressão x volume) que representa este ciclo é

Está correto o que se afirma em

Considere que duas substâncias, A e B, de massas respectivas m_A e m_B e calores específicos c_A e c_B, são colocadas em contato térmico sob condições em que a pressão é mantida constante. Considerando que, nesta pressão, os calores específicos e as massas das substâncias obedecem à relação m_Ac_A = 3 m_Bc_B e que antes do contato cada substância estava à temperatura T_A e T_B, respectivamente, pode-se afirmar que a temperatura final T_f após o equilíbrio térmico ser alcançado, é

Um cilindro com um pistão móvel contém 1 kg de gás nitrogênio a pressão de 1 atm. Em um processo isobárico, uma quantidade de calor igual a 25 kcal é adicionada ao gás e sua energia interna aumenta de 8 kcal. A variação de volume do gás nesse processo é de, aproximadamente,

Dados:

1 cal ≅ 4,18 J

1 atm ≅ 1,01 x 10⁵Pa

Uma lâmpada incandescente consiste de um filamento no vácuo. Em condições normais de funcionamento o filamento tem uma temperatura de 1600 K. Outra lâmpada com um filamento similar, que está em um bulbo preenchido com gás, tem o filamento com temperatura de 3200 K. Considere que ambos os filamentos, neste processo, se comportam como corpos negros. Analisando-se os espectros das radiações emitidas pelo filamento no vácuo e pelo filamento no ar, respectivamente, verifica-se que a razão entre os comprimentos de onda nos quais as intensidades das radiações são máximas é de

Um sistema termodinâmico pode passar do estado A ao estado B através de dois processos I e II mostrados no diagrama PV a seguir.

Se ΔU_I , ΔU_II são as variações de energia interna e ΔW_I , ΔW_II são os trabalhos realizados pelo sistema nos processos I e II, respectivamente,

Uma máquina térmica tem rendimento de 40% e realiza um trabalho de 2000 Joules. Assinale a alternativa que indica a quantidade de calor rejeitada para a fonte fria, em Joules, pela referida máquina.

Um termômetro, graduado em uma escala qualquer, que chamaremos de B, tem as seguintes indicações para os pontos de fusão do gelo e ebulição da água: 25°B e 125°B. Assinale a alternativa que indica a temperatura correspondente a 95°B na escala Celsius.

Dois objetos feitos do mesmo material (mármore, por exemplo) possuem capacidades térmicas proporcionais a suas massas. Assim, é conveniente definir uma "capacidade térmica por unidade de massa", ou calor específico (c), que se refere não a um objeto, mas a uma massa unitária do material de que é feito o objeto. Já quando o calor é transferido para uma amostra sólida ou líquida, nem sempre a temperatura da amostra aumenta. Em vez disso, a amostra pode mudar de fase (ou de estado). No caso, a quantidade de energia por unidade de massa que deve ser transferida em forma de calor para que uma amostra mude totalmente de fase é chamada de calor de transformação e é representada pela letra L.
Halliday e Resnick. Fundamentos de Física: gravitação, ondas e termodinâmica. v. 2. Rio de Janeiro: LTC, 2009 (com adaptações).
A partir do texto acima, assinale a alternativa que apresenta a quantidade de calor que uma amostra de gelo de massa m = 100 g a -10 °C deve absorver para passar ao estado líquido a 20 °C, sendo o calor específico do gelo (c_gelo) igual a 2.220 J/kg.K, o calor específico da água (c_água) igual a 4.190 J/kg.K e o calor de fusão do gelo (L_F) igual a 333 kJ/kg.

    Uma máquina de Carnot opera entre as temperaturas T_Q = 900 K e T_F = 400 K, sendo T_Q a temperatura da fonte quente e T_F a temperatura da fonte fria. A máquina realiza 800 J de trabalho em cada ciclo.
Com base nesse caso hipotético, assinale a alternativa que apresenta a energia liberada em forma de calor, em Joule, para a fonte fria a cada ciclo.

Em um determinado reservatório térmico, 500 g de água a 100 °C são convertidos em vapor a 100 °C, à pressão atmosférica de 1 atm. O volume da água varia de um valor inicial de 1 . 10^-3 m³ do líquido para 1,5 m³ do vapor, 1 atm ≅ 1 . 10⁵ Pa e o calor latente de vaporização da água é igual a 2.256 kJ/kg.
Com base nessa situação hipotética, assinale a alternativa que apresenta o intervalo de variação da energia interna (ΔE_int), em kJ, do sistema durante todo o processo.

    O Polo Sul é bem mais gelado que o Polo Norte. Por lá, a temperatura média no verão não costuma passar dos -35 °C. O Norte é mais "quentinho", registrando médias de 0 °C nos períodos de calor. Há vários motivos para essa diferença.

Internet: <https://mundoestranho.abril.com.br> (com adaptações).

Um glaciologista do Programa Antártico Brasileiro (Proantar) utiliza, para registrar as temperaturas, um termômetro calibrado em uma escala desconhecida X. Os valores do ponto de fusão e de ebulição desse termômetro são, respectivamente, 20 °X e 110 °X.

Com base no texto e no caso hipotético acima apresentados, assinale a alternativa que apresenta a equação de conversão entre uma dada temperatura na escala X (t_x), uma temperatura na escala Celsius e o valor da temperatura de -35 °C na escala X.

Considere um cilindro no qual está contido um gás. O cilindro tem um êmbolo móvel, e a sua extremidade inferior está tampada. Este cilindro é mergulhado em água, que é aquecida por meio de um bico de Bunsen, conforme ilustrado na figura abaixo.


Os dados coletados durante um experimento estão expressos na tabela abaixo:


Segundo a lei de Charles, a relação entre o volume e a temperatura, à pressão constante, é linear: V = kT. De acordo com os dados da tabela, o valor dessa constante k, em ml/K, é aproximadamente:

Um mole de um gás monoatômico ideal, inicialmente a uma temperatura T, se expande de um volume V até um volume 2V em duas situações:
(i) a temperatura constante; (ii) a pressão constante.
Com relação ao trabalho realizado na expansão e ao calor absorvido pelo gás, em cada situação, é CORRETO afirmar que:

Um tanque contém gás a uma temperatura de 27 ºC, cujo peso unitário é de 400 N/m³. O manômetro do tanque indica uma pressão de 24 bar (1 bar = 10⁵ Pa). Considerando que esse gás se comporta como um gás ideal, o valor para a constante R desse gás é:

O gráfico abaixo representa a mudança de um gás, num processo reversível. É CORRETO afirmar:

Acerca das afirmações A1, A2 e A3 abaixo é CORRETO afirmar:
A1- Considere que um cilindro de cobre de massa M, à temperatura de 80 ºC, é completamente mergulhado em água, a 20 ºC, contida num recipiente isolante de calor. Considere que a massa de água é igual à massa do cilindro de cobre. Sabendo que o calor específico da água é cerca de 10 vezes maior que o do cobre, a temperatura de equilíbrio da água será de 50 ºC. A2- A quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um gás ideal em 1 ºC é menor sob pressão constante do que sob volume constante. A3- A pressão de um gás ideal em um container de volume constante é proporcional à energia cinética média das moléculas do gás.

Um pequeno aquecedor elétrico de imersão de 200 watts de potência foi usado para aquecer 240g de água durante 4 minutos. A variação da temperatura dessa quantidade de água, neste intervalo de tempo foi de: (Dados: Calor específico da água igual a 1 cal/g°C, 1 cal = 4 J).

Uma transformação que demonstra o trabalho realizado por um gás é dada pelo gráfico abaixo.

O ramo da física que pertence essa demonstração é intitulado

Energia interna de um sistema (U) é a soma das energias cinética e potencial das partículas que constituem um gás. Esta energia é uma característica do estado termodinâmico e deve ser considerada como mais uma variável que pode ser expressa em termos de pressão, volume, temperatura e número de mols.

Equação da energia interna

Onde:

U: energia interna do gás

n: número de mol do gás

R: constante universal dos gases perfeitos

T: temperatura absoluta (kelvin)

A energia interna em kJ de 2 mols de um gás perfeito na temperatura de 27°C é, em kJ,

Dado:

R = 8,31 J/mol . K