A primeira lei da termodinâmica, associada ao conceito de energia, pode ser expressa pela diferença entre o calor absorvido e o trabalho realizado nos processos termodinâmicos.

Um gás ideal no estado inicial está com pressão de 3 atm, volume de 1 L e energia interna de 456 J, após sofrer dois processos sucessivos: um isobárico, até atingir o volume de 3 L, e outro isocórico, até atingir o estado final com pressão de 2 atm, volume de 3 L e energia interna de 912 J.

Considerando que 1 atm . L = 100,0 J, assinale a alternativa que indica qual o calor trocado durante o processo, em Joules (J).

Uma máquina térmica tem a potência de 2.550 W, rendimento de 30% e opera a 10 ciclos por segundo. Qual é o trabalho efetuado, em Joules (𝐽), em cada ciclo?

Na termodinâmica, o modelo mais simples estudado é dos gases ideais ou gases perfeitos, caracterizados pela equação geral dos gases ideais 𝑃. 𝑉 = 𝑛. 𝑅. 𝑇 (em que: P = pressão; V = volume; n = no de moles; R = constante universal dos gases; e T = temperatura absoluta).

Admita: 1 atm = 1,01 x 10⁵ Pa = 1,01 x 10⁵ N.m^-2 e 𝑅 = 8,00 J.mol ⁻¹𝐾⁻¹ = 0,08 L.atm.mol ⁻¹𝐾 ⁻¹ .

O ar contido em uma sala de dimensões 5,00 m x 4,88 m x 3,00 m é considerado um gás ideal, com pressão de 1,0 atm e temperatura de 300 K.

Quantos moles de ar saem da sala caso a temperatura se eleve de 5 ºC e a pressão permaneça constante?

A termodinâmica estuda a troca de matéria e a troca de energia entre sistemas ou entre um sistema e sua vizinhança, pelo processo mecânico de transferência de energia – trabalho – e pelo processo de transferência de energia causado por uma diferença de temperatura – calor. Trabalha com os estados de equilíbrio e com as propriedades macroscópicas que caracterizam os sistemas. É estruturada em quatro princípios conhecidos como leis da termodinâmica: lei zero, associada ao conceito de temperatura; primeira lei, associada ao conceito de energia; segunda lei, associada ao conceito de entropia; e terceira lei, associada ao limite constante da entropia quando a temperatura Kelvin aproxima-se de zero.

Disponível em: <https://www.ufsm.br/cursos/graduacao/santa-maria/fisica/2020/02/21/leis-da-termodinamica/>. Acesso em: 15 ago. 2022, com adaptações.

Acerca das leis da termodinâmica, assinale a alternativa correta.

No laboratório de Ciências, o professor fez a seguinte demonstração: encheu um recipiente com água e colocou uma lâmina de chumbo de 1 mm de espessura e 30 cm de lado sobre a água. A lâmina de chumbo flutuou. Então, o professor amassou a lâmina de chumbo, transformando-a em uma pequena bolinha. Colocou-a sobre água e ela afundou. O professor, então, escreveu cinco frases na lousa e pediu aos alunos para discutirem e escolherem aquela com afirmações precisas sobre a demonstração. Os alunos escolheram, corretamente, as afirmações contidas em:

Uma atividade interessante para trabalhar os conceitos relacionados ao movimento dos corpos é a utilização de um carrinho movido ao ar expelido por um balão de gás, como mostrado na ilustração a seguir.

(https://roboticacriativa.blogspot.com/2018/12/carrinho-movido-balao.html)

Acompanhando o movimento do carrinho, de preferência em linha reta, verifica-se que, mesmo após a bexiga esvaziar, o carrinho continua em movimento durante um certo tempo, até que a ação de uma força contrária acaba por freá-lo.

A situação descrita no texto está relacionada corretamente ao seguinte conceito de Física:

A fim de entender o movimento planetário, ___________________, renomado físico, se fundamentou no modelo heliocêntrico de ___________________ para basear seus estudos. Analisando, então, o movimento dos planetas, ele apresentou uma explicação, na qual mostrava que esse movimento era baseado em uma atração entre os corpos, nesse caso, entre os planetas, que ficou conhecida como ___________________ .

As lacunas devem ser preenchidas, correta e respectivamente, por

Em 2002, um mecânico da cidade mineira de Uberaba (MG) teve uma ideia para economizar o consumo de energia elétrica e iluminar a própria casa num dia de sol. Para isso, ele utilizou garrafas plásticas PET com água e cloro, conforme ilustram as figuras. Cada garrafa foi fixada ao telhado de sua casa em um buraco com diâmetro igual ao da garrafa, muito maior que o comprimento de onda da luz. Nos últimos dois anos, sua ideia já alcançou diversas partes do mundo e deve atingir a marca de 1 milhão de casas utilizando a “luz engarrafada”.

ZOBEL, G. Brasileiro inventor de “luz engarrafada” tem ideia espalhada pelo mundo. Disponível em: www.bbc.com. Acesso em: 23 jun. 2022 (adaptado).

Que fenômeno óptico explica o funcionamento da “luz engarrafada”?

O sinal sonoro oriundo da queda de um grande bloco de gelo de uma geleira é detectado por dois dispositivos situados em um barco, sendo que o detector A está imerso em água e o B, na proa da embarcação. Sabe-se que a velocidade do som na água é de 1 540 sm​ e no ar é de 340 sm​.

Os gráficos indicam, em tempo real, o sinal sonoro detectado pelos dois dispositivos, os quais foram ligados simultaneamente em um instante anterior à queda do bloco de gelo. Ao comparar pontos correspondentes desse sinal em cada dispositivo, é possível obter informações sobre a onda sonora.

A distância L, em metro, entre o barco e a geleira é mais próxima de

Afim de classificar as melhores rotas em um aplicativo de trânsito, um pesquisador propõe um modelo com base em circuitos elétricos. Nesse modelo, a corrente representa o número de carros que passam por um ponto da pista no intervalo de 1 s. A diferença de potencial (d.d.p.) corresponde à quantidade de energia por carro necessária para o deslocamento de 1 m. De forma análoga à lei de Ohm, cada via é classificada pela sua resistência, sendo a de maior resistência a mais congestionada. O aplicativo mostra as rotas em ordem crescente, ou seja, da rota de menor para a de maior resistência.

Como teste para o sistema, são utilizadas três possíveis vias para uma viagem de A até B, com os valores de d.d.p. e corrente conforme a tabela.

Nesse teste, a ordenação das rotas indicadas pelo aplicativo será:

Uma lanterna funciona com três pilhas de resistência interna igual a 0,5 Ω cada, ligadas em série. Quando posicionadas corretamente, devem acender a lâmpada incandescente de especificações 4,5 W e 4,5 V. Cada pilha na posição correta gera uma f.e.m. (força eletromotriz) de 1,5 V. Uma pessoa, ao trocar as pilhas da lanterna, comete o equívoco de inverter a posição de uma das pilhas. Considere que as pilhas mantêm contato independentemente da posição.

Com esse equívoco, qual é a intensidade de corrente que passa pela lâmpada ao se ligar a lanterna?

O manual de uma ducha elétrica informa que seus três níveis de aquecimento (morno, quente e superquente) apresentam as seguintes variações de temperatura da água em função de sua vazão:

Utiliza-se um disjuntor para proteger o circuito dessa ducha contra sobrecargas elétricas em qualquer nível de aquecimento. Por padrão, o disjuntor é especificado pela corrente nominal igual ao múltiplo de 5 A imediatamente superior à corrente máxima do circuito. Considere que a ducha deve ser ligada em 220 V e que toda a energia é dissipada através da resistência do chuveiro e convertida em energia térmica transferida para a água, que apresenta calor específico de 4,2 (g ºCJ​) e densidade de 1 000 Lg​ .

O disjuntor adequado para a proteção dessa ducha é especificado por:

A variação da incidência de radiação solar sobre a superfície da Terra resulta em uma variação de temperatura ao longo de um dia denominada amplitude térmica. Edificações e pavimentações realizadas nas áreas urbanas contribuem para alterar as amplitudes térmicas dessas regiões, em comparação com regiões que mantêm suas características naturais, com presença de vegetação e água, já que o calor específico do concreto é inferior ao da água. Assim, parte da avaliação do impacto ambiental que a presença de concreto proporciona às áreas urbanas consiste em considerar a substituição da área concretada por um mesmo volume de água e comparar as variações de temperatura devido à absorção da radiação solar nas duas situações (concretada e alagada). Desprezando os efeitos da evaporação e considerando que toda a radiação é absorvida, essa avaliação pode ser realizada com os seguintes dados:

ROMERO, M. A. B. et al. Mudanças climáticas e ilhas de calor urbanas. Brasília: UnB; ETB, 2019 (adaptado).

A razão entre as variações de temperatura nas áreas concretada e alagada é mais próxima de

Um pai faz um balanço utilizando dois segmentos paralelos e iguais da mesma corda para fixar uma tábua a uma barra horizontal. Por segurança, opta por um tipo de corda cuja tensão de ruptura seja 25% superior à tensão máxima calculada nas seguintes condições:

• O ângulo máximo atingido pelo balanço em relação à vertical é igual a 90°;

• Os filhos utilizarão o balanço até que tenham uma massa de 24 kg.

Além disso, ele aproxima o movimento do balanço para o movimento circular uniforme, considera que a aceleração da gravidade é igual a 10 s2m​ e despreza forças dissipativas.

Qual é a tensão de ruptura da corda escolhida?

O eixo de rotação da Terra apresenta uma inclinação em relação ao plano de sua órbita em torno do Sol, interferindo na duração do dia e da noite ao longo do ano.

Uma pessoa instala em sua residência uma placa fotovoltaica, que transforma energia solar em elétrica. Ela monitora a energia total produzida por essa placa em 4 dias do ano, ensolarados e sem nuvens, e lança os resultados no gráfico.

Disponível em: www.fisica.ufpr.br. Acesso em: 27 maio 2022 (adaptado).

Próximo a que região se situa a residência onde as placas foram instaladas?

Tribologia é o estudo da interação entre duas superfícies em contato, como desgaste e atrito, sendo de extrema importância na avaliação de diferentes produtos e de bens de consumo em geral. Para testar a conformidade de uma muleta, realiza-se um ensaio tribológico, pressionando-a verticalmente contra o piso com uma força F , conforme ilustra a imagem, em que CM representa o centro de massa da muleta.

Mantendo-se a força F paralela à muleta, varia-se lentamente o ângulo entre a muleta e a vertical, até o máximo ângulo imediatamente anterior ao de escorregamento, denominado ângulo crítico. Esse ângulo também pode ser calculado a partir da identificação dos pontos de aplicação, da direção e do sentido das forças peso (P), normal (N) e de atrito estático (f​_e).

O esquema que representa corretamente todas as forças que atuam sobre a muleta quando ela atinge o ângulo crítico é:

Levando em consideração os conceitos básicos da física, assinale a opção correta.

Considere um objeto que é solto a partir do repouso nas proximidades da superfície da Terra e também está sujeito à força de resistência do ar, que é uma força que cresce com a velocidade do objeto até se igualar à força peso. Desprezando qualquer outro efeito sobre o objeto em queda, é correto afirmar que:

Um pedestre pretende atravessar uma avenida. Na iminência de iniciar a travessia, ele olha para a direita e vê um carro com a parte dianteira a 100 m de distância e velocidade de 25 m/s vindo pela faixa da esquerda. Desprezando a distância entre a lateral do veículo e o meio fio da calçada onde se encontra o pedestre, qual a velocidade mínima de travessia do pedestre para que ele não seja atropelado? Dado: largura do carro: 1,20 m.

Considere um flutuante em forma de paralelepípedo como o da figura abaixo, feito de material com densidade 7,0x10³ kg/m³ e dimensões indicadas na figura. No interior desse flutuante há uma cavidade com ar e volume V_cav que o permite flutuar. Qual deve ser a razão entre O volume da cavidade e o volume total do flutuante para que ele flutue com metade do volume imerso? Despreze o peso do ar.

Dados: gravidade = g e densidade da água 1,0x10³ kg/m³.