Questionário - Física 2 2021 1

Questão 2\nCorreto\nAtingiu 1,00 de 1,00\n✎ Marcar questão\nEm um plasma (gás ionizado) pode-se considerar que íons e elétrons como duas espécies de gás separados. Com um instrumento mediu-se que a velocidade RMS dos íons era de 4,6\nkm/s\ne dos elétrons era de 165\nkm/s\n. Considerando que os íons são de Argônio (M = 40\ng/mol\n) e que a massa molar do elétron é de\n5,48 \u00d7 10^{-4}g/mol\n, calcule a razão entre a temperatura dos íons e dos elétrons.\nResposta:\n56,7 ✔\nA resposta correta é: 56,7 Questão 3\nCorreto\nAtingiu 1,00 de 1,00\n✎ Marcar questão\nCalcule a energia cinética translacional aleatória total de 5,4 L de hidrogênio gasoso (massa molar igual a 2,016 g/mol), com uma pressão de 282536,35 Pa e a uma temperatura de 480,8 K. Se o tanque que contém o gás é colocado em um avião viajando a uma velocidade de 300,0 m/s, qual é a porcentagem de aumento da energia cinética total do gás?\nResposta:\n1,52 ✔\nA resposta correta é: 1,51 Questão 1\nIncorreto\nAtingiu 0,00 de 1,00\n✎ Marcar questão\nCalcule a pressão, em unidades de kPa, de 2 moles de um gás de van der Waals com constantes a = 0,343 Jm3/mol2 e b = 4,50.10−5 Jm3/mol, ocupando um volume de 28,7 litros à temperatura de 281 K.\nDado: R = 8.314 J/mol.K.\nResposta:\n92,4 ✗\nA resposta correta é: 162 Questão 4 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Um automóvel possui motor com 8 cilindros. No início do tempo da compressão, um dos cilindros contém 346,4 cm³ de ar sob pressão de uma atmosfera (1,01 * 10⁵ Pa) e temperatura igual a 29,8 °C. No final do tempo de compressão, o ar foi reduzido até um volume igual a 54,9 cm³ e a pressão manométrica cresceu em 3,7 * 10⁶ Pa. Calcule a temperatura final (em kelvins). Resposta: 1806 A resposta correta é: 1806 Questão 5 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Um tubo de mergulho "vazio" tem 11 L de ar a 1 atm (1.013 * 10⁵ Pa) e está a 24 °C. Quando o tubo é enchido pelo compressor, a temperatura se eleva a 41 °C e a pressão de gauge é 2,04 * 10⁷ Pa. Qual foi a massa de ar, em kg, injetada no tubo? Para este problema, considere o ar como um gás ideal com massa molar 0,0288 kg/mol. O volume do tubo pode ser considerado constante. A constante dos gases ideais é R = 8.314 J/mol.K. Resposta: 2,46 A resposta correta é: 2,46 Questão 6 Incorreto Atingiu 0,00 de 1,00 Marcar questão Dentre dois recipientes idênticos, um contém o gás A e o outro, o gás B. As massas das moléculas desses gases são m_A = 2,71 * 10⁻²⁷ kg e m_B = 6,50 * 10⁻²⁶ kg. Ambos os gases estão à mesma pressão e a 9,2 °C. Você deseja elevar a temperatura de apenas um desses recipientes, de modo que ambos os gases tenham a mesma velocidade quadrática média. Em que temperatura (°C) você irá atingir o seu objetivo? (OBS: para a conversão entre graus °C e K use T_k = T_c + 273) Resposta: 4038 A resposta correta é: 6496 Questão 7 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Durante uma expedição, o capitão Kirk e seu fiel companheiro Spock, encontraram uma vila de uma espécie que afirmava possuir um material que independente da temperatura que ele era exposto ele permanecia sempre a 12°C. Intrigado com o material extraordinário e com sua curiosidade científica implacável, Spock recolheu uma amostra de 789,9 g do material para estudar. Em um ambiente controlado ele aplicou um pulso de plasma de 100,5 kJ e conseguiu detectar com alguns instrumentos da USS Enterprise uma variação de 1,5 ⋅ 10⁻⁷ K . Compreendendo melhor a situação Spock concluiu que o material possuía apenas um enorme calor específico. Qual o calor específico do material em J/kg°C? Divida seu resultado por 10¹⁰ . Resposta: 84,8 Aviso! Questão 8 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Você aquece 1,0 kg de água (calor específico cₕ₂ₒ = 4190 J/kg.K) a volume constante de 1,0 L de 20 °C até 30 °C em uma chaleira. Usando-se a mesma quantidade de calor, uma certa massa de ar sofreria a mesma variação de temperatura. Que volume (em m³) esse ar ocuparia a 10,1 °C e a uma pressão de 1,0 atm? Suponha, de modo simplificado, que o ar seja totalmente constituído por N₂ (calor específico cₙ₂ = 741 J/kg.K). Resposta: 4,69 A resposta correta é: 4,69 Questão 9 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Um recipiente cilíndrico vazio de 1,5 m de comprimento e 95 cm de diâmetro deve ser cheio com oxigênio puro a 21,0 °C para abastecer uma estação espacial. Para armazenar a máxima quantidade possível de gás, a pressão absoluta do oxigênio deve ser 21,0 atm. A massa molar do oxigênio é 32,0 g/mol. Quantos quilogramas de oxigênio cabem nesse recipiente? Considere π = 3,14 e R = 8,314 J/mol.K . Resposta: 29,6 A resposta correta é: 29,6 Questão 10 Incorreto Atingiu 0,00 de 1,00 Marcar questão Calcule a velocidade mais provável das moléculas de um gás ideal cuja massa molar é de 4,0 g/mol, à temperatura de 21 °C. Dados: R = 8,314 J/mol.K, k = \(1.38 \times 10^{-23} \) J/K, \(N_A = 6.022 \times 10^{23} \) partículas por mol. Resposta: 349 A resposta correta é: 1105 Questão 1 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Um gás ideal pode passar do estado inicial com 1,7 litros e 9,3 atm para o estado final com 5,5 litros, por meio de dois processos diferentes, como exibido na figura.. No processo 1, o gás parte de i para f a temperatura permanece constante. No processo 2, ocorre duas etapas primeiro o volume permanece constante e em seguida, a pressão permanece constante. Qual é a razão entre o trabalho realizado pelo gás no processo 1 e 2? Resposta: 1,7 A resposta correta é: 1,70 Questão 2 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão A figura representa uma maquina térmica que opera com 0,4 mol de um gás monoatômico ideal. O sistema recebe calor da fonte quente na fase b → c e transmite à fonte fria nas fases c → a → b. Sabendo que a transformação a → b é isotérmica, considere a constante universal dos gases ideais dada por 8.31 J/mol.K. DETERMINE, em kelvins, a temperatura máxima que o gás atinge durante o ciclo. Resposta: 1203,37 Aviso! Questão 3 Incorreto Atingiu 0,00 de 1,00 Marcar questão 5 moles de um gás ideal monoatômico expandem à pressão constante de 1,75 atm; o volume do gás vai de 32 a 53 litros. Qual é a variação de energia interna do gás, em kJ. Dados: R = 8.314 J/mol.K; para um gás ideal monoatômico, Cv = 12,47 J/mol.K e Cp = 20,78 J/mol.K. Resposta: 5588,72 A resposta correta é: 5,58 Questão 4 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Quanto trabalho, em unidades do SI, é realizado por 1,6 moles de um gás ideal que se expande de 0,33 a 0,85 litros à temperatura constante de 23 °C? Dado: R = 8.314 J/mol.K. Resposta: 3727,34 A resposta correta é: 3725 Questão 5 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Uma bolha de 6,0 mols de hélio está submersa a uma certa profundidade em água líquida quando a água (e portanto o hélio) sofre um aumento de temperatura de ΔT de 20,2 °C a pressão constante e, como consequência, a bolha se expande. Sabendo que o hélio é um gás monoatômico ideal cujo calor específico molar a volume constante vale 3R/2, considere a constante ideal dos gases dada por 8,31 J/mol.K. Dica: se precisar use Cp = Cv + R . DETERMINE em joules, o trabalho realizado pelo hélio durante o aumento de temperatura. Resposta: 1007,172 A resposta correta é: 1007 Questão 6 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Num processo de tipo não especificado, 5 moles de um gás ideal monoatômico inicialmente a 131 °C se expandem realizando 8,8 kJ de trabalho e absorvendo 3,2 kJ de calor. Qual é a temperatura final do gás em °C? R = 8.314 J/mol.K Resposta: 41,19 A resposta correta é: 41 Questão 7 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Supondo que a eficiência da conversão de energia em trabalho durante exercícios físicos seja de 20%, quantas kilocalorias são consumidas pelo exercício de subir 119 metros (aproximadamente 40 andares) de escada por uma pessoa de massa 84 kg? Dados: 4186 J = 1 kcal = 1 caloria alimentar; g = 9.8m/s². Resposta: 117,01 A resposta correta é: 117 Questão 8 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Um determinado mecanismo realiza 463 J de trabalho sobre 0,249 mol de um gás ideal para comprimí-lo à temperatura constante de 22 °C. Se a pressão final é de 2,20 atm, qual era a pressão inicial em atm? Dado: R = 8.314 J/mol.K Resposta: 1,0312 A resposta correta é: 1,03 Questão 9 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão A figura representa o processo termodinâmico pelo qual certo gás monoatômico ideal vai do estado a ( p_a = 1,8 \times 10^4 Pa, v_a = 1,3 \times 10^{-4} m^3 ) para o estado b ( p_b = 7,4 \times 10^4 Pa, v_b = 6,3 \times 10^{-4} m^3 ). DETERMINE, em joules, o trabalho realizado pelo gás do ponto a ao ponto b. Resposta: 23 A resposta correta é: 23,00 Questão 10 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Um gás ideal pode passar do estado inicial com 1,7 litros e 9,3 atm para o estado final com 5,5 litros, por meio de dois processos diferentes, como exibido na figura. No processo 1, o gás parte de i para f a temperatura permanece constante. No processo 2, ocorre duas etapas primeiro o volume permanece constante e em seguida, a pressão permanece constante. Qual é a razão entre o trabalho realizado pelo gás no processo 1 e 2? Resposta: 1,7 A resposta correta é: 1,70 Questão 1 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Certo refrigerador opera com 50% da eficiência de um refrigerador de Carnot. A cada ciclo ele retira um calor QF da fonte fria, cuja temperatura absoluta é TF, e libera um calor QQ na fonte quente, cuja temperatura absoluta é TQ. A expressão que melhor descreve a quantidade de calor transferida à fonte quente por ciclo é: Escolha uma opção: a. |QQ| = \(\frac{2TQ}{TF}\)|QF| b. |QQ| = \(\frac{TF}{TQ}\)|QF| c. |QQ| = \(\frac{TQ}{TF+TQ}\)|QF| d. |QQ| = \(\frac{TQ+TF}{TF}\)|QF| e. |QQ| = \(\frac{2TQ-TF}{TF}\)|QF| Questão 2 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Um certo motor, usando um combustível não especificado com calor de combustão igual a 62 kJ/g, absorve 9,6 kJ de calor e entrega 2,7 kJ de trabalho por ciclo, executando 27 ciclos por segundo. Qual é a potência de saída deste motor, em kW? Resposta: 73 A resposta correta é: 73 Questão 3 Incorreto Atingiu 0,00 de 1,00 Marcar questão Para uma máquina de gelo operando no ciclo de Carnot num ambiente a 25 °C, calcule quanto calor, em MJ (megajoules), será dispensado no ambiente ao transformar 88 kg de água (líquida) a 0 °C em gelo a 0 °C. Calor latente de fusão da água: 334 kJ/kg. Resposta: 21,7 A resposta correta é: 32,1 Questão 4 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Uma máquina de Carnot com eficiência de 0,593 e temperatura do reservatório quente de 825 K dispensa 3,36 kJ por ciclo. Qual é o trabalho realizado por ciclo, em kJ? Resposta: 4,90 A resposta correta é: 4,90 Questão 5 Parcialmente correto Atingiu 0,67 de 1,00 Marcar questão A segunda lei da termodinâmica é fundamental no entendimento das máquinas térmicas. Um exemplo são as bombas de calor, máquinas que consomem trabalho mecânico para retirar calor da fonte fria e transferir para fonte quente, com o objetivo de maximizar a quantidade de calor transferido à fonte quente e minimizar o consumo de trabalho. Outro exemplo são os motores, que podem ser analisados com idealizacoes como o ciclo Otto usado para explicar o funcionamento dos motores a gasolina, e o ciclo de Carnot que é a máquina ideal de rendimento máximo. Com base nesses conceitos julgue os itens a seguir e os classifique em verdadeiro ou falso. Se utilizarmos uma bomba de calor para aquecer uma piscina, a energia térmica transmitida à água poderá ser maior que a energia elétrica consumida pela bomba. F O ciclo Otto é uma idealização de motores no qual a expansão é tão rápida que pode ser considerada isotérmica. F Um motor que obedeça ao ciclo no gráfico a seguir estará produzindo trabalho com eficiência menor que a máxima permitida pelas leis da termodinâmica. F Questão 6 Incorreto Atingiu 0,00 de 1,00 Marcar questão Uma máquina de Carnot tem eficiência de 53% e produz 27,6 kJ de trabalho por ciclo. Supondo que ela dispense calor à temperatura ambiente de 24 ºC, qual deve ser a temperatura da fonte de calor, em ºC? Resposta: 351,1 A resposta correta é: 358,9 Questão 7 Incorreto Atingiu 0,00 de 1,00 Marcar questão O aparelho de ar condicionado de uma sala tem coeficiente de desempenho 2,4 num dia quente e usa 778 W de energia elétrica. Quanto calor, em kJ, é retirado da sala ao longo de 6 minutos? Resposta: 1089,28 A resposta correta é: 672 Questão 8 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Um certo motor, usando um combustível não especificado com calor de combustão igual a 47 kJ/g, absorve 10,9 kJ de calor e entrega 1,9 kJ de trabalho por ciclo, executando 28 ciclos por segundo. Qual é o consumo de gasolina nessas condições, em gramas por segundo? Resposta: 6,4 A resposta correta é: 6,49 Questão 9 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão Na figura abaixo está representado o ciclo de Carnot para uma máquina térmica onde T_h e T_c são as temperaturas das fontes quente e fria respectivamente, Q_h e Q_h são os calores trocados com as fontes quente e fria respectivamente e W é o trabalho realizado pela máquina a cada ciclo. Neste caso, considerando V_A , V_B , V_C e V_D os volumes correspondentes aos pontos A, B, C e D, respectivamente, indique entre as alternativas abaixo a que melhor representa a razão Q_c/Q_h entre o calor cedido para a fonte fria e o calor absorvido da fonte quente. Escolha uma opção: a. \(\frac{Q_c}{Q_h} = -\left(\frac{T_c}{T_h}\right) \frac{\ln(V_CV_D)}{\ln(V_BV_A)}\) b. \(\frac{Q_c}{Q_h} = -\left(\frac{T_h}{T_c}\right) \frac{\ln\left(\frac{V_c}{V_D}\right)}{\ln\left(\frac{V_B}{V_A}\right)}\) c. \(\frac{Q_c}{Q_h} = -(T_C T_h) \frac{\ln(V_CV_D)}{\ln(V_BV_A)}\) d. \(\frac{Q_c}{Q_h} = -\left(\frac{T_c}{T_h}\right) \frac{\ln\left(\frac{V_c}{V_D}\right)}{\ln\left(\frac{V_B}{V_A}\right)}\) A resposta correta é: \(\frac{Q_c}{Q_h} = -\left(\frac{T_c}{T_h}\right) \frac{\ln\left(\frac{V_c}{V_D}\right)}{\ln\left(\frac{V_B}{V_A}\right)}\) Questão 10 Correto Atingiu 1,00 de 1,00 Marcar questão A figura abaixo representa uma máquina térmica que recebe calor Qq da fonte que quente que está à temperatura absoluta Tq . A máquina produz trabalho W e transmite calor Qf à fonte fria, que está à temperatura absoluta Tf . Pode-se afirmar que: Reservatório quente à temperatura QH Reservatório frio à temperatura Escolha uma opção: a. |W| > |Qf| b. |W| < |Qf| c. |Qq|/Tq ≥ |Qf|/Tf d. |Qq| = |W| e. |Qq|/Tq ≤ |Qf|/Tf