Questões de Concurso

Um sistema, isolado termicamente da vizinhança, é formado por dois recipientes acoplados termicamente por meio de uma barra de cobre cilíndrica. Um dos recipientes contém água fervente a 100 o C, e o outro, nitrogênio líquido a -196 º C.

A quantidade de calor, em kJ, que atravessa a barra de cobre em 10,0 minutos é, aproximadamente,

Dados

Comprimento da barra: 80,0 cm

Área da seção transversal da barra: 4,00 cm²

Condutividade térmica do cobre: 400 W.m^-1.K^-1

Em um galpão, 100 lâmpadas incandescentes de 60 W ficam ligadas 8 horas por dia, todos os dias. Se todas forem substituídas por lâmpadas de led de 9,0 W, a economia na conta de energia elétrica, em reais, em um período de 30 dias, será de, aproximadamente, 

Dado

1,0 kWh custa R$ 0,80

Em um experimento em que foi utilizado um tanque de ondas com água, são geradas ondas planas, como mostra a Figura abaixo.

O lado esquerdo do tanque tem uma profundidade, e o lado direito, tem outra. A velocidade de propagação da onda no lado esquerdo é de 10,0 cm.s^-1.

Então, a velocidade V da onda no lado direito do tanque vale, em cm.s^-1, aproximadamente,

Um balão, completamente cheio de ar, encontra-se em equilíbrio, preso no fundo de um tanque com óleo, por meio de uma corda ideal de densidade desprezível, como mostra a Figura a seguir.

A força de tração na corda, em kN, vale, aproximadamente,

Dados

Densidade do óleo: 800 kg.m^-3

Densidade do balão com ar: 120 kg.m^-3

Peso do balão com ar: 300 N 

Um sistema mecânico composto por duas massas, polia e corda ideais, como mostra a Figura, deve ser montado em um laboratório. O sistema será abandonado da posição mostrada.

O técnico do laboratório fez uma pesquisa de mercado e encontrou cinco opções de corda listadas no Quadro abaixo.

A corda que apresenta o menor preço e que possui tração máxima superior à experimentada pela que está no sistema, em movimento, é a corda de número

Dados

aceleração da gravidade = 10,0 m.s^-2

Massa 1 = 120 kg

Massa 2 = 80,0 kg

Uma gangorra, que usa em um dos lados uma mola de constante elástica K, encontra-se em equilíbrio, como mostra a Figura 1. Uma carga de 40,0 kg é colocada do outro lado da gangorra, e o sistema encontra uma nova posição de equilíbrio, mostrado na Figura 2.

  

Desprezando a massa da gangorra, o valor aproximado da constante elástica K, em kN/m, é

Dado aceleração da gravidade = 10,0 m.s^-2

Um dispositivo projetado para elevar uma carga sobre uma rampa é mostrado na Figura. Considere as cordas e polias ideais.

Durante a operação, a aceleração da carga é, em módulo, 2,50 m.s^-2. Nessas condições, o coeficiente de atrito cinético entre a carga e a rampa vale, aproximadamente,

Dados

Aceleração da gravidade = 10,0 m.s^-2

Massa da Carga = 2,00 kg

Massa do Peso 1 = 4,00 kg

Massa do Peso 2 = 10,0 kg

sen(37,0º) = 0,600

cos(37,0º) = 0,800

Potência é uma medida da energia liberada, ou absorvida, na unidade do tempo.

A unidade de potência no Sistema Internacional de Unidades é

As unidades fundamentais para o módulo de Young e a tensão trativa no Sistema Internacional de Unidades são:

O alumínio apresenta um coeficiente de dilatação linear de 23 x 10^-6 K^-1 . Um fio condutor elétrico de alumínio tinha 20 m a 25°C e, com a passagem de corrente, o fio chegou à temperatura de 75°C.

Qual foi a variação de comprimento do fio de alumínio, em mm?

Uma seringa, na posição vertical, tampada, contém 200 cm³ de ar em equilíbrio térmico com a vizinhança e pressão inicial de 1,0 x 10⁵ Pa. A área da seção transversal da seringa é de 15,0 cm², e seu êmbolo pode movimentar-se livremente. Uma massa de 3,00 kg é pendurada no êmbolo de forma que ele atinge a posição final de equilíbrio com temperatura igual à inicial, como mostra a Figura a seguir.


Considerando-se o ar um gás ideal que não vaza da seringa, a distância d entre as posições inicial e final do êmbolo da seringa, em cm, vale, aproximadamente:
Dados Aceleração da gravidade = 10,0 m.s^-2 Pressão atmosférica = 1,00 x 10⁵ N.m²

Um calorímetro de capacidade térmica igual a 10,0 cal.°C^-1 é utilizado para determinar o calor específico de uma substância líquida. 200 g de líquido são aquecidos, colocados no calorímetro, e os dois entram em equilíbrio térmico a 40,0°C. Em seguida, são adicionados 50,0 g de gelo a -10,0°C. Após um tempo, o sistema entra em equilíbrio térmico novamente a 10,0°C.
Considerando-se desprezíveis as trocas de calor entre o interior do calorímetro e a vizinhança, o valor do calor específico da substância líquida, em cal.g^-1.°C^-1 , é, aproximadamente:
Dado Calor específico do gelo = 0,500 cal.g^-1.°C^-1 Calor específico da água = 1,00 cal.g^-1.°C^-1 Calor latente de fusão da água = 80,0 cal.g^-1

Além do Sistema Internacional de Unidades (SI), existem outros sistemas adotados ao redor do mundo. Se um cientista chinês desejar enviar uma tabela de densidades para um colega brasileiro, ele utiliza a Tabela abaixo para converter seus dados do sistema de unidades chinês para o SI.


De acordo com essa Tabela, a densidade de 1,00 jīn. lí^-3, expressa no Sistema Internacional de unidades, vale

Um copo de alumínio está totalmente cheio com 500 mL de um líquido, e ambos estão a 25,0 °C. O sistema é aquecido lentamente até que líquido e copo cheguem ao equilíbrio térmico a 55,0 °C. Verifica-se, ao final do processo, que 1,50 mL do líquido transbordaram do copo.
O coeficiente de dilatação volumétrico do líquido, em °C^-1, vale, aproximadamente,
Dado coeficiente de dilatação volumétrica do alumínio = 7,50 x 10^-5 °C^-1

Admita dois tanques cilíndricos distintos e separados. A área da seção transversal de cada tanque é constante, tal que o diâmetro da seção transversal do primeiro tanque é igual a d₁ = 1 m, e o do segundo, d₂ = 2 m. Cada um deles armazena, independentemente, 10 m³ de água (massa específica 1.000 kg/m³). A parte superior de cada tanque está aberta à atmosfera, e a pressão absoluta no fundo de cada um será chamada, respectivamente, de P₁ e P₂.
Calculadas essas pressões, a diferença entre elas, P₁ – P₂, é dada por:
Dado para g = 10 m/s²

A pressão atmosférica, na condição padrão ao nível do mar, em unidade SI, é dada por:

Um tanque de um enorme aquário tem a forma apresentada na Figura abaixo. A superfície superior do aquário no lado esquerdo é aberta e está à pressão atmosférica; o lado direito é fechado. A altura da água é de 5 m. Há dois objetos dentro do tanque. O primeiro está a uma altura de 2 m do fundo do aquário, e o segundo, a uma altura de 1 m do fundo do aquário.

A diferença de pressão entre os pontos ocupados pelos dois objetos, Δp = p₁ – p₂, vale, em atm, 
Dado Aceleração da gravidade = 10 m/s² Densidade da água = 1 g/cm³ 1 atm = 1,01 x 10⁵ N/m²

Em um laboratório, uma determinada quantidade de gás hélio é colocada em um tanque provido de sensores de volume, temperatura e pressão. Por meio de um êmbolo, o volume do gás hélio, considerado ideal, pode ser alterado sem que haja vazamentos. A temperatura do gás também pode ser ajustada. O sistema foi ajustado para quatro estados de equilíbrio termodinâmico, e os resultados das medições de pressão e volume foram registrados no gráfico mostrado na Figura abaixo.

A razão T₁/T₃ entre as temperaturas dos estados 1 e 3 é, aproximadamente,

Em um experimento, é fornecido calor a uma substância, inicialmente no estado sólido, que promove seu aquecimento e mudança de estado físico. O calor de vaporização da substância vale 200 cal.g^-1. O gráfico do calor recebido em função da temperatura da substância é mostrado na Figura abaixo.


O calor específico dessa substância no estado líquido, em cal.g^-1.°C^-1, é, aproximadamente,

Dois tanques fechados de volumes V e 4V estão conectados por meio de um tubo de volume desprezível provido de uma válvula T, inicialmente fechada, como mostra a Figura abaixo.

Inicialmente, o tanque 1 contém 1,40 mol de ar a 1,50 atm, o tanque 2 contém 0,700 mol de ar, e todo o sistema está em equilíbrio térmico com a vizinhança. Considere o ar um gás ideal. A válvula então é aberta. Após um tempo, o sistema atinge novamente a temperatura inicial.
Nessa situação final, a pressão no tanque 1, em atm, será, aproximadamente, de