UFRGS - 2016 - Questão 14

Uma máquina térmica, representada na figura abaixo, opera na sua máxima eficiência, extraindo calor de um reservatório em temperatura T_q = 527 °C, e liberando calor para um reservatório em temperatura T_f = 327 °C

Para realizar um trabalho (W) de  600 J, o calor absorvido deve ser de

(A) 2400 J. 

(B) 1800 J. 

(C) 1581 J. 

(D) 967 J. 

(E) 800 J.

A eficiência termodinâmica em termos das temperaturas da fonte quente e da fonte fria é dada por:

e em termos do trabalho realizado pela máquina térmica e o calor absorvido da fonte quente,
As temperaturas devem estar na escala Kelvin, assim:

T_q = 527 °C + 273 = 800 K

T_f = 327 °C + 273 = 600 K

Por outro lado, a eficiência em termos do trabalho e do calor da fonte quente:

Resposta, item (A).

UFRGS - 2016 - Questão 11

Considere dois motores, um refrigerado com água e outro com ar. No processo de resfriamento desses motores, os calores trocados com as respectivas substâncias refrigeradoras, Q_ag e Q_ar, são iguais. Considere ainda que os dois motores sofrem a mesma variação de temperatura no processo de resfriamento, e que o quociente entre os calores específicos da água, c_ag, e do ar, c_ar, são tais que c_ag/c_ar = 4. Qual é o valor do quociente m_ar/m_ag entre as massas de ar, m_ar, e de água, m_ag, utilizadas no processo?

(A) ¼.
(B) ½.
(C) 1.
(D) 2.
(E) 4.
Resolução:

Como há variação de temperatura, o calor trocado se trata de calor sensível. Assim:

Para o caso específico em que os calores trocados são apenas entre as substâncias refrigeradoras, então

Como a variação de temperatura é a mesma para as duas substâncias

Resposta: ítem (E).

UFRGS - 2016 - Questão 09

   Na figura abaixo, está representada a trajetória de um projétil lançado no campo gravitacional terrestre, com inclinação φ em relação ao solo. A velocidade de lançamento é v₀ = v_0x + v_0y, onde v_0x e v_0y são, respectivamente, as componentes horizontal e vertical da velocidade v₀.

   Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.

   Considerando a energia potencial gravitacional igual a zero no solo e desprezando a resistência do ar, as energias cinética e potencial do projétil, no ponto mais alto da trajetória, valem, respectivamente, ........ e ........ .

(A) zero – mv₀ 2 /2
(B) zero – mv_0x 2 /2
(C) mv₀ 2 /2 – mv_0y 2 /2
(D) mv_0x 2 /2 – mv_0y 2 /2
(E) mv_0y 2 /2 – mv_0x 2 /2

   Resolução:
   No ponto mais alto a componente vertical da velocidade se anula, pois é quando o movimento vertical pára de subir para cair, assim, o projétil só apresenta componente horizontal da velocidade, logo a energia cinética no ponto mais alto é

   Também no ponto mais alto temos a energia potencial gravitacional máxima e como a energia é conservada a energia mecânica total  no ponto mais alto é igual a energia mecânica total no início do movimento, assim

Resposta: item (D).

UFRGS - 2016 - Questão 13

Nos gráficos I e II abaixo, p representa a pressão a que certa massa de gás ideal está sujeita, T a sua temperatura e V o volume por ela ocupado.

Escolha a alternativa que identifica de forma  ma máquina térmica, representada na figura. E correta as transformações sofridas por esse gás, representadas, respectivamente, em I e II.
(A) Isobárica e isocórica.
(B) Isotérmica e isocórica.
(C) Isotérmica e isobárica.
(D) Isocórica e isobárica.
(E) Isocórica e isotérmica.

Resolução:
Pela lei geral dos gases:

Vemos que isolando tanto a pressão, quanto o volume chegaremos a uma função afim, que dá uma reta como gráfico.
Se isolarmos a pressão, teremos p em função de T, assim para que a equação seja uma função afim, então o volume deverá ser uma constante, assim o gráfico I é do tipo p versus T, significando que o volume é constante.é uma transformação isocórica.
Raciocínio análogo pode ser feito isolando o volume na equação geral e como o gráfico II é de v versus T, então trata-se de uma transformação à pressão constante.
Resposta: ítem (D)

UFRGS - 2016 - Questão 07

 Uma partícula de massa m e velocidade horizontal v_i colide elasticamente com uma barra vertical de massa M que pode girar livremente, no plano da página, em torno de seu ponto de suspensão. A figura (i) abaixo representa a situação antes da colisão. Após a colisão, o centro de massa da barra sobe uma altura h e a partícula retorna com velocidade v_f, de módulo igual a v_i /2, conforme representa a figura (ii) abaixo

O módulo do impulso recebido pela partícula é
(A) 1,5 m.v_i² /M.
(B) 0,5 m.v_i² .
(C) 1,5 m.v_i².
(D) 0,5 m.v_i.
(E) 1,5 m.v_i .
   Resolução:
   Impulso é a variação da quantidade de movimento.
   Para o projétil, ela foi da seguinte forma:

A velocidade é uma grandeza vetorial, assim, se na ida ela tem velocidade positiva, no retorno ela tem velocidade negativa, então vale que:

Em módulo é:

item (E)