segunda-feira, 22 de julho de 2024

UFRGS - 2023 - Questão 23

Determinado gás sofre as transformações indicadas nos ciclos abaixo, efetuados no sentido horário. Nos gráficos, p designa pressão e V designa volume. As figuras estão na mesma escala.


Seja W o trabalho total, efetivo, realizado pelo gás ao longo de um ciclo, isto é, todo o trabalho realizado pelo gás sobre a vizinhança, descontado todo o trabalho realizado sobre o gás pela vizinhança, ao se fechar um ciclo. Assim, W pode, em princípio, ter valor positivo, negativo ou nulo. Seja Q a quantidade total, efetiva, de calor transferido para o gás pela vizinhança ao longo de um ciclo, isto é, todo o calor transferido para o gás pela vizinhança, descontado todo o calor transferido para a vizinhança pelo gás, ao se fechar um ciclo. Assim, Q pode, em princípio, ter valor positivo, negativo ou nulo. 
Ao se fechar um ciclo, é correto afirmar que 

(A) W é maior em (II) do que em (I). 
(B) Q é maior em (I) do que em (II). 
(C) Q é o mesmo para (I) e para (II). 
(D) Q é menor em (I) do que em (II). 
(E) W não depende do caminho.

Resolução:
Em um ciclo é importante lembrar que se sai de um estado e volta para o mesmo estado. A energia que não depende do caminho é a energia interna, o que significa que a variação da energia interna é nula.
Por outro lado, o trabalho realizado pelo gás (ou sobre o gás) e o calor absovido ou cedido, são variáveis que dependem do caminho. 
Assim, quando ocorre expansão o gás exerce o trabalho e por este motivo perde energia. Para tirar energia do gás sem alterar a energia interna é necessario que entre energia na forma de calor.
Do contrário, se o gás sofre compressão, o trabalho é realizado sobre o gás, o que significa que este ganha energia. Mas como a energia não fica no gás, já que a energia interna não se modifica, o calor deve retirar energia do gás. 
Em um ciclo o processo que tem maior troca de energia é que ocorre em maior pressão. 
Quando o gráfico indica uma reta vertical não há variação de volume, logo, não não trabalho realizado. Isso indica que a troca de energia pelo processo do calor, ocorre para dar conta do trabalho em excesso ou em falta que a expansão ou contração agiram no sistema.
Nos gráficos, a expansão e a contração ocorrem sob as mesmas pressões em cada experimento, porém, no gráfico I, a expansão e a contração são maiores que no gráfico II, logo a energia trocada pela realização de trabalho é maior em I que em II.
Logo, de forma análoga, o calor trocado em I também é maior que o calor trocado em  II.

Resposta:
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O trabalho realizado em I é maior que em II. A variação da energia interna é igual a zero nos dois cilcos por serem ciclos, significa que Q = W e por tanto Q em I é maior que Q em II. 
Item (B)

domingo, 21 de julho de 2024

UFRGS - 2023 - Questão 22

Em um dia de primavera, em um laboratório de ciências, um gás que se comporta como gás ideal é mantido confinado em um recipiente de volume constante. Dentro do recipiente, a pressão é de 1 atm, e a temperatura é de 13 °C. Nessas condições, o laboratorista fecha o laboratório e vai para casa. Ao retornar, no dia seguinte, o ambiente está mais aquecido, e o mesmo gás encontra-se a uma temperatura de 26 °C. Nesse momento, a pressão dentro do recipiente é 

(A) maior do que 1 atm e menor do que 2 atm. 

(B) menor do que 1 atm. 

(C) igual a 1 atm. 

(D) igual a 2 atm. 

(E) maior do que 2 atm.

Resolução:

Neste caso, listando as informações, teremos:
T0=13°C

p0=1 atm

T=26°C

Usamos a euqação geral dos gases 

Lembrando que o volume é constante, então o volume é anulado em cada lado da equação.

Assim, aplicando em cada situação, não esquecendo de transformar a unidade de temperatura de Celsius para Kelvin.

Assim a pressão sobe, mas pouca coisa com o aumento da temperatura.


Resposta:
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Resposta: Item (A)



domingo, 14 de julho de 2024

UFRGS - 2023 - Questão 21

Sejam dois bastões, A e B, feitos de metais diferentes. Seus coeficientes de dilatação térmica linear são tais que o coeficiente de A vale o dobro do coeficiente de B. Inicialmente, A e B têm o mesmo comprimento. Após sofrerem, simultaneamente, o mesmo aumento de temperatura, a razão entre o novo comprimento de A e o novo comprimento de B será 

(A) igual a 2. 

(B) igual a 0,5. 

(C) igual a 1. 

(D) dependente do comprimento inicial dos dois bastões. 

(E) maior do que 1 e menor do que 2.

Resolução:

A dilatação é dada é diretamente proporcional aos parâmetros do corpo, variação de temperatura, coeficiente de dilatação linear e comprimento inicial do corpo, assim mantendo o mesmo comprimento inicial e a mesma variação de temperatura, o corpo que apresentar o maior coeficiente de dilatação linear, também irá dilatar mais.

Assim, resolvendo algébricamente a questão:

Para cada corpo a equação da dilatação linear é dad por

Se o coeficiente de dilatação de A é o dobro do B, como diz a questão

Logo Susbtituindo na equação para A a relação do coeficiente de dilatação linear temos
Assim determinamos o comprimento final a seguir
Assim a razão entre os dois comprimentos pode ser dado da seguinte maneira:

Sendo x a razão entre o valor da dilatação e do comprimento inicial e a seguir determinando o valor para a razão entre os comprimentos finais:

vemos que para o menos valor de x a razão dá 1,0 e para valores crescentes de x, a razão se aproxima de 2,0. 
        Assim, indica-se que a razão está entre 1 e 2.
 Resposta:
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Resposta:

Item (E).     



UFRGS - 2023 - Questão 20 - Anulada

Uma determinada corda esticada apresenta ressonâncias nas frequências de 1005 Hz e 1675 Hz. 

Qual, entre as opções abaixo, também é frequência ressonante dessa corda? 

(A) 697 Hz. 

(B) 1507 Hz. 

(C) 2033 Hz. 

(D) 2345 Hz. 

(E) 2584 Hz.

Resolução:

A ressonância ocorre para múltiplos inteiros da frequência natural de um dado sistema. Neste caso, nem mesmo as frequências citadas no problema são ressonantes, isso significa que não há como identificar uma frequência que seja múltiplo delas ao mesmo tempo entre as opções, logo não há resposta. 
A questão foi anulada.