12 questões abertas com gabarito e comentário (de 50 no banco do Benshuu). Toque numa alternativa pra ver se acertou, ou abra o gabarito direto.
Uma corda é submetida a uma tensão de 100 N e possui densidade linear de massa μ = 0.01 kg/m. Qual é a velocidade da onda transversal na corda? (v = sqrt(T/μ))
Gabarito: C) 100 m/s
v = sqrt(T/μ) = sqrt(100/0.01) = sqrt(10000) = 100 m/s. A velocidade da onda em uma corda depende da tensão aplicada e da densidade linear.
Uma corda de comprimento 0.5 m, na qual a onda se propaga a 100 m/s, vibra no seu modo fundamental. Qual é a frequência fundamental? (f1 = v/2L)
Gabarito: B) 100 Hz
f1 = v/(2L) = 100/(2 x 0.5) = 100 Hz. No modo fundamental, meio comprimento de onda cabe exatamente no comprimento da corda.
Um gás ideal sofre um processo isocórico (volume constante), recebendo 800 J de calor. Qual é a variação de energia interna do gás nesse processo?
Gabarito: B) ΔU = 800 J, pois W = 0 em um processo a volume constante (ΔU = Q - W = Q).
Em processo isocórico, W = ∫PdV = 0 pois dV = 0. Logo, pela primeira lei, ΔU = Q - W = Q = 800 J, independentemente do tipo de gás.
De acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, em um sistema isolado, a entropia:
Gabarito: C) Nunca diminui; permanece constante em processos reversíveis e aumenta em processos irreversíveis.
A Segunda Lei afirma que ΔS_universo ≥ 0. A igualdade vale para processos reversíveis (idealizados) e a desigualdade estrita para processos irreversíveis reais.
Um gás recebe 500 J de calor e realiza 200 J de trabalho sobre a vizinhança durante um processo. Qual é a variação da energia interna do gás? (Use a primeira lei: ΔU = Q - W)
Gabarito: B) 300 J
ΔU = Q - W = 500 - 200 = 300 J. A primeira lei da termodinâmica é a expressão da conservação de energia aplicada a sistemas térmicos.
Uma corda com densidade linear μ = 0.02 kg/m transporta uma onda com velocidade v = 50 m/s, frequência angular ω = 100 rad/s e amplitude A = 0.01 m. Qual é a potência média transmitida pela onda? (P = (1/2)μω²A²v)
Gabarito: C) 0.5 W
P = (1/2) x 0.02 x 100² x 0.01² x 50 = 0.5 x 0.02 x 10000 x 0.0001 x 50 = 0.5 W. A potência transmitida por uma onda mecânica é proporcional ao quadrado da amplitude e da frequência angular.
A intensidade sonora a 2 m de uma fonte é 8 W/m². Qual é a intensidade a 4 m da mesma fonte, considerando propagação esférica? (I ∝ 1/r²)
Gabarito: B) 2 W/m²
I2 = I1 x (r1/r2)² = 8 x (2/4)² = 8 x 0.25 = 2 W/m². Dobrando a distância, a intensidade cai para 1/4 do valor original, pois a energia se distribui sobre uma esfera de área 4πr².
Na distribuição de velocidades de Maxwell-Boltzmann para moléculas de um gás, como se relacionam a velocidade mais provável (vp), a velocidade média (v̄) e a velocidade quadrática média (vrms)?
Gabarito: B) vrms > v̄ > vp
Devido à assimetria (cauda longa) da distribuição de Maxwell-Boltzmann, tem-se vp < v̄ < vrms, ou seja, vrms > v̄ > vp, com vrms sendo a maior das três por dar mais peso às velocidades altas (média quadrática).
Um refrigerador de Carnot opera entre uma fonte fria a 270 K e uma fonte quente a 300 K. Qual é o seu coeficiente de desempenho (COP)? (COP = Tc/(Th - Tc))
Gabarito: C) 9
COP = Tc/(Th - Tc) = 270/(300 - 270) = 270/30 = 9. O COP de um refrigerador mede quanto calor é extraído da fonte fria por unidade de trabalho investido.
Uma máquina de Carnot opera entre 400 K e 250 K. Qual é a sua eficiência máxima?
Gabarito: B) 37.5%
η = 1 - Tc/Th = 1 - 250/400 = 1 - 0.625 = 0.375 = 37.5%.
Um gás ideal monoatômico (γ = 5/3) sofre uma expansão adiabática reversível de V1 = 0.01 m³ para V2 = 0.02 m³, partindo de T1 = 300 K. Qual é a temperatura final? (T1 x V1^(γ-1) = T2 x V2^(γ-1))
Gabarito: C) 189.0 K
T2 = T1 x (V1/V2)^(γ-1) = 300 x (0.5)^(2/3) ≈ 300 x 0.6300 ≈ 189.0 K. Em processo adiabático, Q = 0, então toda a queda de energia interna decorre do trabalho de expansão realizado pelo gás.
Uma quantidade de calor Q = 1000 J flui espontaneamente (por contato direto) de um reservatório quente a 400 K para um reservatório frio a 300 K. Qual é a variação total de entropia do universo nesse processo?
Gabarito: C) 0.833 J/K
ΔS_universo = -Q/Th + Q/Tc = 1000 x (1/300 - 1/400) = 1000 x (0.003333 - 0.0025) = 0.833 J/K > 0, consistente com a Segunda Lei para um processo irreversível.
Aqui você viu 12 das 50 questões do tópico. No Benshuu dá pra fazer todas, num simulado que sorteia primeiro o que você ainda erra, com correção na hora, XP e revisão dos erros.
BENSHUU