PARTE I - PROPAGAÇÃO DO CALOR 

(ENEM ADAPTADO) USE O TEXTO E A IMAGEM PARA RESPONDER AS QUESTÕES 1 E 2. 

Com a busca por fontes de energia renováveis e redução no consumo de eletricidade, muitas residências utilizam aquecedores solares para aquecer água destinada ao banho e outras atividades domésticas. Nesse sistema, a radiação solar aquece a água presente nos tubos coletores, fazendo com que ela circule até o reservatório térmico, enquanto a água mais fria retorna aos coletores para ser aquecida novamente. Conforme ilustrado. 

1. Considerando o funcionamento descrito e ilustrado na imagem, qual processo físico é responsável pela circulação da água e pelo aquecimento da água no reservatório?

a) Condução térmica, pois o calor passa diretamente do Sol para a água sem necessidade de movimento.

b) Irradiação térmica, pois a água absorve calor apenas por ondas eletromagnéticas dentro do reservatório.

c) Convecção, pois a água aquecida se torna menos densa e sobe para o reservatório, enquanto a água fria desce para ser aquecida novamente.

d) Dilatação térmica, pois a água aumenta de volume e gera calor para o sistema.

e) Compressão térmica, pois a pressão nos tubos aumenta a temperatura da água.

2.  Durante um dia ensolarado, o coletor solar transferiu 72 000 J de energia térmica para a água ao longo de 10 minutos, elevando sua temperatura antes de chegar ao reservatório.

Com base nessas informações, determine o fluxo de calor fornecido pelo sistema, em joules por segundo (J/s).

a) 12 J/s

b) 72 J/s

c) 120 J/s

d) 720 J/s

e) 7 200 J/s

3. Imagine dois corpos A e B com temperaturas TA e TB, sendo TA > TB. Quando colocamos esses corpos em contato térmico, podemos afirmar que ocorre o seguinte fato:

a) Os corpos se repelem.

b) O calor flui do corpo A para o corpo B por tempo indeterminado.

c) O calor flui do corpo B para o corpo A por tempo indeterminado.

d) O calor flui de A para B até que ambos atinjam a mesma temperatura.

e) Não acontece nada.

4. No café da manhã, uma colher metálica é colocada no interior de uma caneca que contém leite bem quente. A respeito desse acontecimento, são feitas três afirmativas.

I. Após atingirem o equilíbrio térmico, a colher e o leite estão a uma mesma temperatura.

II. Após o equilíbrio térmico, a colher e o leite passam a conter quantidades iguais de energia térmica.

III. Após o equilíbrio térmico, cessa o fluxo de calor que existia do leite (mais quente) para a colher (mais fria).

Podemos afirmar que:

a) somente a afirmativa I é correta;

b) somente a afirmativa II é correta;

c) somente a afirmativa III é correta;

d) as afirmativas I e III são corretas;

e) as afirmativas II e III são corretas.

5. Analise as proposições e indique a verdadeira.

a) Calor e energia térmica são a mesma coisa, podendo sempre ser usados tanto um termo como o outro, indiferentemente.

b) Dois corpos estão em equilíbrio térmico quando possuem quantidades iguais de energia térmica.

c) O calor sempre flui da região de menor temperatura para a de maior temperatura.

d) Calor é energia térmica em trânsito, fluindo espontaneamente da região de maior temperatura para a de menor temperatura.

e) Um corpo somente possui temperatura maior que a de um outro quando sua quantidade de energia térmica também é maior que a do outro.

6. (Enem) A sensação de frio que nós sentimos resulta:

a) do fato de nosso corpo precisar receber calor do meio exterior para não sentirmos frio.

b) da perda de calor do nosso corpo para a atmosfera que está a uma temperatura maior.

c) da perda de calor do nosso corpo para a atmosfera que está a uma temperatura menor.

d) do fato de a friagem que vem da atmosfera afetar o nosso corpo.

e) da transferência de calor da atmosfera para o nosso corpo.

7. Você sabe que o aprendizado da Física também se faz por meio da observação das situações que ocorrem no nosso dia a dia. Faça um experimento. Caminhe descalço sobre um carpete ou um tapete e sobre um piso cerâmico, como o do banheiro da sua casa, por exemplo. Você vai notar que o piso cerâmico parece mais frio do que o tapete, apesar de estarem à mesma temperatura. Essa diferença de sensação se deve ao fato de:

a) a capacidade térmica do piso cerâmico ser menor que a do tapete;

b) a temperatura do piso cerâmico ser menor que a do tapete;

c) a temperatura do tapete ser menor que a do piso cerâmico;

d) a condutividade térmica do piso cerâmico ser maior que a do tapete;

e) a condutividade térmica do piso cerâmico ser menor que a do tapete.

8. Numa noite muito fria, você ficou na sala assistindo à televisão. Após algum tempo, foi para a cama e deitou-se debaixo das cobertas (lençol, cobertor e edredom). Você nota que a cama está muito fria, apesar das cobertas, e só depois de algum tempo o local se torna aquecido.

A perda de calor por irradiação nesse dispositivo é reduzida pela presença

a) da tampa.

b) do vácuo.

c) das paredes espelhadas.

d) da tampa e do vácuo.

e) do vácuo e das paredes espelhadas.

1. Determinada massa de gás perfeito sofre as transformações indicadas a seguir: 

I. Compressão à temperatura constante. 

II. Expansão à pressão constante. 

III.Aquecimento a volume constante. 

Nessa ordem, as transformações podem ser chamadas também de:

a) isobárica, adiabática e isocórica. 

b) isométrica, isotérmica e isobárica. 

c) isotérmica, isobárica e adiabática. 

d) isométrica, isocórica e isotérmica. 

e) isotérmica, isobárica e isométrica 

2.Uma amostra de gás ideal sofre as transformações I, II e III, identificadas no gráfico pressão versus volume apresentado abaixo. 

Sabe-se que a transformação III é adiabática. 

As transformações I e II são, respectivamente: 

A) isobárica e isotérmica. 

B) isométrica e isobárica. 

C) isobárica e isométrica. 

D) isotérmica e isobárica. 

E) isométrica e isotérmica. 

4.Um estudante observa que 15 litros de determinada massa de gás perfeito, à pressão de 8 atm, sofre uma transformação isotérmica na qual seu volume aumenta de um terço. A nova pressão do gás será de:

a) 2 atm

b) 3 atm

c) 4 atm

d) 5 atm

e) 6 atm

5. Gases ideais podem sofrer mudanças em suas propriedades, modificando sua pressão, seu volume e sua temperatura, de forma a modificar seu estado termodinâmico. As transformações Isocórica, Isotérmica e Adiabática são aquelas que as grandezas “A”, “B” e “C” sejam nulas, respectivamente.

Assinale a alternativa que apresenta a correta relação para as grandezas A, B e C, respectivamente.

A) Pressão, Variação da Energia Interna e Calor.

B) Trabalho, Variação da Energia Interna e Calor.

C) Volume, Temperatura e Calor.

D) Volume, Pressão e Trabalho.

E) Trabalho, Temperatura e Variação da Energia Interna.

https://www.youtube.com/watch?v=NMNYSep8qJM

6. Um gás ideal sofre uma compressão isobárica, reduzindo seu volume de 20L para 4L. Pode-se afirmar que

A) sua temperatura ficou inalterada, mesmo recebendo energia na forma de Calor.

B) o gás realizou Trabalho, reduzindo sua temperatura para 1/5 do valor inicial.

C) sua Energia Interna reduziu, pois, sua temperatura reduziu para 1/5 do valor inicial.

D) sua temperatura aumentou devido ao recebimento de energia na forma de Calor.

E) o gás sofreu Trabalho ao mesmo tempo que recebeu energia na forma de Calor, aumentando em 5 vezes sua temperatura.

7.Um gás ideal confinado em um recipiente fechado de volume constante sofre uma transformação termodinâmica em que a sua pressão diminui. Assinale a seguir o diagrama pressão (p) versus temperatura absoluta (T) compatível com essa transformação. 

8. Na superfície da Terra, um balão apresenta um volume de 50 m³, temperatura de 54 °C e pressão de 80 cm Hg. Ao subir, sua temperatura permanece constante e, em determinada altura, seu volume atinge 1.000 m³.

Considerando que a temperatura não varia durante a subida, qual é a nova pressão suportada pelo balão, em cm Hg?

A) 8 cm Hg
B) 16 cm Hg
C) 4 cm Hg
D) 40 cm Hg
E) 2 cm Hg

9.Em um recipiente rígido de 41 L de capacidade, são colocados 10 mols de um gás perfeito, à temperatura de 450K . Qual o valor da pressão exercida por esse gás nas paredes internas do recipiente? 

Dado: constante universal dos gases perfeitos R: 0,082 atm . L/mol . K 

A) 5 atm

B) 7 atm

C) 9 atm 

D) 12 atm

E) 15 atm 

10. A que temperatura (em graus Celsius) devem-se encontrar 5,0 mols de um gás perfeito para que, colocados em um recipiente de volume igual a 20,5 L, exerçam uma pressão de 4,0 atm?

 Dado: R:  0,082 atm L/mol K. 

A) -273 °C

B) 0 °C

C) -73 °C 

D) 100 °C

E) 27 °C 

PARTE III - AS LEIS DA TERMODINÂMICA

1. Nos últimos anos os painéis solares tem sido amplamente utilizados por aqueles que desejam uma redução nos custos envolvidos com a utilização de energia elétrica. Ao longo das últimas cinco décadas, a eficiência dos painéis solares aumentou de 6%, na década de 50, até valores acima de 20%, atualmente.

Em um futuro próximo, espera-se que a eficiência aumente ainda mais. Levando em conta a taxa de crescimento apresentada até então, é esperado que se atinja uma eficiência de 100% em quanto tempo?

A) 114 anos.

B) 286 anos.

C) 347 anos.

D) 400 anos.

E) Nunca.

2. A 1 a Lei da Termodinâmica, aplicada a uma transformação gasosa, se refere à: 

a) conservação de massa do gás; 

b) conservação da quantidade de movimento das partículas do gás; 

c) relatividade do movimento de partículas subatômicas, que constituem uma massa de gás; 

d) conservação da energia total; 

e) expansão e contração do binômio espaço-tempo no movimento das partículas do gás. 

3. Em um experimento de laboratório, um gás contido em um pistão recebe 700 J de calor e, como consequência, realiza um trabalho de 400 J, empurrando o êmbolo para fora.

Considerando a Primeira Lei da Termodinâmica, qual foi a variação da energia interna desse gás?

A) A energia interna aumentou em 1100 J.

B) A energia interna diminuiu em 1100 J.

C) A energia interna permaneceu constante.

D) A energia interna diminuiu em 300 J.

E) A energia interna aumentou em 300 J.

4. (Ufpa) Um técnico de manutenção de máquinas pôs para funcionar um motor térmico que executa 20 ciclos por segundo. Considerando-se que, em cada ciclo, o motor retira uma quantidade de calor de 1200 J de uma fonte quente e cede 800 J a uma fonte fria, é correto afirmar que o rendimento de cada ciclo é

a) 13,3%
b) 23,3%
c) 33,3%
d) 43,3%
e) 53,3%

5. Em um cilindro com pistão móvel, certo gás recebe 150 J de calor de uma fonte térmica. Durante a transformação, ele se expande e realiza 250 J de trabalho sobre o meio externo.

Sabe-se que, antes da transformação, a energia interna do gás era de 800 J.

Com base na Primeira Lei da Termodinâmica, pode-se afirmar que, ao final do processo, a variação da energia interna do gás foi:

A) +100 J, havendo aumento da energia interna.

B) +250 J, havendo aumento da energia interna.

C) –250 J, havendo diminuição da energia interna.

D) –100 J, havendo diminuição da energia interna.

E) 0 J, permanecendo constante

6. Em um experimento realizado no laboratório escolar, duas esferas metálicas idênticas, de mesmo material e mesma massa, foram colocadas em contato térmico dentro de uma caixa isolada.

A esfera A estava aquecida a 180 °C, enquanto a esfera B estava a 40 °C.

Depois de alguns minutos, as duas atingiram o equilíbrio térmico.

Qual será a temperatura final de equilíbrio entre as duas esferas?

A) 110 °C
B) 100 °C
C)  90 °C
D) 120 °C
E) 140 °C

7. Em um experimento realizado em laboratório, dois corpos metálicos de mesma massa e constituídos do mesmo material são colocados em contato térmico dentro de um recipiente isolado.

O corpo A está inicialmente a 40 °C, enquanto o corpo B está a –10 °C.

Após certo tempo, os dois corpos atingem o equilíbrio térmico.

A temperatura final de equilíbrio entre os dois corpos será:

A)15 °C 

B) 10 °C

C) –10 °C

D) 20 °C

E) 40 °C

8. Em uma indústria de cerâmica, uma máquina térmica utiliza energia proveniente da queima de combustível para realizar trabalho mecânico no transporte de peças dentro do forno.

Durante certo intervalo de funcionamento, essa máquina recebe 8 000 J de calor da fonte quente e realiza 2 400 J de trabalho útil.

Com base nessas informações, qual é a eficiência dessa máquina térmica, em porcentagem?

A) 30%
B) 35%
C) 40%
D) 45%
E) 50%

PARTE IV - revisão formativa

1. Ao mexer uma panela no fogo usando uma colher de metal, uma estudante percebe que, após alguns minutos, o cabo da colher também fica quente, mesmo sem estar diretamente em contato com a chama.

Esse fenômeno ocorre principalmente por:

A) irradiação
B) condução térmica
C) convecção
D) evaporação
E) compressão térmica

2. Em uma panela com água sendo aquecida no fogão, a água quente sobe enquanto a água mais fria desce, formando correntes dentro do líquido.

Esse processo é chamado de:

A) fusão
B) condução
C) dilatação
D) convecção
E) irradiação

3. Mesmo sem tocar diretamente na fogueira, uma pessoa consegue sentir o calor emitido pelas chamas a certa distância.

A transferência de calor nesse caso ocorre principalmente por:

A) convecção
B) condução
C) condensação
D) irradiação
E) solidificação

4. Uma xícara de café quente é deixada sobre a mesa de uma cozinha. Após certo tempo, sua temperatura diminui até se igualar à temperatura do ambiente.

Esse fenômeno é chamado de:

A) dilatação térmica
B) mudança de estado físico
C) equilíbrio térmico
D) calor latente
E) convecção forçada

5. Um corpo a 40 °C é colocado em contato térmico com outro corpo a 20 °C. Considerando que ambos possuem mesma massa e mesmo material, e que não há troca de calor com o ambiente, qual será a temperatura de equilíbrio térmico atingida?

A) 25 °C
B) 30 °C
C) 40 °C
D) 20 °C
E) 60 °C

6. Dois recipientes contendo a mesma quantidade de água são misturados. Um está a 80 °C e o outro a 30 °C. Considerando que não há perdas de calor para o ambiente, qual será a temperatura final de equilíbrio térmico?

A) 55 °C
B) 50 °C
C) 45 °C
D) 60 °C
E) 40 °C

6. Um gás contido dentro de um cilindro com êmbolo móvel sofre compressão lentamente, mantendo sua temperatura constante durante todo o processo.

Essa transformação é denominada:

A) isobárica
B) isocórica
C) adiabática
D) isotérmica
E) isovolumétrica

7. Em um recipiente com pistão móvel, um gás é aquecido e seu volume aumenta enquanto a pressão permanece constante.

Esse tipo de transformação é chamado de:

A) isotérmica
B) isocórica
C) isobárica
D) adiabática
E) isotônica

8. Um gás é aquecido dentro de um recipiente totalmente fechado e rígido, de modo que seu volume não varia.

Nessa situação, a transformação sofrida pelo gás é:

A) isobárica
B) isotérmica
C) isocórica
D) adiabática
E) isotrópica

9. Um gás ocupa volume de 4 L sob pressão de 2 atm e temperatura de 300 K. Após sofrer uma transformação, passa a ocupar 8 L sob pressão de 3 atm.

Qual será sua temperatura final?

A) 450 K
B) 600 K
C) 900 K
D) 1200 K
E) 1800 K

10. Um gás ocupa 12 L sob pressão de 4 atm. Sofrendo uma transformação isotérmica, seu volume passa para 6 L.

Qual será a nova pressão?

A) 2 atm
B) 4 atm
C) 6 atm
D) 8 atm
E) 12 atm

11. Um gás está a temperatura de 300 K e ocupa volume de 10 L. Após ser aquecido sob pressão constante, sua temperatura passa para 450 K.

Qual será o novo volume ocupado?

A) 12 L
B) 15 L
C) 18 L
D) 20 L
E) 25 L

12. Um gás está confinado em um recipiente rígido sob pressão de 2 atm à temperatura de 200 K. Após aquecimento, sua temperatura passa para 500 K.

Qual será a nova pressão?

A) 3 atm
B) 4 atm
C) 5 atm
D) 6 atm
E) 8 atm

13. Ao aquecer um gás dentro de um cilindro com pistão móvel, ele recebe calor do ambiente e parte dessa energia é usada para empurrar o pistão, enquanto outra parte altera sua energia interna.

Esse fenômeno é explicado pela:

A) Lei da Gravitação Universal
B) Primeira Lei da Termodinâmica
C) Lei de Boyle
D) Lei Zero da Termodinâmica
E) Lei de Ohm

14. Sobre o funcionamento de máquinas térmicas, assinale a alternativa correta:

A) Toda energia térmica recebida pode ser integralmente transformada em trabalho.
B) O calor sempre flui espontaneamente do corpo mais frio para o mais quente.
C) Nenhuma máquina térmica pode ter rendimento de 100%.
D) A energia interna de um gás depende apenas do volume.
E) O calor não pode ser convertido em trabalho mecânico.

15. Um gás recebe 500 J de calor de uma fonte térmica e realiza 200 J de trabalho sobre o meio externo.

Qual é a variação da energia interna desse gás?

A) 100 J
B) 200 J
C) 300 J
D) 500 J
E) 700 J

16. Uma máquina térmica recebe 1000 J de calor da fonte quente e transforma 250 J em trabalho útil.

Qual é o rendimento dessa máquina?

A) 20%
B) 25%
C) 30%
D) 40%
E) 75%