A primeira lei da termodinâmica afirma que a variação de energia interna de um sistema é dada pela diferença entre o calor trocado com o ambiente e o trabalho realizado no processo termodinâmico. Já a segunda, explica que o calor não passa espontaneamente de um corpo para outro, de temperatura mais alta.

1) Um gás recebe de uma fonte de calor uma quantidade ?Q = 9 cal e fornece 2,54 J de trabalho a um meio. Considere 1 cal = 4,2 J.

a) calcule a variação da energia interna do gás

?U = ?Q – ?
?U = 9 X 4,2 – 2,54
?U = 35,26 J

b) a energia interna do sistema aumentou ou diminuiu?

?U é maior que 0, isso significa que a energia do sistema aumentou.

2) Explique por que ocorre aumento de temperatura da água contida numa garrafa quando a agitamos.

Resolução:

Apesar de a água não ter recebido calor de uma fonte, sua energia interna aumenta devido à transformação de energia mecânica durante o movimento da garrafa. Houve realização de trabalho do ambiente sobre o sistema ?U = – ?.

3) O que é energia interna de um gás?

É a soma das energias cinéticas individuais de suas moléculas e é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta.

4) Por que um carro faz menos quilômetros por litro de gasolina no inverno do que no verão?

As máquinas térmicas reais não operam ciclos exatamente reversíveis e quanto maior for a diferença de temperatura entre a fonte quente e a fonte fria, maior é a quantidade de energia que não se aproveita. Assim, nos dias mais frios, um motor de automóveis tem a sua eficiência diminuída.

Potência elétrica é a quantidade de energia transformada por unidade de tempo. A unidade adotada é o volt (V), em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta, e a unidade designa Joule por coulomb (J/C).

1) Um aparelho elétrico, submetido a uma ddp de 110V, é percorrido por uma corrente de 10 A. Calcule a potencia recebida pelo aparelho.

Resolução:
P = Ui
P = 110 x 10
P = 1100 W

2) Em uma lâmpada de filamento lê-se 100 V – 25 W. Determine a resistência elétrica dessa lâmpada quando ligada de acordo com as especificações.

3) Um resistor ôhmico utilizado para aquecimento da água dissipada 2200W de potência quando submetido a uma ddp de 220V. Determine a potência que esse resistor dissipará quando for ligado a uma ddp de 110 V.

Resolução:
Neste problema, temos uma grandeza constante que é a resistência do resistor, que pode ser calculada pela relação:
R = U2/P
2202/2200 = 1102/P
P = 550 W

4) Um chuveiro elétrico, submetido a uma ddp de 220V, é percorrido por uma corrente de 15 A. Calcule a potencia recebida pelo aparelho.

Resolução:
P = Ui
P = 220 x 15
P = 3300 W

A energia pode ser transformada ou transferida, mas nunca criada ou destruída. A energia está relacionada à capacidade de produzir movimento, sendo uma grandeza escalar. O trabalho é uma medida da energia transferida, ao longo de um deslocamento, pela aplicação de uma força.

Exercícios resolvidos:

1) Temos um corpo de massa m = 4Kg, inicialmente em repouso. Este corpo sofre a ação de uma força F = 20N e desloca-se por uma distância de 2m.A força F realizou um trabalho que pode ser calculado por:

? = F . d. cos?

Como força e distância estão na mesma direção e sentido, cos? = 1 , logo:

? = F . d
? = 20 . 2
? = 40J

Agora vamos analisar a energia cinética do corpo.

2) No ponto inicial a velocidade do corpo é nula, logo sua energia cinética também é nula. Sabendo que ? = ?Ec, podemos saber qual a energia cinética do corpo após percorrer 2m e também qual será sua velocidade neste ponto.

? = ?Ec
? = Ec – E0
? = Ec
Ec = 40J

Para encontrar a velocidade do corpo após percorrer os 2m, utilizamos a equação da energia cinética:

Ec= m.v2 / 2
40 = 4 . v2 / 2
v2 = 40 x 2 /4
v2 = 80/4
v2 = 20

3) Temos um corpo de massa m = 16Kg, inicialmente em repouso. Este corpo sofre a ação de uma força F = 20N e desloca-se por uma distância de 15m. Calcule o trabalho realizado:

? = F . d. cos?

Como força e distância estão na mesma direção e sentido, cos? = 1 , logo:

? = F . d
? = 20 . 15
? = 300J

Dentro da eletrodinâmica, aparece o conceito de resistor. Resistores são condutores que se aquecem durante a passagem da corrente elétrica. Esse aquecimento ocorre pela transformação da energia elétrica em calor – Joule, decorrente da colisão de elétrons da corrente com outras partículas do condutor.

Exercícios resolvidos:

1) Qual a diferença entre resistor e resistência?

Resistores são elementos que, quando colocados em um circuito, oferecem dificuldade à passagem da corrente elétrica. Resistência elétrica é o nome dado à propriedade dos resistores em limitar a corrente elétrica que por ele circula e o que pode ser quantificada.

Um condutor é ôhmico quando obedece à lei de Ohm, ou seja, o gráfico de tensão em seus terminais em função da corrente elétrica é linear, portanto a resistência do condutor é constante. Em um condutor não-ôhmico, a resistência elétrica varia com a intensidade da corrente que o atravessa, portanto o gráfico da tensão em seus terminais em função da corrente elétrica não será linear.

Resolução:
Utilizando a lei de Ohm:
U = Ri
i = U/R
i = 120/240
i = 0,5 A

Para você treinar assuntos de física, selecionamos questões cobradas em provas anteriores. Estude bastante e boa prova!

1) (MACK-SP) Nas pontes metálicas de vão largo, uma extremidade tem apoio fixo e a outra está apoiada sobre roletes. Por quê?

Para compensar os efeitos da dilatação térmica.

2) (VUNESP-SP) A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno importante em diversas aplicações de engenharia, como construções de pontes, prédios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem serem de aço, cujo coeficiente de dilatação é ? = 11 . 10-6 °C-1. Se a 10°C o comprimento de um trilho é de 30m, de quanto aumentaria o seu comprimento se a temperatura aumentasse para 40°C?

a) 11 . 10-4 m b) 33 . 10-4 m c) 99 . 10-4 m d) 132 . 10-4 m e) 165 . 10-4 m

Resolução:

O cálculo da dilatação linear ?L, do trilho é:

?L = L0 . ? . ??
?L = 30 . (11 . 10-6) . (40 – 10) = 99 . 10-4 m

Resposta: C

3) (UEL-PR) A característica do condutor ôhmico é:
a) apresentar corrente proporcional à tensão a que é submetido
b) dissipar a mesma potência quando submetido à mesma tensão
c) apresentar resistência elétrica proporcional à tensão a que é submetido
d) apresentar corrente elétrica constante, qualquer que seja a tensão a que é submetido
e) dissipar a mesma potência, qualquer que seja a tensão que lhe é aplicada.
Resposta: letra a
4) (UFPE) – O gráfico abaixo representa a variação, em milímetros, do comprimento de uma barra metálica, de tamanho inicial igual a 1,000m, aquecida em um forno industrial. Qual é o valor do coeficiente de dilatação térmica linear do material de que é feita a barra, em unidades de 10-6 ºC-1.

Resolução:

?L = L0 . ? . ??

15 = 1000 . ? . (500 – 0)

? = 30. 10-6 ºC-1

Resposta: 30