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CONHECIMENTOS ESPECÍFICOS

1 Conhecimentos básicos de Química.

1.1 Ácidos, bases, sais e óxidos.

Ácidos – Definição e Classificação

Introdução

As substâncias HCl, HBr e HI apresentam propriedades químicas semelhantes, chamadas propriedades funcionais, e são caracterizadas por um grupo funcional (H). Assim, definimos:

Função química é o conjunto de substâncias com propriedades químicas semelhantes.

Grupo funcional é um átomo ou agrupamento de átomos, com ou sem carga elétrica, responsável pelo comportamento químico semelhante de diferentes substâncias.

Estudaremos as principais funções inorgânicas, que são: ácidos, bases, sais e óxidos.

1. Ácidos

A. Definição Segundo Arrhenius

Ácido é todo composto que, em solução aquosa, se ioniza, produzindo exclusivamente como cátion o H+.

HCl H+ + Cl–

HCN H+ + CN–

Atualmente, sabemos que

Bases – Definição e Classificação

1. Definição segundo Arrhenius

Base é todo composto que em solução aquosa produz exclusivamente como ânion OH– (hidroxila ou oxidrila).

2. Classificação das Bases

A) Quanto ao número de ..............

Exercício Resolvido

01. (UFF-RJ) Observe as situações representadas a seguir nas quais os eletrodos estão mergulhados em soluções aquosas indicadas por a, b e c.

As soluções aquosas 0,10M de a, b e c são, respectivamente

a) CO2, CH3COOH, HClb) HNO3, NaCl, glicosec) KOH, H2SO4, HCld) HCl, glicose, Na2CO3

e) HCl, CH3COOH, CH3, CH2OH

Formulação dos Sais

1. Fórmula geral de um sal

2. Tabela de ânions

Na formulação

Óxidos – Nomenclatura e Formulação

1. Definição

São compostos binários nos quais o oxigênio é o elemento mais eletronegativo.

Exemplos

1

1

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Exercícios Resolvidos

01. (Faculdades COC) A emissão de poluentes gasosos tem seus níveis máximos controlados por legislação ambiental específica. Emitidos descontroladamente, CFC (clorofluorcarbonos), SO2 e CO2 são responsáveis, respectivamente, por:

a) destruir a camada de ozônio, produzir chuva ácida e agravar o efeito estufa.

b) produzir chuva ácida, agravar o efeito estufa e destruir a camada de ozônio.

c) destruir a camada de ozônio, provocar o fenômeno de inversão térmica e produzir chuva ácida.

d) provocar o fenômeno de inversão térmica, produzir chuva ácida e destruir a camada de ozônio.

e) destruir a camada de ozônio, provocar o fenômeno de inversão térmica e agravar o efeito estufa.

Resolução

1.2 Reações de oxidação-redução.

Mecanismo e Classificação das Reações Orgânicas

1. Classificação das Reações Orgânicas

Existem vários critérios para classificar as reações orgânicas. Para nós interessa classificar as reações orgânicas quanto ao produto obtido em comparação com o reagente utilizado. Sob esse aspecto, as reações podem ser de substituição, adição, eliminação, oxidação, redução ou polimerização.

Nos interessa para este concurso as reações de Oxidação e Redução:

D. Reação de Oxidação

É aquela

Exercício:

(Uece-CE) A seguinte reação:

corresponde a:

a) redução do propanal.b) oxidação do ácido propanóico.c) oxidação do propanal.d) redução da propanona.

Resposta: A

Oxirredução

Introdução

A experiência descrita a seguir mostra o que ocorre quando uma lâmina de zinco é mergulhada em uma solução de sulfato de cobre (CuSO4).

Explicação

Exercícios Resolvidos

01. Determine o Nox de cada elemento nos compostos abaixo.

2

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02. Determine o Nox de cada elemento nos íons abaixo:

03. Determinar o nox de cada elemento no composto Fe2(SO4)3.

Resolução:

1.3 Termoquímica.

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3

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Uma das conseqüências do progresso da humanidade é o aumento no consumo da energia, pois não imaginamos civilização moderna sem indústrias, automóveis, aviões, fogões, geladeiras, etc.

A grande fonte de nossos recursos energéticos são, sem dúvida, as reações químicas, já que durante a ocorrência destas, há perda ou ganho de energia. Essas variações energéticas são freqüentemente expressas na forma de calor e serão estudadas na Termoquímica.

Termoquímica é a parte da Química que estuda as quantidades de calor liberadas ou absorvidas durante as reações químicas.

Os calores liberados ou absorvidos pelas reações são expressos

Exercícios resolvidos

01. (Faap-SP) Verifica-se em laboratório que a preparação de uma solução aquosa de H2SO4 por adição deste à água, causa um aumento na temperatura da solução quando comparada com a temperatura original do solvente.

Trata-se, portanto, de um processo:

a) endotérmicob) exotérmicoc) isotérmicod) sem variação de energia livree) sem variação de entalpia

Resposta

.

2. (Vunesp-SP) A reação da formação de água, a partir de hidrogênio e oxigênio gasosos, é um processo altamente exotérmico. Se as entalpias (H) de reagentes e produtos forem comparadas, vale a relação:

Resposta

03. (UFF-RJ) O diagrama mostra os valores de entalpia para a interconversão do vapor d’água, da água líquida e de seus elementos.

Com base nesse diagrama, pode-se afirmar que:

a) a formação de H2O(g), a partir de seus elementos, constitui um processo endotérmico.

b) a decomposição de H2O(g) constitui um processo exotérmico.

c) a transformação de H2O(l) em H2O(g) constitui um processo endotérmico.

d) a formação de H2O(l), a partir de seus elementos, constitui um processo endotérmico.

e) a decomposição de H2O(l) constitui um processo exotérmico.

Resposta:

04. (ENEM) Ainda hoje, é muito comum as pessoas utilizarem vasilhames de barro (moringas ou potes de cerâmica não esmaltada) para consevar água a uma temperatura menor do que a do ambiente. Isso ocorre porque:

a) o barro isola a água do ambiente, mantendo-a sempre a uma temperatura menor que a dele, como se fosse isopor.

b) o barro tem poder de “gelar” a água pela sua composição química. Na reação, a água perde calor.

c) o barro é poroso, permitindo que a água passe através dele. Parte dessa água evapora, tomando calor da moringa e do restante da água, que são assim resfriadas.

d) o barro é poroso, permitindo que a água se deposite na parte de fora da moringa. A água de fora sempre está a uma temperatura maior que a de dentro.

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4

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e) a moringa é uma espécie de geladeira natural, liberando substâncias higroscópicas que diminuem naturalmente a temperatura da água.

Resposta.

Exercícios Resolvidos

01. (Unicamp-SP) Um botijão de gás de cozinha, contendo butano, foi utilizado em um fogão durante um certo tempo, apresentando uma diminuição de massa de 1,0 kg.

Sabendo-se que:

C4H10(g) + 6,5 O2(g) = 4 CO2(g) + 5 H2O(g)

H = –2900 kJ/mol

a) Qual a quantidade de calor que foi produzida no fogão devido à combustão do butano?

b) Qual o volume, a 25 °C e 1,0 atm, de butano consumido?

Dados: o volume molar de um gás ideal a 25 °C e 1,0 atm é igual a 24,51 litros.

Massas atômicas relativas: C = 12; H = 1.

Resolução

01. O sinal negativo indica que as reações são exotérmicas.

02. A transformação H2O(v) H2O(l) libera 10,5 kcal/mol.

04. O calor de solidificação da água vale – 12,2 kcal/mol.

08. 1 mol de H2O(v) contém mais energia que 1 mol de H2O(l).

16. A formação de água a partir do hidrogênio libera calor.

Resolução

1.4 Cálculos estequiométricos.

Estequiometria

1. Conceito

É o cálculo das quantidades de reagentes e/ou produtos das reações químicas em mols, em massa, em volume, número de átomos e moléculas, realizado como conseqüência da lei de Proust, executado, em geral, com auxílio das equações químicas correlatas.

A palavra estequiometria é de origem grega e significa medida de uma substância.

Estéquio: do grego Stoikheion (elemento ou substância)

Metria: do grego metron (medida)

2. A Importância

A estequiometria é de extrema importância no cotidiano, principalmente nas indústrias ou laboratórios, pois objetiva calcular teoricamente a quantidade de reagentes a ser usada em uma reação, prevendo a quantidade de produtos que será obtida em condições preestabelecidas.

3. Revendo Conceitos sobre Relações Básicas

Elementos

1 mol de átomos corresponde à massa atômica expressa em gramas, um número igual a 6,0 · 1023 átomos, que, se forem de um gás e estiverem nas CNTP, ocuparão um volume de 22,4 L.

Substâncias

1 mol de moléculas corresponde à massa molecular expressa em gramas, um número igual a 6,02 · 1023 moléculas, que, se forem de um gás e estiverem nas

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CNTP, ocuparão um volume de 22,4 L.

4. Conduta de Resolução

Na estequiometria, os cálculos serão estabelecidos em função da lei de Proust e Gay-Lussac, neste caso para reações envolvendo gases e desde que estejam todos nas mesmas condições de pressão e temperatura.

Em seguida, devemos tomar os coeficientes da reação devidamente balanceados, e, a partir deles, estabelecer a proporção em mols dos elementos ou substâncias da reação.

Como exemplo podemos citar a reação de combustão do álcool etílico:

Balanceando a equação, ficamos com:

proporção em mols

Estabelecida a proporção em mols, podemos fazer inúmeros cálculos, envolvendo os reagentes e/ou produtos dessa reação, combinando as relações de várias maneiras.

Para efetuarmos o cálculo estequiométrico, vamos obedecer à seguinte seqüência:

a) escrever a equação envolvida;b) acertar os coeficientes da equação (ou equações);

Observação

Uma equação química só estará corretamente escrita

após o acerto dos coeficientes, sendo que, após o acerto, ela apresenta significado quantitativo.

c) relacionar os coeficientes com mols. Teremos assim uma proporção inicial em mols;d) estabelecer entre o dado e a pergunta do problema uma regra de três. Esta regra de três deve obedecer aos coeficientes da equação química e poderá ser estabelecida, a partir da proporção em mols, em função da massa, em volume, número de moléculas, entre outros, conforme dados do problema.

5. Tipos de Cálculos Estequiométricos

A. Relação Quantidade em Mols – Quantidade em Mols

Os dados

Exercícios Resolvidos

01. Na reação N2 + H2 NH3 quantos mols de NH3 são obtidos, quando reagem totalmente 5 mols de H2?

Resolução

02. Na reação N2 + H2 NH2 , qual é a massa de H2 que reage, quando são obtidos 3 mols de NH3?Resolução

Resposta

6

6

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03. Na reação N2(g) + H2(g) NH3(g), qual a massa de NH3 obtida, quando se reagem totalmente 5,6 g de N2?Resolução

Exercícios Resolvidos

01. Qual o volume de gás carbônico produzido nas CNTP, quando se faz reagir 16 g de oxigênio com Monóxido de carbono?

02. Quantas moléculas de oxigênio reagem com 6 mols de monóxido de carbono, segundo a equação dada:CO(g) + O2(g) CO2(g)?

03. Qual o volume de gás carbônico obtido nas CNTP, quando reagem 1,8 · 1023 moléculas de oxigênio com monóxido de carbono, segundo a equação dada: CO(g) + O2(g) CO2(g)?

04. Qual a massa de CO2 obtida, quando 1,8 · 1022 moléculas de monóxido de carbono reagem com oxigênio, segundo a equação dada: CO(g) + O2(g) CO2(g) ?

• Relacionar mol com massa, volume, etc.• Fazer regra de três.

1.5 Transformações químicas e equilíbrio.

Equilíbrio Químico

1. Conceito

Ocorre quando, em uma reação reversível, a velocidade da reação direta é igual à velocidade da reação inversa. Uma vez atingido o estado de equilíbrio, as concentrações de reagentes e produtos permanecem constantes. Consideremos a equação genérica:

em que v1 é a velocidade da reação direta e v2 a velocidade da reação inversa.

No início v1 é o máximo porque as concentrações de A e B apresentam valores máximos, enquanto que v2 é igual a zero, porque C e D ainda não foram formados. À medida que a reação ocorre, A e B diminuem, e C e D aumentam, portanto v1 diminui e v2 aumenta, até que as duas velocidades se igualem. No instante em que v1 = v2, podemos dizer que o sistema atinge o estado de equilíbrio.

Exercícios Resolvidos

1. (UFRS-RS) O gráfico a seguir representa a evolução de um sistema, em que uma reação reversível ocorre até atingir o equilíbrio.

Sobre o ponto t1, neste gráfico, pode-se afirmar que indica:

a) uma situação anterior ao equilíbrio, pois as velocidades das reações direta e inversa são iguais.

b) um instante no qual o sistema já alcançou o equilíbrio.

c) uma situação na qual as concentrações de reagentes e produtos são necessariamente iguais.

d) uma situação anterior ao equilíbrio, pois a

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velocidade da reação inversa está aumentando.

e) um instante no qual o produto das concentrações dos reagentes é igual ao produto das concentrações dos produtos.Resolução

Ao atingir o estado de equilíbrio, a velocidade da reação direta é igual a velocidade da reação inversa.

2. (Fuvest-SP) Em condições industrialmente apropriadas para se obter amônia, juntaram-se quantidades estequiométricas dos gases N2 e H2.

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Depois de alcançado o equilíbrio químico, uma amostra da fase gasosa poderia ser representada corretamente por:

3. (UFMG-MG) O magnésio reage com solução aquosa de ácido clorídrico produzindo gás hidrogênio. A velocidade dessa reação pode ser determinada medindo-se o volume total do gás formado, V, em função do tempo de reação, t.

Em um experimento, utilizou-se magnésio e excesso de uma solução diluída de HCl aquoso. Todo o magnésio foi consumido. O gráfico a seguir ilustra o resultado obtido.

1 – Se a temperatura do sistema fosse aumentada, indique o que ocorreria com o volume de hidrogênio produzido no tempo t = 2,0 minutos. Justifique sua resposta.

2 – Indique o que ocorreria com o volume de hidrogênio produzido no tempo t = 1,0 minuto, substituindo-se o ácido diluído por igual volume de ácido concentrado. Justifique sua resposta.

3 – Indique o que ocorreria com o volume de hidrogênio produzido no tempo t = 5,0 minutos, na hipótese considerada no item anterior. Justifique sua resposta.

1.6 Química Orgânica: hidrocarbonetos e polímeros.

1.6.1 - Hidrocarbonetos

Hidrocarbonetos – Nomenclatura

Introdução

A nomenclatura de compostos orgânicos segue as regras elaboradas pela IUPAC (sigla da International Union of Pure and Applied Chemistry, isto é, União Internacional de Química Pura e Aplicada).

A nomenclatura IUPAC é considerada como sendo a nomenclatura oficial dos compostos orgânicos, mas ainda persistem, até hoje, outros tipos de nomenclatura, como veremos nas funções.

Uma substância orgânica de cadeia normal pode ter o seu nome dividido em três partes:

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1.6.2 Polímeros

Introdução

São macromoléculas (moléculas grandes) obtidas pela combinação de um número muito grande de moléculas menores denominadas monômeros. O processo em que isso é feito chama-se polimerização.

Esse processo é conhecido em laboratório desde 1860, mas foi em 1864 que se desenvolveu o primeiro polímero com aplicações práticas: o celulóide.

1. Classificação dos Polímeros

Os polímeros podem ser classificados pelo método de preparação:

1.7 Soluções aquosas.

DefiniçãoSolução é qualquer mistura homogênea.

A água que bebemos, os refrigerantes, os combustíveis (álcool hidratado, gasolina), diversos produtos de limpeza (como sabonetes líquidos) são exemplos de soluções.

Componentes de uma solução

1.8 Dispersões.

Introdução

Ao misturar duas ou mais substâncias, estamos fazendo uma dispersão. Numa dispersão, uma substância está distribuída, sob a forma de pequenas partículas, em uma outra substância. À primeira substância, chamamos de disperso ou fase dispersa e, à segunda substância, chamamos diação eletromagnética.

2 Conhecimentos básicos de Física. Mecânica Básica.

2.1 Estática, Cinemática e Dinâmica.

Fundamentos da Cinemática

1. Preliminares

A Mecânica é o ramo da Física que tem por finalidade o estudo do movimento e do repouso. É dividida em Cinemática, Dinâmica e Estática.

A Cinemática descreve o movimento de um corpo sem se preocupar com suas causas. A Dinâmica estuda as causas do movimento. A Estática analisa as condições para se manter um corpo equilibrado ou em repouso.

Nesta etapa iniciaremos a Cinemática, cujo método de

2.2 Leis de Newton.

• LEIS DO MOVIMENTO DE NEWTON:

Então, como se relacionam força e movimento? A resposta só poderá ser dada, na sua forma mais clara, após a apresentação das leis do movimento de Newton, que passaremos a analisar a seguir.

Primeira Lei de Newton

Introdução

Durante séculos, o estudo do movimento e suas Exercícios Resolvidos

01. O filósofo grego Aristóteles (384 a.C.- 322 a.C.) afirmava aos seus discípulos:

“Para manter um corpo em movimento, é necessário a ação contínua de uma força sobre ele.”

Esta proposição é verdadeira ou falsa?

Resposta

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02. É correto afirmar que os planetas mantêm seus movimentos orbitais por inércia?

Resposta

03. Um elevador de um prédio de apartamentos encontra-se, durante um certo tempo, sob a ação exclusiva de duas forças opostas: o peso e a tração do cabo, ambas de intensidade igual a 2 000 N.

O elevador está parado?

04. Observe a figura a seguir.

Sobre uma mesa horizontal lisa, uma esfera deixa de executar seu movimento circular uniforme e sai tangente à curva, após o rompimento do fio que garantia sua circulação.

Qual o tipo de movimento que a esfera realiza após o rompimento do fio? Justifique.

Resposta

Segunda Lei de Newton

Introdução

De acordo com o princípio da inércia, se a resultante de forças atuantes num corpo for nula, o corpo

Exercícios Resolvidos

01. O diagrama a seguir mostra a variação do módulo

da aceleração de duas partículas A e B em função da intensidade da força resultante (FR) sobre elas.

Calcule a massa de cada partícula.

02. O esquema abaixo mostra uma partícula de massa 2,0 kg sujeita à ação exclusiva de duas forças perpendiculares entre si, cujos módulos são: F1 = 6,0 N e F2 = 8,0 N.

a) Qual o módulo da aceleração da partícula?

b) Orientando-se convenientemente tais forças, qual o módulo da maior aceleração que a resultante dessas forças poderia produzir na partícula?

Resolução

Terceira Lei de Newton

1. Ação e Reação

Sabemos que força é fruto da interação, ou seja, uma força atuante em um corpo representa a ação que este

Exercícios Resolvidos

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01. Uma bola de peso igual a 1 N encontra-se em repouso, suspensa através de um fio ao teto de uma sala. Considere que ela esteja sujeita a ação exclusiva

de seu peso ( ) e da força de tração do fio ( ), como ilustra o esquema ao lado.

a) Qual o módulo da força de tração?

b) As forças e constituem um par ação-reação?

Resolução

02. A figura a seguir mostra uma caixa de massa 50 kg sendo erguida verticalmente, com aceleração ascendente de 1,0 m/s2, por um elevador de um prédio. Adote g = 10 m/s2.

a) Quais as intensidades das forças atu- antes na caixa durante sua elevação ?b) Qual a intensidade da força exercida pela caixa sobre o piso do elevador?

Resolução

02. (OSEC) O Princípio da Inércia afirma:       a) Todo ponto material isolado ou está em repouso ou em movimento retilíneo em relação a qualquer referencial.   b) Todo ponto material isolado ou está em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme em relação a qualquer referencial.

      c) Existem referenciais privilegiados em relação aos quais todo ponto material isolado tem velocidade vetorial nula.      d) Existem referenciais privilegiados em relação aos quais todo ponto material isolado tem velocidade vetorial constante.      e) Existem referenciais privilegiados em relação aos quais todo ponto material isolado tem velocidade escalar nula. RESPOSTA: D 03. Um homem, no interior de um elevador, está jogando dardos em um alvo fixado na parede interna do elevador. Inicialmente, o elevador está em repouso, em relação à Terra, suposta um Sistema Inercial e o homem acerta os dardos bem no centro do alvo. Em seguida, o elevador está em movimento retilíneo e uniforme em relação à Terra. Se o homem quiser continuar acertando o centro do alvo, como deverá fazer a mira, em relação ao seu procedimento com o elevador parado?       a) mais alto;      b) mais baixo;      c) mais alto se o elevador está subindo, mais baixo se descendo;      d) mais baixo se  o elevador estiver descendo e mais alto se descendo;      e) exatamente do mesmo modo. RESPOSTA:  04. (UNESP) As estatísticas indicam que o uso do cinto de segurança deve ser obrigatório para prevenir lesões mais graves em motoristas e passageiros no caso de acidentes. Fisicamente, a função do cinto está relacionada com a:       a) Primeira Lei de Newton;      b) Lei de Snell;      c) Lei de Ampère;      d) Lei de Ohm;      e) Primeira Lei de Kepler. RESPOSTA:  05. (ITA) As leis da Mecânica Newtoniana são formuladas em relação a um princípio fundamental, denominado:      a) Princípio da Inércia;     b) Princípio  da Conservação da Energia Mecânica;     c) Princípio da Conservação da Quantidade de Movimento;     d) Princípio da Conservação do Momento Angular;

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     e) Princípio da Relatividade: "Todos os referenciais inerciais são equivalentes, para a formulação da Mecânica Newtoniana". RESPOSTA:  06. Consideremos uma corda elástica, cuja constante vale 10 N/cm. As deformações da corda são elásticas até uma força de tração de intensidade 300N e o máximo esforço que ela pode suportar, sem romper-se, é de 500N. Se amarramos um dos extremos da corda em uma árvore e puxarmos o outro extremo com uma força de intensidade 300N, a deformação será de 30cm. Se substituirmos a árvore por um segundo indivíduo que puxe a corda também com uma força de intensidade 300N, podemos afirmar que:                            

       a) a força de tração será nula;      b) a força de tração terá intensidade 300N e a deformação será a mesma do caso da árvore;      c) a força de tração terá intensidade 600N e a deformação será o dobro do caso da árvore;      d) a corda se romperá, pois a intensidade de tração será maior que 500N;      e) n.d.a. RESPOSTA:  07. (FATEC) Uma bola de massa 0,40kg é lançada contra uma parede. Ao atingi-la, a bola está se movendo horizontalmente para a direita com velocidade escalar de -15m/s, sendo rebatida horizontalmente para a esquerda com velocidade escalar de 10m/s. Se o tempo de colisão é de 5,0 . 10-

3s, a força média sobre a bola tem intensidade em newtons:       a) 20      b) 1,0 . 102

      c) 2,0 . 102

      d) 1,0 . 102

      e) 2,0 . 103

 RESPOSTA:   

08. (FUND. CARLOS CHAGAS) Uma folha de papel está sobre a mesa do professor. Sobre ela está um apagador. Dando-se, com violência, um puxão horizontal na folha de papel, esta se movimenta e o apagador fica sobre a mesa. Uma explicação aceitável para a ocorrência é:       a) nenhuma força atuou sobre o apagador;      b) a resistência do ar impediu o movimento do apagador;      c) a força de atrito entre o apagador e o papel só atua em movimentos lentos;      d) a força de atrito entre o papel e a mesa é muito intensa;      e) a força de atrito entre o apagador e o papel provoca, no apagador, uma aceleração muito inferior à da folha de papel. RESPOSTA 09. Um ônibus percorre um trecho de estrada retilínea horizontal com aceleração constante. no interior do ônibus há uma pedra suspensa por um fio ideal preso ao teto. Um passageiro observa esse fio e verifica que ele não está mais na vertical. Com relação a este fato podemos afirmar que:       a) O peso é a única força que age sobre a pedra.      b) Se a massa da pedra fosse maior, a inclinação do fio seria menor.      c) Pela inclinação do fio podemos determinar a velocidade do ônibus.      d) Se a velocidade do ônibus fosse constante, o fio estaria na vertical.      e) A força transmitida pelo fio ao teto é menor que o peso do corpo. RESPOSTA 10. (UFPE) Um elevador partindo do repouso tem a seguinte seqüência de movimentos:       1) De 0 a t, desce com movimento uniformemente acelerado.      2) De t1 a t2 desce com movimento uniforme.      3) De t2 a t3 desce com movimento uniformemente retardado até parar.       Um homem, dentro do elevador, está sobre uma balança calibrada em newtons.      O peso do homem tem intensidade P e a indicação da balança, nos três intervalos citados, assume os valores F1, F2 e F3

      respectivamente:       Assinale a opção correta:       a) F1 = F2 = F3 = P

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      b) F1 < P; F2 = P; F3 < P      c) F1 < P; F2 = P; F3 > P      d) F1 > P; F2 = P; F3 < P;      e) F1 > P; F2 = P; F3 > P RESPOSTA:  

2.4 Conservações da energia mecânica.

1. Energia Mecânica   A energia mecânica (Em) de um corpo ou de um

sistema de corpos corresponde à soma das energias cinética e potencial.

 

  Como já vimos,

 Exercícios Resolvidos   01. Um bloco de peso igual a 10 N, preso a uma mola

de constante elástica 50 N/m e inicialmente indeformada, é solto (sem velocidade) e cai verticalmente pela ação da gravidade. Desprezando a resistência do ar, responda:

 

a) Esse conjunto massa-mola é um sistema conservativo?

b) Qual a altura que o corpo irá descer até parar? 

Resolução

02. O carrinho da montanha-russa da figura parte do repouso em A e atinge os pontos B e C , sem perder contato com os trilhos.

 

Desprezando os possíveis atritos e adotandog = 10 m/s2, obtenha o módulo da velocidade do carrinho:

a) no ponto B;b) no ponto C.

Resolução

2.5 Conservação do momento angular.

Conservação do Momento Angular

     A variação com o tempo do momento angular total de um sistema de partículas é igual à soma dos torques externos que atuam sobre o sistema:

     L / t = ext

     Se a soma dos

2.6 Mecânica dos Fluidos.

A Mecânica dos Fluídos estuda os fenômenos da hidrostátiva (líquidos em equilíbrio) e a hidrodinâmica (líquidos em movimento)

1. Teorema de Arquimedes

Um corpo mergulhado num líquido recebe forças do líquido em toda sua superfície, conforme

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2.7 Hidrostática.

Hidrostática é a parte da Mecânica que estuda os líquidos em equilíbrio.

Entende-se por “um líquido em equilíbrio” aquele cujas moléculas não apresentam aceleração em relação a um sistema de referência inercial.

A. Densidade de um

Exercícios Resolvidos

Unidades de pressão

SI [p] = N/m2 = Pa (pascal)

CGS [p] = dyn/cm2 = bar (bária)

Sistema técnico [p] = kgf/m2

01. Um cubo de massa 200 kg e aresta 2 m está apoiado por uma de suas faces numa superfície horizontal, num local em que g = 10 m/s2. Calcule a pressão que o cubo exerce na superfície.

Resolução

02. Num palco encontram-se uma bailarina de massa 50 kg e um elefante de massa 2 toneladas. Num certo instante, a bailarina se apóia na ponta de um único pé, cuja área de contato com o solo é de 10 cm2 e o elefante se apóia nas quatro patas, cuja área de contato de cada pata com o solo é de 400 cm2. Obtenha a relação entre a pressão exercida no solo pela bailarina e pelo elefante.

Resolução

EXERCÍCIOS

1> Massa de 1kg de água ocupa um volume de 1 litro a 40oC. Determine sua massa específica em g/cm3, kg/m3 e kg/l.

2> Determine a massa de um bloco de chumbo que tem arestas de 10 cm. Dado que a massa específica do chumbo é igual 11,2 g/cm3.

3> Uma esfera oca, de 1200 g de massa, possui raio externo de 10 cm e raio interno de 9 cm. Sabendo que o volume de uma esfera é dado por

V = 4/3 . p R3, determine:(a) a densidade da esfera;(b) a massa específica do material de que é feita a esfera.Use p = 3.

(UFRJ) 4> O impacto da partícula de lixo que atinge a nave espacial Columbia produz uma pressão da ordem de 100 N/cm2. Nessas condições e tendo a partícula 2 cm2, a nave sofre uma força de:(a) 100 N; (b) 200 N; (c) 400 N; (d) 800 N; (e) 1600N.

5> Um cubo maciço de alumínio (massa específica = 2,1 g/cm3), de 50 cm de aresta, está apoiado sobre uma superfície horizontal. Qual é a pressão, em Pa e em atm, exercida pelo cubo sobre a superfície ?

6> Existe uma unidade inglesa de pressão - libra-força por polegada quadrada - que se abrevia Lb/pol2, a qual é indevidamente chamada de libra. Assim, quando se calibram os pneus de um automóvel, muitas pessoas dizem que colocaram 26 "libras"de ar nos pneus. Agora responda: por que num pneu de automóvel se coloca mais ou menos 25 Lb/pol2 enquanto no de uma bicicleta de corrida ( cujos pneus são bem finos) se coloca aproximadamente 70 Lb/pol2 ?

(Curiosidade: 1 Lb/pol2 = 0,07 atm)

7> Uma piscina com 5,0 m de profundidade está cheia com água. Determine:(a) a pressão hidrostática a 3,0 m de profundidade;(b) a pressão absoluta no fundo da piscina;(c) a diferença de pressão entre dois pontos separados, verticalmente, por 80cm.Considere: g = 10 m/s2 e patm = 1,0 x 105 Pa

8> Considere que os 3 recipientes abaixo contêm o mesmo líquido.

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A pressão exercida no fundo dos recipientes é:(a) maior em I; (b) maior em II; (c) maior em III;(d) igual nos três; (e) n.d.a.

9> A pressão absoluta no fundo de uma piscina é de 1,4 atm. Logo a profundidade da piscina é de aproximadamente:(a) 14 m; (b) 0,4 m; (c) 4 m; (d) 0,70 m;

(e) n.d.a.

(UNITAU) 10> A figura mostra um tubo contendo mercúrio e um líquido de massa específica desconhecida. Calcule a massa específica do líquido sabendo que a massa específica do mercúrio é 13,6 g/cm3.

(clássico) 11> Para determinar a pressão atmosférica, Torricelli fez a seguinte experiência: um tubo de vidro, de 1m de comprimento, foi cheio de mercúrio e depois o mesmo emborcado num recipiente contendo mercúrio; constatou que, ao nível do mar, o mercúrio no tubo desce até à altura de 760 mm (0,76m).Se a massa específica do mercúrio é 13,6 g/cm3 = 13,6 x 10 3 kg/m3 e a aceleração da gravidade local é de 9,8 m/s2, qual a pressão atmosférica constatada por Torricelli?

12> Determine aproximadamente a altura da coluna de água que exerce pressão de 1 atm. Considere g = 10 m/s2.13> Você possui dois líquidos não miscíveis, mercúrio e água, desenhe um vaso comunicante e coloque mais água do que mercúrio e mostre um esquema de como ficariam dispostos os dois líquidos. Explique o seu esquema.

14> Determine o desnível H, nos vasos comunicantes figurados. O líquido A tem densidade 0,6 e o líquido B densidade igual a 1. Dado há = 20 cm.

15> Água e óleo de densidades 1,0 e 0,8, respectivamente, são colocados em um sistema de vasos comunicantes. Sendo 16 cm a altura da coluna de óleo, determine a altura da coluna de água medida acima do nível de separação entre os líquidos.

16> Num posto de gasolina, para a lavagem de um automóvel de massa 1000kg, o mesmo é erguido a uma certa altura. O sistema utilizado é uma prensa hidráulica. Sendo os êmbolos de áreas 10 cm2 e 2000 cm2 e a aceleração da gravidade local de 10 m/s2, qual a força aplicada no êmbolo menor para equilibrar o automóvel ?

(VUNESP) 17> As áreas dos pistões do dispositivo hidráulico da figura mantêm a relação 50:2. Verifica-se que um peso P, colocado sobre o pistão maior é equilibrado por uma força de 30 N no pistão menor, sem que o nível de fluido nas duas colunas se altere. De acordo com o Princípio de Pascal, o peso P vale:(a) 20 N; (b) 30 N; (c) 60 N; (d) 500 N; (d) 750 N.

18> A prensa hidráulica representada na figura está em equilíbrio. Os êmbolos formam áreas iguais a 2a e 5a. Qual a intensidade da Força F ?(a) 40 kgf; (b) 60 kgf; (c) 70 kgf; (d) 50 kgf; (e) 45 kgf.

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19> Prensa Hidráulica é um dispositivo multiplicador de:(a) força e trabalho;(b) potência e trabalho;(c) energia e força;(d) força;(e) n. d. a.

Uma prensa tem pistões de áreas iguais a 4 cm2 e 200 cm2. Aplica-se ao êmbolo menor uma força de 20 N. Este enunciado vale para as questões 20, 21 e 22.

20> A pressão no êmbolo menor é, em N/cm2:(a) 5; (b) 10; (c) 20; (d) 40;

(e) n.d.a.

21> A força que atua sobre o êmbolo de maior área é:(a) 100 N; (b) 500 N; (c) 1000 N; (d) 20000 N; (e) n.d.a.

22> Se o êmbolo menor descer de 120 cm, de quanto sobe o êmbolo maior ?(a) 1,2 cm; (b) 2,4 cm; (c) 4,8 cm; (d) 6,0 cm; (e) n.d.a.

23> Um objeto com massa de 10 kg e volume 0,002 m3 é colocado totalmente dentro da água.(a) Qual o valor do peso do objeto ?(b) Qual a intensidade da força de empuxo que a água exerce no objeto ?(c) Qual o valor do peso aparente do objeto ?(d) Desprezando o atrito com a água, determine a aceleração do objeto.Considere g = 10 m/s2

24> Um bloco cúbico de madeira (dc = 0,65 g/cm3), com 20 cm de aresta flutua na água. Determine a altura do cubo que permanece dentro da água.

(UFPA) 25> Um cubo de madeira (massa específica = 0,80 g/cm3) flutua num líquido de massa específica 1,2 g/cm3. A relação entre as alturas emersa e imersa é de:(a) 2/3; (b) 2; (c) 1,5; (d) 0,5; (e) 3/2.

26> Uma bola com volume de 0,002 m3 e densidade 200 kg/m3 encontra-se presa ao fundo de um recipiente que contém água, através de um fio

conforme a figura. Determine a intensidade da tração no fio que segura a bola. (Considere g = 10 m/s2)

27> Uma esfera tem 6,0 g de massa e sua massa específica vale 0,80 g/cm3. Calcule o empuxo sobre ela exercido quando estiver totalmente imersa num líquido de massa específica igual a 0,90 g/cm3, num local em que g = 9,8m/s2.

28> Um corpo pesa 70 kgf. Mergulhado em égua, seu peso aparente é de 40kgf. Qual a densidade do material do corpo em questão ?

(clássico) 29> Uma peça feita de alumínio e cobre pesa 76 gf. Mergulhada em água, seu peso aparente é de 56 gf. Qual o peso do alumínio contido na peça, sabendo que dAl = 2,5 e dCu = 9,0 ?

30> Os icebergs são grandes blocos de gelo que vagam em latitudes elevadas, constituindo um sério problema para a navegação, sobretudo porque deles emerge uma pequena parte do total.Sendo V o volume total do iceberg e mg = 0,92 g/cm3 a massa específica do gelo, determinar a porcentagem do iceberg que aflora à superfície livre da água, considerada com massa específica igual a mL = 1 g/cm3.

GABARITO

Termodinâmica Básica.

A descoberta de meios para utilização de fontes de energia diferentes da que os animais forneciam foi o

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que determinou a possibilidade da revolução industrial. A energia pode se apresentar na natureza sob diversas formas, mas, exceto no caso da energia hidráulica e dos ventos, deve ser transformada em trabalho mecânico por meio de máquinas, para ser utilizada pelo homem. A termodinâmica nasceu

 2.8 Propriedades e processos térmicos.

Processos Reversíveis e Irreversíveis

          Se o sistema em questão experimenta um processo espontâneo que o leva de um estado de equilíbrio a outro, os estados intermediários não são estados de equilíbrio.

          Se o processo é efetuado muito lentamente, isto é, se o sistema tem tempo de atingir o equilíbrio antes que uma nova perturbação aconteça, desenvolvendo-se em etapas infinitesimais, em qualquer instante o

2.9 Máquinas térmicas e processos naturais.

           Para que um dado sistema realize trabalho às custas da energia retirada na forma de calor de certa fonte térmica por um processo cíclico são necessárias duas fontes térmicas com temperaturas diferentes. Os dispositivos que realizam tal atividade por processos cíclicos são chamados de máquinas térmicas (M, na figura). Uma máquina térmica retira certa quantidade de energia na forma de calor (Q2) da fonte quente e transfere uma parcela desta energia (Q1) para a fonte fria. Em um ciclo completo, o sistema retorna ao

2.10 Eletrostática.

Introdução

Cargas elétricas em "Repouso" - Equilíbrio Estático- Repouso - Referencial;

Cargas elétricas - Átomo:- Núcleo: Prótons = p+ ;                Nêutron = Desprovidos de carga ; - Eletrosfera: Elétrons = e-Q = (Np - Ne) . eQ = n . e       n = número de elétrons em excesso (Q < 0 ) ou em falta (Q > 0);

Carga elementar:e = 1,6 . 10-19 C      (Aproximadamente) ;

Corpo:- Neutro: Ne- = Np+- Eletrizado: Ne- diferente Np+

o Material:- Condutor: Grande mobilidade de cargas e muitos elétrons livres;- Isolante: Pouca mobilidade de cargas e poucos elétrons livres;

Processos de Eletrização

- Atrito: Atração;- Contato: Repulsão;- Indução: Atração;

Atrito:

Contato:

Indução:- O corpo induzido sempre se eletrizará com cargas de sinais opostos ao do indutor;

2.11 Cargas em movimento.

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Existem uma interação chamada de "eletromagnética". Todas as partículas que têm cagas elétricas a sentem.

Ela tem duas "faces". Quando uma carga está parada, ela cria apenas o que chamamos de "campo elétrico". Este campo pode atrair ou repelir outras cargas. Com

isso, ele transmite energia (ou "realiza trabalho") sobre as partículas.

Quando uma carga elétrica está em movimento, ela gera uma outra "face" desta interação, chamada "campo magnético". O campo magnético não pode atrair, nem repelir cargas, mas pode modificar o

2.12 Eletromagnetismo;

Noções de Eletromagnetismo

É o estudo dos campos magnéticos e suas interações com as correntes elétricas.

• Campos magnéticos:

Os elétrons giram em torno do núcleo dos átomos, mas também em torno de sí mesmos (translação), isto é semelhante ao que ocorre com os planetas e o sol. Há diversas camadas de elétrons, e em cada uma, os elétrons se

distribuem em orbitais, regiões 2.13 Radiações eletromagnéticas.

INTRODUÇÃO

    É importante tomarmos consciência de como estamos imersos em ondas eletromagnéticas. Iniciando pelos Sol, a maior e mais importante fonte para os seres terrestres, cuja vida depende do calor e da luz recebidos através de ondas eletromagnéticas.

    Além de outras, recebemos também: a radiação eletromagnética emitida, por átomos de hidrogênio neutro que povoam o espaço interestelar da nossa galáxia; as emissões na faixa de radiofreqüências dos "quasares" (objetos ópticos que se encontram a enormes distâncias de nós, muito além de nossa galáxia, e que produzem enorme quantidade de energia); pulsos intensos de radiação dos "pulsares" (estrelas pequenas cuja densidade média é em torno de 10 trilhões de vezes a densidade média do Sol). 

 

    Essas radiações são tão importantes que deram origem a uma nova ciência, a Radioastronomia, que se preocupa em captar e analisar essas informações obtidas do espaço através de ondas.

    Há ainda as fontes terrestres de radiação eletromagnética: as estações de rádio e de TV, o sistema de telecomunicações à base de microondas, lâmpadas artificiais, corpos aquecidos e muitas outras.

 

 

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    A primeira previsão da existência de ondas eletromagnéticas foi feita, em 1864, pelo físico escocês, James Clerk Maxwell . Ele conseguiu provar teoricamente que uma perturbação eletromagnética devia se propagar no vácuo com uma velocidade igual à da luz.

    E a primeira verificação experimental foi feita por Henrich Hertz, em 1887. Hertz produziu ondas eletromagnéticas por meio de circuitos oscilantes e, depois, detectou-se por meio de outros circuitos sintonizados na mesma freqüência. Seu trabalho foi homenageado posteriormente colocando-se o nome "Hertz" para unidade de freqüência.

LEIS DE MAXWELL

    Maxwell estabeleceu algumas leis básicas de eletromagnetismo, baseado nas já conhecidas

 

2.14 Noções de Eletricidade e Eletrônica. 2.14.1 – Noções de Eletricidade

Introdução à Eletricidade – Cargas Elétricas

1. Preliminares

A história da Eletricidade começa na Antigüidade. Os gregos notaram que o âmbar, quando atritado, adquiria a propriedade de atrair pequenos pedaços de palha.

Vamos ilustrar essa propriedade através de exemplos.

Consideremos dois bastões de vidro e um pedaço de seda. Vamos, com esses objetos, realizar o seguinte experimento: inicialmente, cada bastão de vidro é atritado com o pedaço de seda. Em seguida, um dos bastões de vidro é suspenso por um fio e o outro bastão de vidro é aproximado do primeiro. Observamos que os dois bastões de vidro repelem-se.

Os bastões de vidro repelem-se após terem sido atritados com a seda.

Vamos, agora, repetir o experimento com duas barras de plástico atritadas com um pedaço de lã ou pele de animal.

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Observamos que as duas barras de plástico repelem-se, da mesma maneira que os bastões de vidro do experimento anterior.

As barras de plástico repelem-se após terem sido atritadas com lã.

Finalmente, aproximamos a barra de plástico atritada com lã do bastão de vidro atritado com seda. Observamos, agora, uma atração entre eles.

Esses experimentos realizados com o vidro, seda, plástico e lã podem ser repetidos com muitos outros materiais. Chegaremos sempre às seguintes conclusões:

1) corpos feitos do mesmo material, quando atritados pelo mesmo processo, sempre se repelem;

2) corpos feitos de materiais diferentes, atritados por processos diferentes, podem atrair-se ou repelir-se.

Os bastões de vidro e as barras de plástico, quando atritados com a seda e a lã, respectivamente, adquirem uma propriedade que não possuíam antes da fricção: eles passam a se atrair ou a se repelir quando colocados convenientemente um em presença do outro. Nessas condições, dizemos que os bastões de vidro e as barras de plástico estão eletrizados.

Verificamos, então, através de experiências, que os corpos eletrizados podem ser classificados em dois Exercícios Resolvidos

01. Determinar a intensidade média de corrente elétrica no intervalo de tempo de 0 a 4,0 s, conforme o gráfico abaixo.

Resolução

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02. Na figura abaixo, suponhamos que 1 · 1020 íons sulfato e 2 · 1020 íons hidroxônio se movimentem por segundo. Determinar a intensidade da corrente elétrica no interior da solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4).

2.15 Noções de Metrologia.

1 - GENERALIDADES

1.1 - Introdução

O conceito de medir, traz em si, uma idéia de comparação e como só se pode comparar “coisas" de uma mesma espécie, podemos definir medição como: "medir é comparar uma dada grandeza com outra de mesma espécie, tomada como unidade”.

O homem precisa medir para definir seu espaço, sua atuação. Para isso, temos a metrologia como ferramenta de trabalho.

A formação desta palavra é METRO = medir; LOGIA = estudo.

2.17 Transmissão e transmissores pneumáticos e eletrônicos analógicos.

Os equipamentos podem ser agrupados conforme o tipo de sinal transmitido ou o seu suprimento. Em todos os casos, existem vantagens e desvantagens. Cabe a cada indústria escolher a opção mais adequada ao seu ramo e verificar se esta se adapta aos processos em questão. No tipo pneumático, é utilizado um gás comprimido, cuja pressão é alterada

2.19 Noções de Processos de Refino.

4. NOÇÕES DE PROCESSO DE REFINO

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Os processos de refino podem ser divididos em três classes:

separação física, alteração química e purificação.

Separação física. A destilação, a extração de solventes, a cristalização por resfriamento, a filtração e a absorção estão compreendidas nos processos de separação física. A destilação é realizada em estruturas altas e cilíndricas chamadas torres. Depois de bombeado para os tubos de um alambique, onde é aquecido até vaporizar-se (exceto

2.20 Bombas Centrífugas.

. Definição

Bombas Centrífugas são bombas hidráulicas que têm como princípio de funcionamento a força centrífuga através de palhetas e impulsores que giram no interior de uma carcaça estanque, jogando líquido do centro para a periferia do conjunto girante.

Descrição

2.22 Tubulações Industriais.

 CONTEÚDO:

    Tubulações Industriais: Generalidades, Classificação.

Tubos: Materiais, Processos de Fabricação, Normalização Dimensional.

  

TUBULAÇÕES INDUSTRIAIS

                 Definição:      Conjunto de tubos e seus acessórios

             Aplicações:   Distribuição de vapor para força e/ou para aquecimento;

Distribuição de água potável ou de processos industriais; Distribuição de óleos combustíveis ou lubrificantes; Distribuição de ar comprimido; Distribuição de gases e/ou líquidos industriais.

 

 Custo:             Em indústrias de processamento, indústrias químicas, refinarias de petróleo, indústrias petroquímicas, boa parte das indústrias alimentícias e farmacêuticas, o custo das tubulações pode representar 70% do custo dos equipamentos ou 25% do custo total da  instalação.

  MATERIAIS PARA TUBOS

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             É muito grande a variedade dos materiais atualmente utilizados para a fabricação de tubos. Só a ASTM especifica mais de 500 tipos diferentes.

 METÁLICOS:                     

Ferrosos:                   Aços-carbono Aços-liga Aços inoxidáveis

Ferro fundido

Ferro forjado

Ferros ligados

Ferro nodular

 Não-ferrosos            

Cobre

Latões

Cobre-níquel

Níquel e ligas

Metal Monel

Chumbo

Titânio, zircônio

            NÃO METÁLICOS:             

Materiais:                  

Cloreto de polivinil (PVC)

plásticos                   

Polietileno

Acrílicos

Acetato de celulose

Epóxi

Poliésteres

Fenólicos etc.

Cimento-amianto

Concreto

Barro vidrado

Elastômeros (borrachas)

Vidro

Cerâmica, porcelana etc.  

            A seleção e especificação do material mais adequado para uma determinada aplicação pode ser um problema difícil cuja solução depende de diversos fatores.

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FATORES DE INFLUÊNCIA NA SELEÇÃO DE MATERIAIS

             A seleção adequada é um problema difícil porque, na maioria dos casos, os fatores determinantes podem ser conflitantes entre si. Caso típico é corrosão versus custo.

              Os principais fatores que influenciam são:

            Fluido conduzido – Natureza e oncentração do fluido Impurezas ou contaminantes; pH; Velocidade; Toxidez; Resistência à corrosão; Possibilidade de contaminação.

 Condições de serviço – Temperatura e pressão de trabalho. (Consideradas as condições extremas, mesmo que sejam condições transitórias ou eventuais.)

 Nível de tensões do material – O material deve ter resistência mecânica compatível com a ordem de grandeza dos esforços presentes. ( pressão do fluido, pesos, ação do vento, reações de dilatações térmicas, sobrecargas, esforços de montagem etc.

2.23 Noções de Controle de Processo.

Sistemas de Controle

Este termo "Sistemas de Controle" é bastante genérico, de forma a não haver uma definição específica, convencionalmente aceita. A seguir procurarei discutir os seus significados.Os sistemas de controle variam em função das características do processo industrial que irá controlar.

Principais características dos processos industriais, que influenciam a configuração os sistemas de controle :

3 Conhecimentos de Matemática.

3.1 Álgebra e trigonometria básicos.

3.1.1 – Álgebra Básica

1.CONJUNTOS NUMÉRICOS

1.1 NUMEROS INTEIROS

Introdução aos números inteiros

Na época do Renascimento, os matemáticos sentiram cada vez mais a necessidade de um novo tipo de número, que pudesse ser a solução de equações tão simples como:

x + 2 = 0, 2x + 10 = 0, 4y + 4 = 0

As Ciências precisavam de símbolos para

3.1.2 – Trigonometria Básica

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Identidades Trigonométricas

É comum a necessidade de obtermos uma razão trigonométrica, para um ângulo, a partir de outra razão cujo valor seja conhecido, ou mesmo simplificar expressões extensas envolvendo várias relações trigonométricas para um mesmo ângulo.

Nesses casos, as identidades trigonométricas que iremos deduzir neste tópico são ferramentas de grande aplicabilidade.

Antes de demonstrá-las, é necessário que definamos o que vem a ser uma identidade.

Identidade em uma ou mais variáveis é toda igualdade verdadeira para quaisquer valores a elas atribuídos, desde que verifiquem as condições de existência da expressão.

Por exemplo, a igualdade é uma identidade em x, pois é verdadeira para todo x real, desde que x 0 (divisão por zero é indeterminada ou inexistente).

Vamos verificar agora como se relacionam as razões

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