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F 228 – Primeiro semestre de 2010 – Lista 7 
 
Temperatura, Calor e a Primeira Leia da Termodinâmica 
 
1) Em um termômetro de gás a volume constante, a pressão a 20 °C é de 0,98 atm. 
a) Qual a pressão a 45 °C? 
b) Qual a temperatura se a pressão for 0,5 atm? 
 
2) O coeficiente médio de expansão volumétrica do tetracloreto de carbono é 
5,81 x 10
-4
 °C
-1
. Se um recipiente de aço ( = 33x10-6 °C-1) de 50 litros estiver 
completamente cheio com tetracloreto de carbono quando a temperatura for 10 °C, 
quanto de excesso derramará quando a temperatura se elevar para 30 °C? 
 
3) Em um recipiente isolado, 250 g de gelo a 0 °C são adicionados a 600 g de água 
a 18 °C. 
a) Qual é temperatura final do sistema? 
b) Quanto gelo permanece quando o sistema atinge o equilíbrio? 
Dados: cagua = 4189 J/kg. °C, cgelo= 2220 J/kg. °C, Lfusão da água = 3,33 x 10
5
 J/kg 
 
4) Um cilindro de 10 cm de diâmetro contém gás argônio a uma pressão de 10 atm e 
uma temperatura de 50 °C. Um pistão pode deslizar pela superfície interna do cilindro. 
A altura inicial do cilindro é de 20 cm. 2500 J de calor são transferidos para o gás, 
fazendo com que ele se expanda a pressão constante. Sabendo que a energia interna do 
gás está relacionada com a pressão e o volume pela equação E = (3/2)PV, encontre: 
a) A temperatura final do gás. 
b) O comprimento final do cilindro. 
 
5) Um gás realiza o processo cíclico mostrado na figura abaixo. 
a) Encontre a energia resultante transferida para o sistema pelo calor durante um ciclo 
completo. 
b) Se o ciclo for revertido - isto é, se o processo seguir a trajetória ACBA – qual será a 
entrada de energia resultante por ciclo pelo calor? 
 
6) Uma amostra de gás é expandida para o dobro de seu volume original de 1 m
3
 em um 
processo par o qual p = V2, onde  = 5 atm/m
6
. Quanto trabalho é realizado sobre o gás 
em expansão? 
 
7) Uma amostra de 5 g de um gás monoatômico de massa molar hipotética M = 14g/mol 
inicialmente a uma pressão de 3 atm e uma temperatura de 293 K, é submetida a uma 
expansão isobárica até que seu volume seja triplicado. Sabendo que a relação entre 
pressão, volume e temperatura nesse gás obedece a equação 
nRTpV 
, e que a relação 
entre energia interna e temperatura obedece a equação E = (3/2)PV, onde n é o numero 
de moles do gás, e R é uma constante (R = 8,31 J/mol K).Encontre: 
a) O volume e temperatura do gás ao final da expansão. 
b) A quantidade de energia térmica que é transferida para o gás ao final da expansão. 
A seguir, a pressão do gás é reduzida, a volume constante, até que a temperatura 
original seja novamente atingida. 
c) Qual a pressão do gás após este processo? 
d) Que quantidade de energia térmica é transferida do gás durante este processo? 
e) Represente o processo inteiro em um diagrama PV. Escolha escalas adequadas para 
os dois eixos. 
 
8) Uma barra de ouro (k = 314 W/m °C) está em contato térmico com uma barra de 
prata (k = 427 W/m °C) de mesmo comprimento e área. Uma extremidade da barra 
composta é mantida a 80 °C e a extremidade oposta está a 30 °C. Quando a 
transferência de energia atinge o estado estacionário, qual a temperatura na junção? 
 
9) O vidro de uma janela (k = 0,8 W/m °C) tem área de 3 m
2
 e espessura de 0,6 cm. Se a 
diferença de temperatura entre as duas faces é 25°C, qual é a taxa de transferência de 
energia pela condução através da janela? 
 
10) A temperatura da superfície do Sol é de aproximadamente 5800 K. O raio do Sol é 
6,96 x 10
8
 m. Calcule a energia total irradiada pelo Sol a cada segundo. Considere que a 
emissividade é de 0,965.