LISTA_3_FISICA_II

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ - UFPA 
Curso de Engenharia Civil 
Disciplina de Física Teórica Aplicada II 
 
 
 
Fluxo de calor e Primeira lei da termodinâmica 
 
 
QUESTÃO 1 (ENADE 2014): Um ambiente termicamente confortável é uma das 
condições que devem ser consideradas em projetos de edificações. A fim de projetar 
um ambiente interno com temperatura de 200C para uma temperatura externa média 
de 350C, um engenheiro considerou no dimensionamento, um fluxo de calor através 
de uma parede externa de 105 W/m2, conforme ilustra a figura abaixo. 
 
 
A tabela a seguir apresenta os valores da condutividade térmica para alguns materiais 
de construção. 
 
 
Material Condutividade térmica 
W
λ
m K
 
 
 
 
Concreto 1,40 
Pedra natural 1,00 
Placa de aglomerado de fibras de 
madeira 
0,2 
Placa de madeira prensada 0,1 
Placa com espuma rígida de poliuretano 0,03 
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15220-1: Desempenho 
térmico de edificações – Parte 1: Definições, símbolos e unidades. Rio de Janeiro, 
2005, p. 8 (adaptado). 
 
A fim de se obter a temperatura interna desejada, qual deve ser o material 
selecionado, entre os apresentados na tabela acima, para composição da parede 
externa? 
 
a) Concreto 
b) Pedra natural. 
c) Placa de madeira prensada. 
d) Placa com espuma rígida de poliuretano. 
e) Placa de aglomerado de fibras de madeira. 
 
 
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Disciplina de Física Teórica Aplicada II 
 
 
QUESTÃO 2: Um engenheiro civil é contratado por uma empresa para construir a 
parede de uma fornalha de uma metalúrgica. A parede foi edificada com tijolos com 
0,7 m de espessura e condutividade térmica de 1,4 W/m.k. A temperatura da parede 
interna é de 1247 0C e a temperatura da parede externa é de 847 0C. A parede 
apresenta área igual 3,6 metros quadrados. A taxa de calor perdido através da parede 
será, em KW, aproximadamente igual a: 
 
QUESTÃO 3: Em um projeto de construção civil de um restaurante um engenheiro 
deve construir um grande tanque de água com um fundo quadrado de 2,0 m de lado 
feito de um metal cuja espessura vale 4mm. Quando a água esquenta, o aquecedor a 
gás embaixo mantém a diferença de temperatura entre as superfícies superior e 
inferior, da chapa do fundo em 2 0C. Calcule o calor, em quilocaloria, que é conduzido 
através dessa placa em 8,0 minutos. Dado o coeficiente de condutibilidade térmica do 
metal igual a 80 W/m.K. 
 
QUESTÃO 4: Em um determinado momento da construção civil no Brasil, as paredes 
de casas populares eram pré-fabricadas em concreto. Tal artifício, do ponto de vista 
construtivo, foi positivo, pois o tempo de construção acabou sendo mais curto. No 
entanto do ponto de vista de conforto, não obteve o mesmo sucesso, pois as casas 
ficaram com temperaturas muito elevadas internamente. Imagine uma parede de 
concreto com 9 metros quadrados de área e 10 centímetros de espessura. A 
constante de condutividade térmica é de 
3
0
cal
2x10
seg cm C
−
  . Supondo que a 
diferença de temperatura entre o meio externo e interno seja 150C, qual a quantidade 
de calor que flui através da parede durante 20 min? 
 
QUESTÃO 5: Sistemas termodinâmicos que utilizam gases que movem cilindros estão 
presentes em nosso cotidiano em dispositivos diversos, como motores de combustão 
interna, motores a vapor, compressores de geladeiras e condicionadores de ar, entre 
outros. Durante seu funcionamento, todos esses dispositivos executam ciclos, ou seja, 
passam por várias fases que mudam seus estados termodinâmicos. Imagine a 
situação em que o mesmo gás ideal está presente em três sistemas termodinâmicos 
distintos, onde partem de um estado 1 e chegam em um estado 2, porém, por três 
processos diferentes representados nas figuras abaixo. 
 
 
Considerando esses sistemas, analise as afirmações abaixo. 
 
I. Em todos os três processos, o trabalho é realizado pelo gás. 
 
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II. O trabalho realizado em cada um dos processos é diferente, sendo máximo no 
processo representado na figura III. 
III – No sistema representado na figura I ocorrem dois processos, no primeiro trecho 
ocorre um processo isobárico e no segundo trecho ocorre um processo isocórico. 
IV – Em relação ao sistema representado na figura II, o trabalho realizado é o máximo 
entre os três sistemas termodinâmicos. 
V – Considerando que o sistema representado na fugira III seja um processo 
isotérmico, a pressão no ponto dois é dada por 12 1
2
V
P =P
V
 
 
 
. 
 
São verdadeiras APENAS as afirmações: 
 
a) I, II e III 
b) I, III e V 
c) II, III e IV 
d) II, III e V 
e) III, IV e V 
 
QUESTÃO 6 (ENADE 2008): Um certa quantidade de um gás ideal ocupa volume 
inicial Vi à PI e temperatura Ti. O gás se expande até o volume (Vf > Vi), segundo dois 
processos distintos: (1) a temperatura constante e (2) adiabaticamente. Com relação à 
quantidade de calor Q fornecida, ao trabalho W realizado e à variação de energia 
interna ∆E de cada processo, pode-se afirmar que; 
 
I) Q1 = Q2
II) Q1 > Q2
III) ΔE1 = ΔE2
VI) ΔE1 < ΔE2
V) W1 > W2
 
 
São verdadeiras APENAS as afirmações 
 
a) I e III 
b) I e IV 
c) II e V 
d) III e V 
e) IV e V 
 
QUESTÃO 7:O motorista de um automóvel verificou que um dos pneus de seu carro 
estava mais baixo que os demais. Sendo assim, se dirigiu a um borracheiro para 
calibrar o pneu que estava mais seco. Supondo-se que no interior do pneu o ar 
confinado está sob uma pressão inicial de 10 Pa e um volume inicial de 1,0 m3, e que 
durante o processo calibragem o gás no interior se expandiu para um volume final de 
2,0 m3. Imagine que durante a expansão, a pressão e o volume são obtidos pela 
equação 
2p aV= , onde 810N/ma = . Qual o trabalho realizado pelo gás durante a 
expansão. 
 
 
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QUESTÃO 8: Um sistema fechado com uma massa de 1 kg é levado de um estado 
inicial até um estado final 2 através de um processo diagrama pV, à esquerda. 
Durante esse processo, 200 kJ são transferidos para dentro do sistema sob a forma de 
calor. Se a massa retornar adiabaticamente do estado 2 para o estado 1 através de 
um processo diferente deste, então, durante o processo de retorno, o valor da 
transferencia de energia, sob a forma de trabalho (kN.m), de acordo com a conveção 
de sinais da termodinâmica, será: 
 
(A) -400 
(B) -200 
(C) 0 
(D) +200 
(E) +400 
 
QUESTÃO 9: A primeira lei da termodinâmica é uma versão da lei de conservação da 
energia. Também conhecido como Princípio de Joule, este postulado admite que 
diversas formas de trabalho podem ser convertidas umas nas outras, elucidando que a 
energia total transferida para um sistema é igual à variação de sua energia interna, ou 
seja, em todo processo natural, a energia do universo se conserva sendo que a 
energia do sistema quando isolado é constante. Analisando as alternativas abaixo, 
quais estão em acordo com a primeira lei da termodinâmica? 
 
I – Sobre o calor cedido a um sistema, em uma transformação isotérmica, parte é 
convertido em trabalho e parte é vai para variação de energia interna do sistema. 
II - A primeira lei da Termodinâmica trata da conservação da energia. 
III - Em uma transformação isocórica, não haverá realização de trabalho. 
IV - Em uma transformação adiabática, o trabalho será realizado pelo gás quando a 
variação da energia interna é positiva. 
V - A primeira lei da Termodinâmica diz que o calor fornecido a um gás é igual à soma 
do trabalho realizado pelo gás e a sua variação da energia interna. 
 
a) I, II e IV 
b) I, III e V 
c) I, II e V 
d) II, III e V 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_conserva%C3%A7%C3%A3o_da_energia
https://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_conserva%C3%A7%C3%A3o_da_energia
 
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e) II, IV e V 
 
QUESTÃO 10: O gráfico a seguir apresenta o diagrama PV de uma máquina térmica 
que opera com um gás ideal monoatômico. Os trechos BC e DA representam 
processos adiabáticos. 
 
 
 
Com base no diagrama PV e nas leis da termodinâmica, avalie as afirmações a seguir. 
 
I – A variação de energia interna no trecho AB é dada por int
3
1
2
B
AB A
A
P
E n RT
P
 
 = − 
 
 
em que n é o número de moles do gás, R é a constante dos gases ideais e TA é a 
temperatura no ponto A. 
II – No trecho BC, a variação de energia interna é dada por int BCE W = − , em que WBC 
é o trabalho executado pela expansão do gás. 
III – No trecho DA, o trabalho é executado pelo gás, o que produz a variação de 
energia interna. 
IV – O ciclo ABCD tem variação de energia interna nula. 
 
As alternativas corretas são: 
 
a) I, II e III 
b) I, II e IV 
c) I, III e IV 
d) II, III e IV 
e) I, II, III e IV