lista5-f2

Prévia do material em texto

CF060 – Física II
2S-2019
Lista de Problemas 5
Evaldo
Temperatura e Calor
1) Em que temperatura a leitura da escala
Fahrenheit é igual a: (a) duas vezes a da escala
Celsius e (b) metade daquela na escala Celsius?
2) Em uma escala linear de temperatura X a
água congela a -125,0 oX e evapora a 357,0 oX.
Em uma escala de temperatura Y, linear, a água
congela a -70,0 oY e evapora a -30,0 oY. Uma
temperatura de 50 oY corresponde a que
temperatura na escala X?
3) Um furo circular em uma placa de alumínio
possui diâmetro de 2,725 cm a 0,0 oC. Qual o
diâmetro do furo quando a temperatura da
placa é aumentada para 100,0 oC?
4) Uma xícara de alumínio de 100 cm3 de
capacidade está completamente cheia com
glicerina a 22 oC. Quanta glicerina, se alguma,
será derramada se a temperatura da glicerina e
da xícara subir para 28 oC? O coeficiente de
expansão volumétrica da glicerina é
5,1 10-4 /oC.
5) Um certo nutricionista encoraja as pessoas a
fazerem uma dieta bebendo água com gelo. Sua
teoria é a de que o corpo deve queimar gordura
suficiente para aumentar a temperatura da água
de 0,0 oC para a temperatura do corpo de 37,0
oC. Quantos litros de água com gelo você deve
beber para queimar 454 g de gordura
(equivalente a 3500 kcal)? Por que não é
recomendável seguir esta dieta?
6) Calcule a menor quantidade de energia, em
joules, necessária para fundir 130 g de prata
inicialmente a 15,0 oC.
7) Um vaso de cobre de 150 g contém 220 g de
água e estão ambos a 20 oC. Um cilindro de
cobre de 300 g muito quente é jogado dentro da
água, fazendo com que ela ferva e 5 g dela se
transformem em vapor. A temperatura final do
sistema é 100 oC. Despreze a transferência de
energia térmica para o ambiente. (a) Quanta
energia (em calorias) é transferida para a água
sob a forma de calor? (b) Quanta energia é
transferida para o vaso? (c) Qual é a
temperatura original do cilindro?
8) Em um aquecedor solar de água, a energia
do Sol é absorvida pela água que circula
através de tubos em um coletor de teto. A
radiação solar penetra no coletor através de
uma cobertura transparente e aquece a água nos
tubos; essa água é então bombeada para um
tanque de armazenamento. Suponha que a
eficiência de todo o sistema seja de 20%. Que
área do coletor é necessária para aumentar a
temperatura de 200 L de água no tanque de 20
oC para 40 oC em 1 hora, quando a intensidade
da luz solar incidente é de 700 W/m2?
9)(a) Dois cubos de gelo de 50 g são jogados
em 200 g de água em um recipiente
termicamente isolado. Se a água está
inicialmente a 25 oC e o gelo vem direto de um
freezer a -15 oC, qual a temperatura final de
equilíbrio térmico? (b) Qual a temperatura final
se for utilizado apenas um cubo de gelo?
10) Se você passeasse brevemente no espaço
longe do Sol sem uma roupa adequada (como
fez um astronauta no filme 2001 – uma
odisséia no espaço), você sentiria o frio do
espaço – enquanto irradiasse energia, você
absorveria quase nada de seu ambiente. (a) A
que taxa você perderia energia? (b) Quanta
energia você perderia em 30 s? Suponha que
sua emissividade é 0,90 e estime os outros
dados necessários para o cálculo.
11) Na figura abaixo, duas placas retangulares
de metal idênticas estão soldadas extremidade
com extremidade, com uma temperatura T1 = 0
oC no lado esquerdo e uma temperatura T2 =
100 oC no lado direito. Em 2 min, 10 J são
conduzidos a uma taxa constante do lado
direito para o esquerdo. Que tempo seria
necessário para a condução de 10 J se as placas
estivessem soldadas face a face, como
mostrado na parte inferior da figura?
12) (a) Qual a taxa de perda de energia em
watts por metro quadrado através de uma janela
de vidro de 3 mm de espessura se a temperatura
externa é 0 oC e a temperatura interna é 25 oC?
(b) Uma janela para inverno é preparada com
um vidro de mesma espessura instalado
paralelo ao primeiro com um espaçamento de
ar entre 7,5 cm. Qual é agora a taxa de perda de
energia se a condução for o único mecanismo
na transferência de calor?
13) Um atleta precisa perder peso e decide
fazer isso “puxando ferro”. (a) Quantas vezes
um peso com massa de 80 kg deve ser erguido
de 1 m para queimar 454 g de gordura (energia
equivalente a 3500 kcal)? (b) Se o peso for
erguido uma vez a cada 2 s, quanto tempo irá
durar esta tarefa?
14) Uma amostra de gás se expande de 1 m3 a 4
m3 enquanto sua pressão decresce de 40 Pa
para 10 Pa. Que trabalho é realizado pelo gás
se sua pressão varia com o volume através (a)
da trajetória A, (b) da trajetória B, e (c) da
trajetória C da figura?
15) Um gás em uma câmara fechada passa pelo
ciclo mostrado no diarama p-V da figura
abaixo. Calcule a energia líquida adicionada ao
sistema sob a forma de calor durante um ciclo.
16) A figura abaixo mostra um ciclo fechado
para um gás (a figura não está em escala). A
variação na energia interna do gás quando ele
se move de a para c ao longo da trajetória abc é
-200 J. Quando ele se move de c para d, 180 J
precisam ser transferidos para ele na forma de
calor. É necessária uma transferência de calor
adicional de 80 J quando ele se move de d para
a. Que trabalho é realizado sobre o gás quando
ele se move de c para d?