Terceira avaliação física geral II B nota 10 Teoria cinética dos gases Segunda Lei da Termodinâmica

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Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC 
Departamento de Física 
Semestre 2021 – 1 
Data: 22/09/2021 
 
Terceira Avaliação de Física Geral II B 
 
1. Suponha que 4,00 mols de um gás ideal sofram uma expansão reversível 
isotérmica do volume V1 para o volume V2 = 2,00V1 a uma temperatura T = 400K. 
Determinar (a) o trabalho realizado pelo gás e (b) a variação da entropia do gás. 
(c) Se a expansão fosse reversível e adiabática, em vez de isotérmica, qual seria 
a variação de entropia do gás? (1,0 ponto) 
 
2. Em um experimento 200 g de alumínio (com calor específico de 900 J/kg.K) a 
100oC são misturados com 50,0g de água (calor específico 4187 J/kg.K) a 20,0oC, 
com a mistura isolada termicamente. (a) Qual é a temperatura de equilíbrio do 
sistema? (b) Mostre que em uma situação em que ocorre elevação da 
temperatura, sem mudança de estado físico a variação de entropia é calculada 
da forma ∆𝑆 = 𝑚 ∙ 𝑐 ∙ 𝑙𝑛 )*+
*,
-	. (c) Determine a variação da entropia do alumínio 
e da água. (d) Qual é a variação da entropia do sistema alumíno-água? (2,0 
pontos) 
 
3. A figura mostra um ciclo reversível a que é submetido 1,00 mol de um gás 
monoatômico ideal. Suponha que p1 = 2p0, V1 = 2V0, p0 = 1,01 x 105Pa e V0 = 
0,0225m3. Calcule (a) a temperatura em cada estado do ciclo, (b) o trabalho 
realizado em cada etapa e durante o ciclo, (c) a energia adicionada em forma de 
calor durante o percurso abc, (d) a eficiência do ciclo. (e) Qual é a eficiência de 
uma máquina de Carnot operando entre a temperatura mais alta e a 
temperatura mais baixa do ciclo? (3,0 pontos) 
 
 p 
 
 p1 b c 
 
 
 p0 a d 
 
 
 V0 V1 V 
 
 
4. No ponto A de um ciclo de Carnot, 2,34 moles de um gás ideal monoatômico tem 
no estado A uma pressão de 1400 kPa, um volume de 10L e uma temperatura de 
720 K. Ele se expande isotermicamente até o ponto B, então, expande-se 
adiabaticamente até o ponto C. Uma compressão isotérmica o leva ao ponto D 
e, finalmente, um processo adiabático faz o gás retornar ao ponto A. (a) 
Determine todas as pressões, volumes e temperaturas desconhecidos e 
preencha a tabela ao final da questão. (b) Encontre o trabalho realizado, o calor 
(absorvido ou cedido) e a variação da energia interna em cada uma das etapas 
do ciclo (A → B, B → C, C → D e D → A. (c) Calcule o rendimento da máquina 
térmica. (4,0 pontos) 
 
 p V T 
A 1400 kPa 10L 720 K 
B 875 kPa 
C 24L 
D 15L 549 K