Captulo_18_Calor_e_1_Lei_da_Termo (1)

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO - UFERSA 
ONDAS E TERMODINÂMICA 2023.1 
Prof. Dr. Lino M. de Holanda Junior 
 
Calor e 1ª Lei da Termodinâmica 
 
1) Avalie a quantidade de energia despendida em estado febril, quando um adulto de 70 𝑘𝑔 
está com sua temperatura 2,0°𝐶 acima daquela usual. 
DADOS: 𝑐ℎ𝑢𝑚𝑎𝑛𝑜 ≈ 4200 𝐽/𝑘𝑔. 𝐾 
2) Uma chapa de aço apresenta um orifício com área de 100 cm2. Inicialmente sua temperatura 
é 20°C e, então, é aquecida até 100°C. Qual a variação da área deste orifício? E se a chapa fosse 
resfriada a 0°C em vez de ser aquecida? 
DADOS: 𝛼𝑎ç𝑜 = 1,1 ∙ 10
−5 °𝐶−1 
 
3) Uma barra metálica possui comprimento de 40,125m a 20°C. e tem comprimento de 
40,148m quando está a 45°C. Qual o coeficiente linear de dilatação linear para este material? 
 
4) A que temperatura a leitura da escala Fahrenheit é igual a (a) duas vezes a da escala Celcius e 
(b) metade a da escala Celsius. 
 
5) Faça as seguintes conversões entre as escalas de temperatura Celsius, Fahrenheit e Kelvin. 
a) A temperatura na superfície do sol é de aproximadamente 6000K. Expresse isso na 
escala Fahrenheit. 
b) A temperatura normal do corpo humano é de 98,6°F. Expresse na escala Celsius. 
c) A menor temperatura registrada nos EUA foi de -70°F. Expresse na escala Kelvin. 
d) A temperatura de ebulição do Oxigênio é de -183°C. Expresse na escala Kelvin. 
 
6) Um copo de vidro de 25g contém 200g de água a 24°C. Se dois cubos de gelo de 15g cada e a 
uma temperatura de -3°C são colocados no copo, qual é a temperatura final da bebida? 
Despreze qualquer transferência de calor com o ambiente. 
 
7 Calcule a quantidade de calor necessário para fundir completamente um bloco de gelo de 
500g que está a uma temperatura de -5°C. 
 
8) Trilhos de trem são instalados quando a temperatura é de -5°C. Uma seção padrão de trilho 
tem 12m de comprimento. De quanto deve ser a folga deixada entre os trilhos de modo a não 
ocorrer compressão quando a temperatura subir até 42°C ? 
 
9) Um cubo de latão tem arestas de 33,2 cm de comprimento a 22°C. Determine o aumento na 
área superficial e o aumento no volume do cubo quando ele é aquecido até 75°C. 
 
10) Uma barra de comprimento 𝐿 = 𝐿1 + 𝐿2 é composta por uma barra de material 1 com 
comprimento 𝐿1 acoplada a uma barra de material 2 com comprimento 𝐿2, conforme mostrado 
na figura. 
a) Mostre que o coeficiente efetivo de dilatação linear 𝛼 para esta barra é dado por 
𝛼 = (𝛼1𝐿1 + 𝛼2𝐿2)/𝐿 
 
b) Usando aço e latão, projete uma barra composta cujo comprimento seja 52,4m e cujo 
coeficiente efetivo de dilatação linear seja igual a 1,3 ∙ 10−5° 𝐶−1. 
 
 
 
 
11) Considere que 214 J de trabalho são realizados sobre um sistema e 293 J de calor são 
extraídos do sistema. Em termos da primeira lei da termodinâmica, quais são os valores 
(incluindo os sinais) de W, Q e ΔE ? 
 
 
Nos problemas 12 a 14, o estado inicial do gás é 𝑷𝟏 = 𝟑𝒂𝒕𝒎, 𝑽𝟏 = 𝟏𝑳 e 𝑬𝟏 = 𝟒𝟓𝟔 𝑱, e seu 
estado final é 𝑷𝟐 = 𝟐𝒂𝒕𝒎, 𝑽𝟐 = 𝟑𝑳 e 𝑬𝟐 = 𝟗𝟏𝟐 𝑱. 
 
 
12) O gás se expande á pressão constante até atingir seu volume final, Ele é, então, resfriado a 
volume constante até atingir sua pressão final. 
a) Ilustre este processo em um diagrama P-V 
b) Calcule o trabalho realizado pelo gás 
c) Determine o calo absorvido durante o processo 
 
13) O gás se expande isotermicamente até atingir seu volume final, a uma pressão de 1atm. Ele 
é, então, aquecido a volume constante até atingir sua pressão final. 
a) Ilustre este processo em um diagrama P-V 
b) Calcule o trabalho realizado pelo gás 
c) Determine o calo absorvido durante o processo 
 
14) O gás é aquecido e se expande de tal forma a seguir uma linha reta em um diagrama P-V, 
do seu estado inicial até seu estado final. 
a) Ilustre este processo em um diagrama P-V 
b) Calcule o trabalho realizado pelo gás 
c) Determine o calo absorvido durante o processo 
 
15) O gás dentro de uma câmara passa pelo ciclo mostrado na figura ao 
lado. Determine o calor adicionado ao gás durante o processo CA se 
QAB=20 J, QBC=0 e WBCA=-15 J. 
 
 
16) Um sistema realiza um ciclo indicado na figura. O valor absoluto do 
calor transferido é 7200 J. 
a) O sistema absorve ou libera calor para o ciclo indicado? 
b) Calcule o trabalho realizado pelo sistema neste processo cíclico. 
c) Se o ciclo for percorrido em sentido inverso, o sistema libera ou 
absorve calor? 
d) Qual é este valor 
𝐿1 𝐿2