Atividade Extra - EXERCÍCIOS P2

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO 
Instituto de Física Armando Dias Tavares 
Departamento de Física Aplicada e Termodinâmica 
 
ATIVIDADE EXTRA 
 
Disciplina: Física Teórica e Experimental 2 Período: 2024.2 
Data: 28/11/2024 Professor (a): Danilo Junot 
Aluno(a): Turma: 
 
Questão 1: Pedro comprou um kit com 25 bolinhas de gude idênticas na internet. Ao recebê-las, 
ficou curioso sobre sua composição. Após realizar seus estudos de termodinâmica, percebeu que 
poderia descobrir o material das bolinhas calculando o calor específico delas. Pedro, então, 
realizou o seguinte experimento: 
1. Mediu a temperatura ambiente (20 ºC); 
2. Mediu a massa de uma bolinha (50 g); 
3. Colocou todas as bolinhas no interior de um calorímetro ideal de capacidade térmica 
conhecida (100 J/K) e aguardou tempo suficiente para que o conjunto “bolinhas + 
calorímetro” entrasse em equilíbrio térmico com o ambiente; 
4. Adicionou 1 litro de água à temperatura de 80 °C no calorímetro; 
5. Verificou que a temperatura de equilíbrio do sistema foi de 71,8 °C. 
 
Calcule o calor específico das bolinhas. 
 
Questão 2: Um pedaço de gelo com massa igual a 300 g é recolhido de um glaciar (temperatura 
inicial de -12 °C). Através do fornecimento de calor, o pedaço de gelo é totalmente transformado 
em líquido à temperatura de 30 °C. 
a) Calcule a quantidade de calor que deve ser fornecida (e por isso, absorvida pelo pedaço de 
gelo) de modo a se obter o líquido à temperatura de 30 °C. 
b) Admitindo que foi fornecida uma quantidade de calor igual a 180 kJ, indique qual é o estado 
físico final, a temperatura final e a massa de gelo e de água, caso haja uma mistura. 
 
Questão 3: Você foi encarregado de projetar uma barra de cobre (condutividade térmica igual a 
385 W/m.K) cilíndrica de 50,0 cm de comprimento, com uma seção reta circular, que conduzirá 
190,0 J/s de um forno a 400,0 °C a um recipiente de água fervente à pressão de uma atmosfera. 
a) Qual deve ser o diâmetro da barra? 
b) Qual a massa de água transformada em vapor na extremidade da barra em 1 h? 
 
Questão 4: Qual é o volume de um recipiente que contém 3 mols de um gás ideal em um estado 
com uma temperatura de 30 °C e uma pressão de 2 atm? 
 
Questão 5: Uma máquina térmica usa 0,5 mol de um gás monoatômico ideal e executa o ciclo 
indicado no diagrama PV da Figura 1. A temperaturas são T1 = 300 K, T2 = 600 K e T3 = 450 K. 
O processo 1 → 2 ocorre a volume constante, o processo 2 → 3 é adiabático e o processo 3 → 1 
ocorre a uma pressão constante de 1,0 atm. 
a) Calcule Q, W e ΔU em cada um dos três processos. 
a) Calcule Q, W e ΔU no ciclo completo. 
b) Determine o volume e a pressão nos pontos 2 e 3. 
 
 
 
Figura 1 - Figura para a questão 4. (Retirada de HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl, 
Fundamentos de física, Volume 2, 10ª ed., 2016.) 
 
Questão 6:Assinale as palavras que preenchem corretamente os espaços em branco. 
Obs: Utilize o diagrama de estado de uma substância, apresentado na Figura 2, para responder 
aos itens de “a” a “d”. 
 
Figura 2 - Figura para a questão 5. (Adaptada de YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A., FISICA II - Termodinâmica e Ondas, 
14ª ed., 2015.) 
a) Na região A, a substância encontra-se no estado ______________ (sólido / líquido / gasoso). 
b) K é o ponto crítico e Z é o ponto __________ (triplo / de fusão / superfluido) dessa substância. 
c) Na região D, a substância ___________ (pode / não pode) ser liquefeita por mera compressão 
isotérmica. 
d) A curva que liga os pontos Z e K chama-se curva de _____________ (sublimação / fusão / 
vaporização). 
e) O vácuo entre duas paredes de um recipiente serve para evitar a perda de calor por 
_____________ (condução / radiação). 
f) É _____________ (possível / impossível) um valor negativo de temperatura absoluta. 
 
 
Questão 7: Preencha os espaços em branco com o valor correto. 
a) A temperatura em que a indicação da escala Fahrenheit é a mesma da indicação da escala 
Celsius é _____. 
b) Um torneiro mecânico faz um furo de diâmetro igual a 1,35 cm em uma placa de aço 
(αaço = 1,2 ∙ 10-5 °C-1) a uma temperatura de 25 °C. A área da seção reta do orifício é 
______ cm² a 25 °C e _______ cm² a 175 °C. (obs.: apresente suas respostas com precisão 
mínima de 3 casas decimais).