Prova PFTO 2015.2 (com GABARITO) - Prof. Lúcio Marassi

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
ESCOLA DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA 
IFC2 
PROF. LUCIO MARASSI 
NOME:_____________________________________________________________________________ 
 
PROVA 1 – TURMA 3 
 
Leia com atenção as seguintes orientações e informações: 
 
1) DESLIGUE O CELULAR! 
2) Escreva seu nome e subturma de forma LEGÍVEL. 
3) Apenas os registros à caneta poderão ser questionados na vista de provas! 
4) Alunos pegos colando ou trocando informações oralmente terão a prova retirada e zerada. 
5) Resolva cada questão em sua respectiva folha (use frente e verso). 
6) É permitido o uso de calculadora. 
7) Duração da prova: 1h40min. 
8) Avaliação sem consulta. 
9) Se nada for falado explicitamente contra, considere um fluido ideal ou um gás ideal na respectiva 
questão. 
10) Use sempre aceleração da gravidade igual a 9,8 𝑚/𝑠2 quando devido. 
11) 𝑅 = 8,31 
𝐽
𝑚𝑜𝑙∙𝐾
= 𝑘𝑁𝐴. 
12) A pressão atmosférica 𝑝0 = 1,01 ∙ 10
5𝑃𝑎. 
13) Watt = J/s. 
 
 
Questão 1) 
 
a) Imagine um tanque cheio de água (com densidade igual a 𝜌). Estabeleça dois níveis horizontais a 
profundidades diferentes, o nível 1 acima do nível 2, e um cilindro imaginário cujas bases inferior e 
superior estão nos dois níveis citados e possuem a mesma área A. Utilizando princípios físicos básicos, e 
um referencial vertical crescendo para baixo, deduza a equação que relaciona as pressões 𝑝1 (do nível 
1) e 𝑝2 (do nível 2) com a distância entre os dois níveis mencionados. (1,0 Ponto) 
 
b) A partir do item acima, diga o que é pressão de calibre (Gauge Pressure em inglês), e quanto ela vale 
se o nível 2 estiver a 50 metros de profundidade e 𝜌 = 1000 𝑘𝑔/𝑚3? (1,0 Ponto) 
 
c) Utilizando agora um referencial vertical crescendo para cima, imagine o nível 2 ao nível do mar, e o 
nível 1 a uma altura desconhecida montanha acima. Deduza a equação que relaciona as pressões com a 
distância entre os dois níveis mencionados. (1,0 Ponto) 
 
d) A partir do item acima, quanto vale a pressão absoluta se subirmos 200 metros na vertical, montanha 
acima (𝜌𝑎𝑟 = 1𝑘𝑔/𝑚
3) ? (1,0 Ponto) 
 
RESPOSTA: 
 
 
 
 
Questão 2) Na expansão livre de um gás ideal, isolado termicamente, como mostrado na figura abaixo, 
onde todo o gás encontra-se inicialmente no compartimento esquerdo, com vácuo no direito, e após a 
abertura da válvula ambos os compartimentos são preenchidos pelo gás: 
a) Quanto é a quantidade de calor transferido no processo? E o trabalho realizado? Explique. (0,5 
Pontos) 
b) Baseado no item acima, quanto é a variação da energia interna do sistema? (0,5 Pontos) 
c) A partir do item acima, explique como é o comportamento da pressão, do volume e da 
temperatura deste gás, no início e no fim da expansão livre. (1,0 Ponto) 
 
 
RESPOSTA: 
 
 
 
 
 
Questão 3) Em um aquecedor solar, a radiação do Sol é absorvida pela água (de calor específico 4,18 𝐽/𝑔 ∙
℃) que circula em tubos em um coletor situado no telhado. A radiação solar penetra no coletor através de uma 
cobertura transparente e aquece a água dos tubos; essa água é bombeada para um tanque de armazenamento. 
Suponha que a eficiência global do sistema é de 20% (ou seja, 80% da energia solar incidente são perdidos). 
Que área de coleta é necessária para aumentar a temperatura de 200 ∙ 103𝑔 de água no tanque, de 20℃ para 
40℃ em 1,0ℎ, se a intensidade da luz solar incidente é de 700 𝑊/𝑚2? (2,0 Pontos) 
 
 
RESPOSTA: 
 
 
 
 
Questão 4) A figura abaixo mostra um ciclo fechado a que um gás é submetido. De c até b, 40 J deixam 
o gás em forma de calor. De b até a, 130 J deixam o gás em forma de calor, e o valor absoluto do 
trabalho realizado neste trecho é de 80 J. De a até c, 400 J são recebidos pelo gás na forma de calor. 
Qual é o trabalho realizado pelo gás de a até c? (Sugestão: é preciso levar em conta os sinais dos dados 
fornecidos). (2,0 Pontos) 
 
 
RESPOSTA: