FGE III L (1)

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Lista de Exercícios de FGE III
DILATAÇÃO TÉRMICA DE SÓLIDOS.
1. (Tipler- ex. 20 p. 723) Uma régua de aço (αaço= 11. 10-6 K -1) tem 30 cm de comprimento a 200 C. Qual o 
seu comprimento a 1000C? (Resp: 30,026cm).
2. (Tipler, Cap. 20 Exemplo 20-1) Uma ponte de aço tem 1000m de comprimento. De quan to ela se
expande quando a temperatura se eleva de 0oC para 30oC? (Resp: 0,33m = 33cm)
3. (Tipler- ex. 23 p.724) Um colar de cobre (αcobre= 17. 10-6 K -1) é firmemente ajustado sobre um cabo de
aço (αaço= 11. 10-6 K -1), cujo diâmetro é de 6,00 cm a 20,0 ºC. O diâmetro interno do colar de cobre nessa
temperatura é de 5,98 cm. (a) A que temperatura o colar deve ser aquecido de forma que, quando
encaixado, ele deslize no cabo de aço, admitindo que o cabo permaneça a 20,0 ºC? (r. 217 ºC) 
4. (Tipler, Cap. 20, Ex. 22) A massa específica do alumínio é de 2,70 x 10 3 kg/m3 a 0oC. Qual a massa
específica do alumínio a 200oC? Dado: αalumínio = 24,0 x 10-6 K-1 (Resp: 2,66 x 103 kg/m3).
5. Ache a variação no volume de uma esfera V= 43 .π . r 3 de alumínio (αalumínio= 24. 10-6 K -1) com raio de
10 cm, quando esta é aquecida de 0,0 a 100,0 ºC.
6. Uma chapa de cobre a 0 oC tem espessura de 5,00 mm e um orifício circular de 75,0mm. Eleva-se sua
temperatura a 22,0 oC. Determine os valores, a essa temperatura, a) da espessura da chapa; b) do raio
do orifício; c) da circunferência da fronteira do orifício circular; d) a área do orifício da chapa. 
7. Um bloco de concreto tem 12m de comprimento à –5o C em um dia de inverno. Qual é a variação de
comprimento que ocorre do inverno para o verão, quando a temperatura é de 35oC? (Resp: 4,8 mm).
DILATAÇÃO TÉRMICA DE LÍQUIDOS.
1. (Tipler, Cap. 20 Exemplo 20-2) Um aluno, em um laboratório, enche um frasco de vidro de 1 L até a
borda, com água a 10o C. Ele aquece o frasco, elevando a temperatura da água e do frasco para 30o C.
Qual a quantidade de água que derrama para fora do frasco? (água = 1,1 x 10-3 K-1, αvidro = 9,0 x 10-6 K-1).
(Resp: 3,6 mL).
2. (Tipler- ex. 25 p. 724) Um recipiente está cheio, até a borda, com 1,4 L de mercúrio (βHg = 180 x 10-6
K-1) a 200 C. Quando a temperatura do recipiente e do mercúrio está a 600 C, 7,5 mL de mercúrio
transbordam. Determine o coeficiente de expansão linear do recipiente. (r. 1,54 x 10-5 K-1).
3. (Tipler- ex. 28 p. 724) um carro tem seu tanque de aço (αaço= 11. 10-6 K -1) de 60,0 L cheio de gasolina à
temperatura de 10,0 0C. O coeficiente de expansão volumétrica da gasolina é β = 0,900 x 10 -3 K-1.
Levando em conta a expansão do tanque de aço, que quantidade de gasolina transbordará do mesmo
quando o carro estiver estacionado ao Sol e sua temperatura subir para 250C?
4. Um frasco de vidro que possui volume igual a 1000,00 cm3 a 0,0o C está completamente cheio de
mercúrio com esta mesma temperatura. Quando este sistema é aquecido até 55,0o C, um volume de 8,95
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cm3 de mercúrio transborda. Sabendo que o coeficiente de dilatação volumétrica do mercúrio é igual a
18,0 x 10-5 K-1, calcule o coeficiente de dilatação volumétrica do vidro. (Resp: 1,7 x 10-5 oC-1).
5. Um balão de vidro de 1 L está cheio até as bordas com etanol (álcool etílico) a 10o C. Se a
temperatura for elevada até 30o C, que quantidade de álcool transborda? (álcool = 1,1 x 10-3 K-1, vidro =
9,0 x 10-6 K-1). (Resp: 21,5 mL).
Capacidade térmica, calor específico, calor latente
Tabela 1 - Calores específicos e molares de alguns sólidos e líquidos
Substância c (kJ/kg.K) c (kcal/kg.K ou
Btu/lb.F0)
c' (J/mol.K)
Alumínio 0,900 0,215 24,3
Bismuto 0,123 0,0294 25,7
Cobre 0,386 0,0923 24,5
Vidro 0,840 0,20
Ouro 0,126 0,0301 25,6
Gelo (-100C) 2,05 0,49 36,9
Chumbo 0,128 0,0305 26,4
Prata 0,233 0,0558 24,9
Tungstênio 0,134 0,0321 24,8
Zinco 0,387 0,0925 25,2
Álcool etílico 2,4 0,58 111
Mercúrio 0,140 0,033 28,3
água 4,18 1,00 75,2
(Fonte: Tipler, 2006 p. 627) 
Tabela 2
Ponto de fusão normal (PF), calor latente de fusão (Lf), Ponto de ebulição normal (PE) e calor
latente de vaporização (Lv) de várias substâncias a 1 atm 
Substância PF (K) Lf (kJ/kg) PE (K) Lv (kJ/kg)
Álcool etílico 159 109 351 879
Bromo 266 67,4 332 369
Dióxido de carbono - - 194,6* 573*
Cobre 1356 205 2839 4726
Ouro 1336 62,8 3081 1701
Hélio - - 4,2 21
Chumbo 600 24,7 2023 858
Mercúrio 234 11,3 630 296
Nitrogênio 63 25,7 77,35 199
Oxigênio 54,4 13,8 90,2 213
Prata 1234 105 2436 2323
Enxofre 388 38,5 717,75 287
Água 273,15 333,5 373,15 2257
Zinco 692 102 1184 1768
* esses valores correspondem à sublimação. O dióxido e carbono não se encontra no estado líquido a 1 atm.
(Fonte: Tipler, 2006 p. 630) 
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1. (Tipler, Cap. 18, Exemplo 18-1) Que quantidade de calor é necessária para elevar de 20o C a
temperatura de 3 kg de cobre? (Resp: 23,2 kJ).
2. (Tipler, Cap. 18, Exemplo 18-2) Para medir o calor específico do chumbo, uma pessoa aquece 600 g de
granalha de chumbo até a temperatura de 100oC e depois coloca esse conteúdo em um calorímetro de
alumínio com 200 g de massa, contendo 500 g de água, inicialmente a 17,3o C. Se a temperatura final do
conjunto for de 20,0o C, qual o calor específico do chumbo? O calor específico do recipiente de alumínio
é 0,900 kJ/kg.K. (Resp: 0,128 kJ/kg.K).
3. (Tipler, Cap. 18, Ex. 25) Um homem adulto “típico” consome cerca de 2500 kcal de alimento por dia.
A) Quantos Joules isso representa? B) Se a energia consumida for dissipada ao longo do curso de 24
horas, qual será a potência média de saída em watts? (Resp: a) 10,5 MJ; b) 121 W).
4. (Tipler, Cap. 18, Ex. 26) Uma casa solar contém 105 kg de concreto (calor específico = 1,0 kJ/kg.K).
Que quantidade de calor é liberada pelo concreto quando ele se resfria de 25oC para 20oC? (Resp:
500MJ).
5. (Tipler, Cap. 18, Ex. 31) Um projétil de 30 g de chumbo, inicialmente a 20 oC, atinge o repouso em um
bloco de um pêndulo balístico. Admita que metade da energia cinética inicial da bala é convertida em
energia térmica dentro do projétil. Se a velocidade do projétil era de 420 m/s, qual a temperatura do
projétil imediatamente após atingir o repouso no bloco? (Resp: 36,5 oC).
6. (Tipler, Cap. 18, Ex. 32) Um automóvel de 1400 kg viaja a 80 km/h quando é freado até atingir o
repouso. Se o calor específico do aço é de 0,11 cal/g.K, qual deve ser a massa total de aço contida nos
tambores dos freios, considerando-se que a temperatura do tambor não deve ultrapassar 120 oC? (Resp:
6,26 kg).
7. (Tipler, Cap. 18, Ex.34) O calor específico de certo metal pode ser determinado medindo-se a
variação de temperatura que ocorre quando uma amostra do metal é aquecida e então colocada num
recipiente isolado, feito do mesmo material e contendo água. Considere que a amostra de metal tem
uma massa de 100 g e esteja inicialmente a 100oC. O recipiente possui 200 g de massa e contém 500 g
de água a uma temperatura incial de 20,0 oC. A temperatura final é de 21,4 oC. Qual o calor específico
do metal? (Resp: 0.386kJ/kg K).
8. (Tipler, Cap. 18, Ex. 42) O calor específico de um bloco de 100 g de um material necessita ser
determinado. O bloco é colocado em um calorímetro de cobre de 25 g que contém 60 g de água. O
sistema está inicialmente a 20 oC. A seguir, 120 mL de água a 80 oC são adicionadas ao vaso do
calorímetro. Quando o equilíbrio térmico é atingido, a temperatura da água é de 54 oC. Determine o
calor específico do bloco. (Resp: 1.23kJ/kg K = 0.294cal/g K).
9. (Tipler, Cap. 18, Ex. 27 p. 659) Quantas calorias precisam ser fornecidas a 60 g de gelo a –10,0 oC
para que se funda e se transforme em água líquida a 40,0 oC? (r. 52,7 kJ)
10. (Halliday) Quando estava pintando o topo de uma antena a uma altura de 225 m, um trabalhador
deixa cair acidentalmente uma garrafa com 1,00 L de água da sua mochila. A garrafa é amortecida por
arbustose atinge o solo sem se quebrar. Supondo que a água absorva uma quantidade de calor igual ao
módulo da variação da energia potencial, qual é o aumento da temperatura?
11. (Halliday) Um técnico de laboratório coloca em um calorímetro a amostra de um material
desconhecido, a uma temperatura de 100,0 oC. O recipiente do calorímetro, inicialmente a 19,0oC, é
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feito com 0,150 kg de cobre e contém 0,200 kg de água. A temperatura final do calorímetro é igual a
26,1oC. Calcule o calor específico da amostra.
12. (Halliday) À pressão atmosférica, quanto calor deve ser acrescentado a 0,50 kg de água em forma
de gelo, a 0o C, para converter em vapor a 100o C? (o calor específico do gelo é diferente do calor
específico da água e é igual a 2100 J/(kgK)).
13. (Halliday) Uma forma de cubos de gelo com massa desprezível contém 0,350 kg de água a 18,0 oC.
Qual é a quantidade de calor necessária para esfriar a água até 0,0 oC e solidificá-la ? 
14. (Halliday) Qual é o calor total necessário para converter 12,0 g de gelo a –10,0 oC até se
transformar em vapor d’água a 100,0 oC?
15. (Halliday) Uma estudante de física deseja esfriar 0,25 kg de refrigerante (a maior parte
constituída por água), inicialmente a uma temperatura de 25o C, adicionando gelo a –20o C. Qual a
quantidade de gelo que ela deve usar para que a temperatura final seja igual a 0o C, sabendo que todo
gelo se funde e que o calor específico do recipiente pode ser desprezado? 
16. (Halliday) Um jarro de limonada está sobre uma mesa de piquenique, a 33o C. Uma amostra de 0,24
kg desta limonada é derramada num vaso de espuma de plástico e a ela se juntam 2 cubos de gelo (cada
qual de 0,025 kg, a 0o C). A) Admitindo que não haja perda de calor para o ambiente, qual a temperatura
final da limonada? B) Qual seria a temperatura final se fossem 6 os cubos de gelo? Admitir que a
capacidade calorífica da limonada seja idêntica à da água pura.
17. (Halliday) Uma geóloga trabalhando no campo bebe seu café da manhã usando um copo de alumínio. O
copo possui massa igual a 0,120kg e estava inicialmente a 20,0 oC quando ela enche o copo com 0,300kg
de café que estava inicialmente a uma temperatura de 70,0oC. Qual é a temperatura final depois que o
copo e o café atingem o equilíbrio térmico? (Suponha que o calor específico do café seja igual ao da
água e que não exista nenhuma troca de calor com o meio ambiente).
18. (Halliday) Uma chaleira de alumínio com massa igual a 1,50 kg e contendo 1,80 kg de água é colocada
em um fogão. Supondo que não haja nenhuma perda de calor para o ambiente, qual é a quantidade de
calor que deve ser adicionada para elevar a temperatura de 20,0o C até 85,0o C?
19. (Halliday) Para medir o calor específico do chumbo, uma pessoa aquece 600 g de granalha de chumbo
até a temperatura de 100 ºC e depois coloca esse conteúdo em um calorímetro de alumínio com 200 g
de massa, contendo 500 g de água, inicialmente a 17,3 ºC. Se a temperatura final do conjunto for 20,0
ºC, qual o calor específico do chumbo? (calumínio = 0,900 kJ/kg.K) (r. 0,128 kJ/kg.K)
20. (Halliday) Um bloco de alumínio de 2,0 kg está inicialmente a 10 ºC. Se o bloco receber 36 kJ de 
energia térmica, qual será sua temperatura final? (calumínio = 0,90 kJ/kg.K) (R. 300 C)
Transferência de calor: Condução, Convecção, Radiação, Lei de Fourier.
1. (Tipler – ex. 38 p. 724) Uma barra de cobre com 2,000 m de comprimento, tem seção reta circular
com raio de 1,0 cm. Uma extremidade da barra está a 1000C e a outra a 00C. A superfície lateral da
barra está termicamente isolada e as perdas térmicas através do isolamento são desprezíveis.
Determinar: a) a resistência térmica da barra; b) o fluxo de calor; c) a temperatura da barra a 25 cm
da extremidade quente. (Dado: kcobre = 401W/m.K) (r. a) 15,9 K/W; b) 6,29 W; c) 87,5 0 C)
2. (Tipler – ex. 39 p. 724) Uma placa isolante de 20 ft x 30 ft tem um fator R de 11. Que quantidade de
calor em Btu/h é conduzida pela placa se a temperatura de um lado for de 680 F e do outro lado for de
300 F? (r. 2,07 kBtu/h)
3. (Tipler – ex. 40 p. 724) dois cubos de metal com 3 cm de aresta, um de cobre (Cu) e outro de alumínio
(Al), estão dispostos conforme a figura. Calcule (a) a resistência térmica de cada cubo, (b) a resistência
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térmica do sistema formado pelos dois cubos, (c) a corrente térmica I e (d) a temperatura na interface
dos cubos. (r. a) RCu = 0,0831 K/W e RAl = 0,141 K/W; b) 0,224 K/W; c) 357 W; d) 70,3 0 C)
4. (Tipler – ex. 41 p. 724) Os cubos do problema 40 são montados em paralelo, como mostra a figura.
Calcule (a) a corrente térmica de cada cubo, (b) a corrente térmica total e (c) a resistência térmica
equivalente. (r. a) ICu = 962 W e IAl = 569 W; b) 1,53 kW; c) 0,0523 K/W)
5. (Halliday) O calor produzido no interior da Terra pela radioatividade é conduzido para fora através
dos oceanos. Para um cálculo aproximado suponha o gradiente médio de temperatura da parte sólida da
Terra, abaixo dos oceanos, seja de 0,070 C/m e que a condutividade térmica média seja 2.10-4
kcal/m.s.0C. Calcule a taxa de calor transferido por metro quadrado. Supondo que essa taxa seja
aproximadamente a mesma para toda a superfície terrestre, determine a quantidade de calor fornecida
por dia, através da superfície da Terra. (r. 1,4.10-5 kcal/m2.s; 6,2 .1014 kcal)
6. (Halliday) Suponha que a barra da figura seja de cobre e que L = 25 cm e A = 1,0 cm2. Após ter sido
alcançado o regime estacionário, T2 = 1250 C e T1 = 00 C. Determine: (a) o gradiente de temperatura; (b)
a taxa de transferência de calor; (c) a temperatura em um ponto situado a 10 cm da extremidade de
temperatura mais alta. (r. a) 5000 C/m; b)4,6 cal/s; c) 750 C)
Tabela 3 - Considere as tabelas: (1 Btu = 252,0 cal)
Condutividade Térmica (k) de algumas substâncias
Substância Condutividade
térmica k (Btu.in/
(h.ft2.F0)
Condutividade
térmica k
(W/m.K)
Prata 2980 429
Cobre 2780 401
Chumbo 2450 353
Ouro 2200 318
Alumínio 1644 237
Ferro 558 80,4
Aço 319 46
Concreto 6 – 9 0,19 - 1,3
Vidro 5 – 6 0,7 – 0,9
água a 270 C 4,22 0,609
Gelo 4,11 0,592
Carvalho 1,02 0,15
Pinho 0,78 0,11
Ar a 270 C 0,18 0,026
(Fonte: Tipler, 2006 p. 711) 
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Cu Al
1000 C
200 C
Tabela 4
Fator R (
Δx
k ) de alguns materiais de construção
Material Espessura (in) Rf (h.ft2.F0/Btu)
Gesso ou estuque 0,375 0,32
Compensado (pinho) 0,5 0,62
Painéis de compensado
ou de madeira
0,75 0,93
Aglomerados (massa
específica média)
1,0 1,06
Carpete e revestimento
fibroso
1,0 2,08
Azulejo 0,5
Madeira, madeira de lei 0,75 0,68
Isolamento de teto 1,0 2,8
Manta asfáltica - 0,15
Telhas finas à base de
asfalto
- 0,44
Vidraça simples - 0,9
Vidraça dupla - 1,8
(Fonte: Tipler, 2006 p. 715) 
Gases e Transformações gasosas 
1. (Tipler, Cap. 17, Exemplo 17-3) Qual o volume ocupado por 1 mol de um gás ideal à temperatura de 0oC
e pressão de 1 atm? (Resp: 22,4 L).
2. (Tipler, Cap. 17, Exemplo 17-4) Um gás à temperatura de 30oC e 1 atm de pressão tem 2 L de volume.
Qual a nova pressão, quando o gás é aquecido a 60oC e comprimido a 1,5 L de volume? (Resp: 1,47 atm).
3. (Tipler, Cap. 17, Exemplo 17-6) Uma amostra de 100 g de CO2, ocupa o volume de 55 L a 1 atm de
pressão. A) Qual a temperatura da amostra? B) Se o volume for aumentado para 80 L e a temperatura
for mantida constante, qual a nova pressão?
4. (Tipler, Cap. 17, Ex. 42) Um gás é mantido à pressão constante. Se a sua temperatura for alterada de
50 para 100 oC, de que fator muda seu volume? (Resp: V2/V1= 1,15, V2 é o volume a 100oC e V1 é o volume
a 50oC).
5. (Tipler, Cap. 17, Ex. 43) Um recipiente de 10 L contémgás à temperatura de 0 oC e à pressão de 4
atm. Quantos moles de gás estão no recipiente? Quantas moléculas? (Resp: n = 1,79 mol, N = 1,08 x 1024
moléculas).
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6. (Tipler, Cap. 17, Ex. 46) Um motorista enche os pneus do carro a uma pressão manométrica de 180
kPa, em um dia que a temperatura é de -8,0 oC. Quando chega ao seu destino, a pressão nos pneus
aumentou para 245 kPa. Qual a temperatura dos pneus, admitindo que (a) os pneus não se expandem ou
(b) que os pneus se expandem de 7%? (Resp: (a) 87,7 oC; (b) 113 oC).
7. (Tipler, Cap. 17, Ex. 47) Uma sala tem 6 m x 5 m x 3 m. A) Considerando que a pressão do ar na sala
é de 1 atm e a temperatura de 300 K, determine o número de moles de ar na sala. B) Se a temperatura
se eleva de 5 K e a pressão permanece constante, quantos moles de ar saem da sala? (Resp: A) n = 3.66
10 mol; b) Δn = 60,0 mol).
8. (Tipler, Cap. 17, Ex. 48) O ponto de ebulição do hélio a 1 atm é de 4,2 K. Qual é o volume ocupado pelo
gás hélio devido à evaporação de 10 g de hélio liquido a 1 atm de pressão e à temperatura de (a) 4,2 K,
(b)293 K? (Resp: (a) 0.862L, (b) 60.1L).
9. (Tipler, Cap. 17, Ex. 49) Um recipiente com 6,0 L de volume contém 10 g de hélio liquido. Quando o
recipiente se aquece até a temperatura ambiente, qual a pressão exercida pelo gás sobre suas paredes?
(Resp: 10,0 atm).
10. (Tipler, Cap. 17, Ex. 51) Calcule a massa específica do ar à temperatura de 24 oC e à pressão de 1
atm (1,01 x 105 N/m2), usando a lei dos gases ideais. Considere que o ar é constituído de
aproximadamente 74% de N2 e 26% de O2. (Resp: 1,19 kg/m3).
11. (Tipler, Cap. 17, Ex. 52) Um mergulhador está 40 m abaixo da superfície de um lago onde a
temperatura é de 5 oC. O mergulhador libera uma bolha de ar com 15cm3 de volume. A bolha sobe à
superfície, onde a temperatura é de 25 oC. Qual o volume da bolha imediatamente antes de ela se
romper na superfície? Sugestão: lembre que a pressão da bolha se altera. (Resp: 78,4 cm3).
1º Lei da Termodinâmica
1. (Tipler, Cap. 18, Exemplo 18-6) Realiza-se 25 kJ de trabalho sobre um sistema que consiste em 3 kg
de água agitando-se essa água por meio de uma roda de palhetas. Durante esse período o sistema perde
15 kcal de calor devido à ineficiência do isolamento. Qual a variação de energia interna do sistema?
(Resp: -37,7 kJ).
2. (Tipler, Cap. 18, Exemplo 18-7) Um gás ideal sofre um processo cíclico, indo do ponto A até o ponto B,
em seguida ao C e, finalmente, depois de passar pelo ponto D, retorna ao ponto A. Esse processo está
ilustrado na Figura. No estado inicial, o gás possui um volume de 1 L e uma pressão de 2 atm. O gás se
expande a pressão constante até alcançar o volume de 2,5 L. Depois, é resfriado a volume constante até
que sua pressão atinja 1 atm. Nesse momento é comprimido à pressão constante até que seu volume seja
novamente de 1 L. Depois disso, é aquecido a volume constante até retornar ao seu estado original.
Calcule o trabalho total relativo ao gás e o calor total recebido pelo mesmo durante o ciclo.
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3. (Tipler, Cap. 18, Ex. 45) Um gás diatômico realiza 300 J de trabalho e absorve 600 cal de calor. Qual
a variação da energia interna do gás? (Resp: 2.21kJ)
4. (Tipler, Cap. 18, Ex. 46) Se 400 kJ forem adicionadas a um gás que se expande e realiza 800 kJ de
trabalho, qual a variação da energia interna do gás? (Resp: 874kJ).
5. (Tipler, Cap. 18, Ex. 47) Uma bala de chumbo que se desloca a 200 m/s entra em repouso ao atingir
um bloco de madeira. Considerando que toda a variação de energia contribua para o aquecimento da
bala, estime a temperatura final da bala se sua temperatura inicial era de 20oC. (Resp: 176oC).
6. (Tipler, Cap. 18, Ex. 48) A) Nas cataratas do Niágara a água cai de uma altura de 50 m. Calcule o
aumento da temperatura da água, se toda a variação da energia potencial contribuir para o aumento da
energia interna da água. B) Faça o mesmo cálculo para as cataratas de Yosemite, onde a queda é de 740
m. (A elevação estimada para a temperatura da água não é observada, porque a água se resfria por
evaporação durante a queda). (Resp: A) 0.117K, B) 1.74K).
7. (Tipler, Cap. 18, Ex. 52) Um gás se expande a pressão constante até um volume de 3 L. Depois, é
resfriado a volume constante até a pressão de 2 atm. A) Mostre esse processo em um diagrama PV e
calcule o trabalho realizado pelo gás. B) Calcule o calor absorvido durante esse processo. (Resp: A)
608J, B) 1.06 kJ).
8. (Tipler, Cap. 18, Ex. 53) Um gás é resfriado a volume constante até a sua pressão alcançar 2 atm.
Depois expande-se até o volume de 3 L. (a) Mostre esse processo em um diagrama PV e calcule o
trabalho realizado pelo gás, (b) calcule o calor absorvido durante o processo. (Resp: (a) 405 J, (b) 861
J).
9. (Tipler, Cap. 18, Ex. 54) Um gás se expande isotermicamente até seu volume atingir 3 L e sua pressão
1 atm. Ele é então aquecido a volume constante até que sua pressão atinja 2 atm. (a) Mostre esse
processo em um diagrama PV e calcule o trabalho realizado pelo gás. (b) Calcule o calor adicionado
durante esse processo. (Resp: (a)334 J, (b) 790 J).
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10. (Tipler, Cap. 18, Ex. 55) Um gás é aquecido e ao mesmo tempo se expande, sendo representado por
um segmento de reta em um diagrama PV que vai de seu estado inicial até o seu estado final. (a) Mostre
esse processo em um diagrama PV e calcule o trabalho realizado pelo gás. (b) Calcule o calor adicionado
durante esse processo. (Resp: (a) 507 J, (b) 963 J).
11. (Tipler, Cap. 18, Ex. 56) Um mol de um gás ideal está inicialmente a P0 = 1 atm e V0 = 25L. Conforme
o gás é levemente aquecido, a sua posição no diagrama PV se desloca em uma linha reta até a condição P
= 3 atm e V = 75 L. Calcule o trabalho realizado pelo gás. (Resp: 10,1 kJ).
Refrigeradores e bomba de calor. Máquina de Carnot. Entropia.
1) (Tipler – exemplo 19-4 p. 679) Uma máquina a vapor opera entre um reservatório quente a 100 ºC
(373 K) e um reservatório frio a 0 ºC (273 K). (a) Qual o rendimento máximo possível dessa máquina?
(b) Se a máquina operar ao revés, como um refrigerador, qual será o coeficiente de desempenho
máximo? (r. (a) 26,8% (b) 2,73)
2) (Tipler – exemplo 19-5 p. 680) Uma máquina remove 200 J de um reservatório quente a 373 K,
realiza 48 J de trabalho e descarrega 153 J para um reservatório frio a 273 K. Que quantidade de
trabalho é “perdida” por ciclo devido aos processos irreversíveis presentes na operação dessa máquina?
(R. 5,6 J)
3) (Tipler – ex. 21 p. 697) Uma máquina com 20% de rendimento realiza 100 J de trabalho em cada
ciclo. (a) Qual o calor absorvido em cada ciclo? (b) Qual o calor liberado em cada ciclo?(R. (a) 500 J; b) 400
J)
4) (Tipler – ex. 35 p. 698) Uma máquina de Carnot opera entre dois reservatórios de calor nas
temperaturas Tq = 300 K e Tf = 200 K. (a) Qual a sua eficiência? (b) Considerando que ela absorve 100 J
de um reservatório quente durante cada ciclo, qual o trabalho que ela realiza? (c) Qual o calor rejeitado
pela máquina durante cada ciclo? (d) Qual o COP dessa máquina quando ela opera como um refrigerador
entre os dois reservatórios mencionados?
(r. (a) 33,3% (b) 33,3 J (c) 66,7 J (d) 2,00)
5) (Tipler – ex. 36 p. 698) Uma máquina remove 250 J de um reservatório a 300 K e rejeita 200 J a
outro reservatório a 200 K. (a) Qual a eficiência dessa máquina? (b) Qual o trabalho adicional que
poderia ser realizado se a máquina fosse reversível?
(r. (a) 20,0% (b) 33,3 J)
6) (Tipler – exemplo 19-8 p. 686) Calcule a variação de entropia na expansão livre de 0,75 mol de um gás
ideal de V1 = 1,5 L até V2 = 3 L. (r. 4,32 J/K)
7) (Tipler – exercício 1 p. 679) Uma máquina de Carnot opera entre dois reservatórios de calor, um a
500 K e outro a 300 K. (a) Qual o rendimentodessa máquina? (b) Se 200 kJ de calor forem removidos
do reservatório quente, que quantidade de trabalho poderia ser realizada? (R. (a) 40%; b) 80 kJ)
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8) (Tipler – exercício 2 p. 679) Uma máquina real opera entre dois reservatórios de calor, um a 500 K e
outro a 300 K. Considera-se que Se 500 kJ de calor são removidos do reservatório quente e que são
realizados 150 kJ de trabalho durante cada ciclo. Qual o rendimento dessa máquina? (R. 30%)
9) (Tipler – ex. 40 p. 698) Uma máquina de Carnot opera entre dois reservatórios de calor nas
temperaturas Tq = 300 K e Tf = 77 K. (a) Qual a sua eficiência? (b) Se a máquina retira 100 J do
reservatório quente durante cada ciclo, qual o trabalho realizado por ela? (c) Qual o calor rejeitado
pela máquina durante cada ciclo? (d) Qual o COP dessa máquina quando ela opera como um refrigerador
entre os dois reservatórios mencionados?
(r. (a) (b) (c) (d) )
10) (Tipler – exemplo 19-8 p. 686) Calcule a variação de entropia de 1 kg de água aquecida, a pressão
constante, de 00 C até 1000 C. (r. 1,31 kJ/K)
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