TERMODINÂMICA EXERCÍCIOS RESOLVIDOS

Prévia do material em texto

Termodinâmica 
Exercícios
Slide criado por Ronaldo Wiggers
Exercício 1
1. (UFRS-RS) Em uma transformação termodinâmica sofrida por uma amostra de gás ideal, o volume e a temperatura absoluta variam como indica o gráfico a seguir, enquanto a pressão se mantém igual a 20 N/m2.
 Sabendo-se que nessa transformação o gás absorve 			 250 J de calor, pode-se afirmar que a variação de 				 sua energia interna é de
				a) 100 J.                         
				b) 150 J.                               
				c) 250 J.                             
				d) 350 J.                             
				e) 400 J.
Isobárico
Resolução do Exercício 1
W = P . ΔV
Trabalho
Pressão
Variação de volume
P = 20 N/m2 
Vf
Vi
W = 20 . (10 - 5)
W = 20 . 5
W = 100 J
Variação de energia interna?
ΔU = Q - W
Q = 250 J 
ΔU = 250 J – 100 J
ΔU = 150 J
Exercício 2
Uma bomba de bicicleta tem um comprimento de 24 cm e está acoplada a um pneumático. Inicialmente, o pistão está recuado e a pressão do ar no interior da bomba é 1,0 atm. É preciso avançar o pistão de 8,0 cm, para que a válvula do pneumático seja aberta. Quando isso ocorrer, a pressão, em atm, na câmara de ar, supondo que a temperatura foi mantida constante, será:
a) 1,5             b) 2,0              c) 2,5              d) 3,0
Resolução do Exercício 2
P1.V1/T1 = P2.V2/T2
1.24.A = (24 – 8).A.P2
P2 = 24/16 = 3/2 
P2= 1,5 atm
V = A.h
V1 = 24A
V2 = 16A
Pois o pistão avançou 8 cm, então 24 cm – 8 cm = 16 cm 
Volume
Área
Altura
Exercício 3
Um botijão de gás de cozinha contém 13kg de gás liquefeito, a alta pressão. Um mol desse gás tem massa de, aproximadamente, 52g. Se todo o conteúdo do botijão fosse utilizado para encher um balão, a pressão atmosférica e a 
temperatura de 300K, o volume final do balão seria aproximadamente de: 
Dados: 
R = 8,3J/(mol.K) ou 
R = 0,082 atm.l/(mol.K) 
Patmosférica= 1atm = 1x10 Pa
1Pa=1N/m2
1 m3 = 1000L
5
Resolução do Exercício 3
p1.V1 = n.R.T1
Nº de mols
Temperatura em Kelvin
Constante dos gases = 8,3J/(mol.K) 
Pressão
Volume
1 mol _____ 52g
x mol _____ 13000g
52gx = 13000g/mol
x = 13000g/mol/52g
x = 250 mols
1.10 .V = 250.8,3.300
V = 6,2 m3
5
Exercício 4
O ar dentro de um automóvel fechado tem massa de 2.6kg e calor especifico de 720 J/kg °C. Considere que o motorista perde calor a uma taxa constante de 120 joules por segundo e que o aquecimento do ar confinado se deva exclusivamente ao calor emanado pelo motorista. Quanto tempo levara para a temperatura variar de 2.4°C a 37°C?
a)540s
b)420s
c)300s 
d)480s
e)360s
Resolução do Exercício 4
Q = m.c. ΔT
- Q é o calor fornecido pelo motorista ao ar
- m é a massa do ar
- c é o calor específico do ar
- ΔT é a variação de temperatura do ar
m = 2,6 Kg
c = 720 J/Kg °C
ΔT = Tf - Ti = 37°C - 2,4°C = 34,6
Dados do enunciado:
Q = 2,6 . 720 . 34,6
Q = 720 . 89,96
Q = 64771,2 J
φ = Q / ΔT
Q = 64771,2 J (acabamos de obter) 
φ = 120 J/s (taxa na qual o motorista perde calor)
Fluxo de calor
φ = Q / Δt
120 = 64771,2 / Δt 
Δt = 64771,2 / 120 
Δt = 539,76 s 
Δt ≈ 540s
OU
120 J _____ 1 segundo
64.771,2 _____ x
120x = 64.771,2
x = 540 s
Exercício 5
Uma menina deseja fazer um chá de camomila, mas só possui 200 g de gelo fundente e um forno de micro-ondas cuja potência máxima é 800 W. Considere que a menina se encontra no Rio de Janeiro (ao nível do mar), que o calor latente de fusão do gelo vale 80 cal/g, que o calor específico da água vale 1,0 cal/g °C e que 1 caloria vale aproximadamente 4 J. Usando esse forno, qual é o tempo mínimo necessário para a água entrar em ebulição?
Resolução do Exercício 5
Q = m . L
Calor
Calor latente
Massa
Q = 200g . 80 cal/g
Q = 1600 calorias para transformar 200 gramas de gelo em água
Q = m.c. ΔT
Q = 200 . 1 . (100-0) 100 pois é o valor para entrar em ebulição para esquentar o chá
Q = 200 . 1 . 100
Q = 200 . 100
Q = 20000 calorias para ir para 100 graus celcius
1 caloria ____ 4 J
36000 _______ x
x = 144000 J
Q = W . T
T = 144000 J / 800 J/s 
T = 180 segundos