AP Fis2 Termodinâmica 1 2017 prova3

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Pontifícia Universidade Católica do Paraná 
 
Escola Politécnica 
 
Atividade de Aprendizagem / Termodinâmica 01 
 
Curso: Eng. de Produção (Noturno) / Física II / Prof. Luís Dário Sepúlveda 
 
1 – Em uma escala linear de temperatura X, a água congela a – 125,0° X e evapora a 375,0° X. Em 
outra escala linear de temperatura Y, a água congela a – 70,0° Y e evapora a – 30,0° Y. Uma 
temperatura de 50,0° Y corresponde a que temperatura na escala X? (resp. 1375°X) 
 
2 – Em uma escala linear de temperatura X, a água evapora a – 53,5° X 
e congela a -170° X. Quanto vale a temperatura de 340 K na escala X? 
(aproxime o ponto de ebulição da água para 373 K) (resp. – 92,1°X) 
 
3 – O gráfico representa a relação entre a temperatura medida em uma 
escala de temperatura hipotética W e a temperatura medida na escala 
Celsius, sob pressão normal. Calcule a temperatura de fusão do gelo e a 
de ebulição da água, em graus W. (resp. – 40°W e 110 °W) 
 
4 – Uma barra feita de uma liga de alumínio tem um comprimento de 
10,000 cm a 20, 000° C e um comprimento de 10,015 cm no ponto de 
ebulição da água. (a) Qual é o comprimento da barra no ponto de 
congelamento da água? (b) Qual é a temperatura para a qual o 
comprimento da barra é 10,009 cm? (resp. a) 9,996 cm; b) 68°C) 
 
5 – Certa substância tem uma massa por molde 50,0 g/mol. Quando 314 J são adicionados em forma 
de calor a uma amostra de 30,0 g, a temperatura da mostra sobe de 25,0° C para 45° C. Quais são (a) o 
calor específico e (b) o calor específico molar da substância? (c) Quantos mols estão presentes na 
amostra? (resp. a) 523 J/kg.K; b) 26,2 J/mol.K; c) 0,600 mol) 
 
6 - Uma quantidade de ar é deslocada a partir de um estado a 
para estado b, como no gráfico (PxV) (abaixo). Se Va= 
0,0700m³, Vb= 0,1100m³, Pa=1,00x10
5 Pa e Pb=1,40x10
5 Pa, 
determine o trabalho realizado pelo gás, supor ele ideal. (resp. 
4800J) 
 
7 - Num ciclo de Carnot, a expansão isotérmica de um gás ideal 
acontece a 400 K e a compressão isotérmica a 300 K. Durante a 
expansão, 500 cal são transferidas pelo gás. Calcule (a) o 
trabalho realizado pelo gás durante a expansão térmica; (b) o 
calor rejeitado pelo gás durante a compressão isotérmica e (c) o 
trabalho realizado pelo gás durante a compressão isotérmica. (resp. (a) 2093 J; (b) 1570 J e (c) 1570 J) 
 
 
8 - Uma máquina de Carnot tem uma eficiência de 59% e realiza 2,5 x 104 J de trabalho em cada ciclo. 
(a) Quanto calor a máquina extrai de sua fonte de calor em cada ciclo? Suponha que a máquina rejeita 
calor para a sala à temperatura de 20°C. (b) Qual é a temperatura de sua fonte de calor? (resp. (a) 4,2 x 104 J; 
(b) 715 K) 
 
 
9 - Um gás em uma câmara fechada passa pelo ciclo mostrado na figura. 
A escala do eixo horizontal é definida por Vs = 4,0 m³. Calcule a energia 
líquida adicionada ao sistema em forma de calor durante um ciclo 
completo. (resp. – 30 J) 
 
 
10 - Em um experimento de laboratório para medir o calor específico de um material, aquece-se uma 
peça metálica e mistura-se a uma quantidade de água fria. No procedimento para o chumbo, obteve-se 
a seguinte tabela: 
 
 
 
 
 
Considere m1 a massa de água, m2 a massa de chumbo e as temperaturas da tabela. Calcule o calor 
específico do material, sendo a capacidade térmica do calorímetro de 25°cal/°C. 
 
 
11 – Considere 100 g de gás (ideal) CO2 (dióxido de carbono, ou gelo seco) a temperatura constante de 
menos 70,0°C. Determine o trabalho realizado pelo gás durante a expansão isotérmica, entre 25,0 e 
40,0 litros. (Dado: n° de massa do C=12 e O=16) 
 
12 -Qual é a variação de entropia de 1 kg de gelo que é derretido reversivelmente a 0°C e convertido em 
água 0°C? Sendo o calor de fusão de água Lf=3,34x10
5J/kg. (resp. 1,22x103J/K) 
 
13 -Um kg de água a 0°C é aquecida a 100°C. Calcular a sua variação de entropia e, assume-se que o 
calor especifico da água é constante e de 4190J/kg.K. (resp. 1,31x103J/K) 
 
14 -Você faz chá com 0,250 kg de água a 85°C e deixe esfriar a temperatura ambiente de 20°C antes de 
beber. (a) Calcule a variação de entropia da água enquanto esfria. (b) O processo de resfriamento é 
essencialmente isotérmico para o ar em sua cozinha. Calcule a variação de entropia do ar enquanto o 
chá esfria, assumindo que todo o calor perdido pela água vai para o ar. (c) Qual é a variação de entropia 
total do sistema de ar + chá? (resp. a) -210J/K; b) +6,81x104J; c) 22J/K) 
 
15 - Um motor térmico com 0,350 mol de um gás ideal diatômico desenvolve um ciclo mostrado, na 
figura. O processo 1→ 2 é a volume constante e, de 2 → 3 é adiabática, e de 3 → 1 é de te 
pressão constante de 1,00 atm. O valor de γ para este gás é de 1,40. (a) Encontre a pressão e volume 
nos pontos 1, 2 e 3. (b) Calcular Q, W e ∆U, para cada um dos três processos. (c) Encontre o trabalho 
realizado pelo gás, no ciclo. (d) Encontre o fluxo líquido de calor para esse motor, por ciclo. (e) Qual é 
o rendimento térmico do motor? Compare a eficiência da máquina se ela estivesse orepando no ciclo de 
Carnot. (resp. a) V1=8,62x10-3m³, P2 =2 atm , V3=8,62x10-3m³; b) ∆U = Q=2180J e W=0; Q=0, ∆U=-780J e W=+780J; Q=-1960J, ∆U=-1400J e 
W=-560J; c) +220J; d) +220J; e) 10,1% e por Carnot 50%)