P2 FS2120 Branca Gabarito

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Física 2 ­ FS2120
Prova 2 ­ 31 de maio de 2017
No. Seq.
Nome: -
Assinatura: Turma de teoria:
Consulta: NãoNão Calculadora: simples: Sim Sim α - numérica: NãoNão
Celular: Desligado e guardado na frente da salaDesligado e guardado na frente da sala Duração da prova: 80 min80 min
Instruções: *Responda as questões somentesomente no espaço designado. Resoluções fora desse espaçoResoluções fora desse espaço
não serão consideradasnão serão consideradas. *Mostre o raciocínio que o levou à resposta e não escreva apenas o valor
final encontrado. *Respostas desacompanhadas de suas resoluções ou resoluções confusas nãonão serão
consideradas. *Respostas sem jus/fica/vas plausíveis, quando solicitadas, nãonão serão consideradas.
*As unidades das grandezas devem ser indicadas corretamente em todas as respostas. *Penalização
de 0,2 pontos por ausência de unidade ou por unidade incorreta. Respostas com “[SI]” após o valor
numérico da grandeza serão consideradas incorretas. *O valor de cada item está indicado. *Se
necessário, use g = 10,0 m/sg = 10,0 m/s22.
1. (2.5) Uma amostra de massa m = 0,5m = 0,500 kgkg é colocada no estado sólido em um sistema de aquecimento que fornece calor a uma
taxa constante. No final do processo a amostra está no estado líquido. O gráfico abaixo mostra a temperatura da amostra em função
do tempo. Dados: calor específico da amostra na fase sólida: 2500 J/kg.K
(b) (1.0) Calcule o calor latente de fusão da amostra.
(a) (0.5) Mostre que a potência fornecida pelo sistema de aquecimento vale P = 5,2 W.
(c) (1.0) Calcule o calor específico da amostra na fase líquida.
5,0
10,0
20 40 60
15,0
20,0
t (min)
T (oC)
NOTA
1
2
3
4
5
Total
Formulário Termodinâmica
Critérios gerais: Critérios gerais: ausência de unidade ou unidade incorreta: ‐0,2 no item
erro de conta 50% do valor do item.
Obs: Obs: critérios sujeitos a atualização durante a correção da prova.
BRANCA
1,0 1,0
0,5 ‐ somente se todos os parâmetros 
obtidos do gráfico estiverem corretos
2. (1.5) Uma barra de cobre e uma barra de alumínio, cada uma com 60 cm60 cm de comprimento e 3,0 cm3,0 cm de diâmetro são colocadas em
contato pelas extremidades. A extremidade livre da barra de cobre é man)da a 131300 ooCC e a extremidade livre da barra de alumínio é
man)da a 2277 ooCC. Dados: k-cobre = 400 W/m.K k-alumínio = 237 W/m.K
(b) (1.0) Determine a temperatura da junção cobre-alumínio.
(a) (0.5) Qual das barras apresenta a maior resistência térmica? Jus/fique sua resposta.
3. (1.5) Em 1993, o governo brasileiro ins)tuiu por decreto o Selo Procel, uma
forma de indicar aos consumidores do país, antes de comprar um produto, quais
são os mais eficientes e, portanto, quais equipamentos consomem menos energia
elétrica. A cer)ficação através desta e)queta é obrigatória para vários
eletrodomés)cos. A e)queta abaixo refere-se a um condicionador de ar )po split,
onde podemos saber o consumo de energia por mêsconsumo de energia por mês (supondo que o
condicionador de ar esteja ligado por 1 hora por dia e que o mês tenha 30 dias) e
a capacidade total de refrigeraçãocapacidade total de refrigeração (quan)dade de total de calor que é re)rado
por segundo do ambiente). Calcule o coeficiente de desempenho desse
condicionador de ar.
0,5 ‐ somente com justificativa adequada
1,0
OBS: a conta pode ser feita em oC.
0,5
0,5
identificar que esse é o Qf ‐ 0,5
Considerar incorreto se houver erro de conversão nos valores
4. (1.5) Um vendedor de máquinas térmicas entrega a você, engenheiro de uma empresa, um catálogo técnico com informações sobre
essas máquinas. O fabricante possui quatro modelos que operam entre uma fonte quente à temperatura 656500 KK e uma fonte fria à
temperatura 454500 KK. As especificações termodinâmicas destas máquinas estão indicadas na tabela abaixo. Analise todasAnalise todas as máquinas
térmicas do catálogo e determine qual você indicaria para que sua empresa realize a compra. Jus/fique claramente sua escolha para
seu chefe, baseado na 1a e na 2a lei da termodinâmica.
Máquina A Máquina B Máquina C Máquina D
Qq (J/ciclo) 600 500 200 100
Qf (J/ciclo) — 200 — 200 — 175 — 90
W (J/ciclo) 400 400 40 10
0,5 ‐ pela análise coerente da 1a e 2a lei da termodinâmica
1,0 ‐ somente se a justificativa estiver baseada nas contas acima e a conclusão sobre a 
eficiência estiver baseada na eficiência de carnot.
Considerar incorreto se não mostrar que ∆E = 0 no ciclo
5. (3.0) A figura ao lado mostra o ciclo a que é subme)do 4,00 mols4,00 mols de um gás diatômico. As temperaturas dos pontos indicados são:
TT11 == 252500 KK, TT22 == 606000 KK e TT33 == 404000 KK e o processo 2-32-3 é adiabá/coadiabá/co.
(a) (1.0) Determine o calor absorvido pelo sistema e o calor rejeitado pelo sistema.
(b) (1.0) Calcule o trabalho realizado pelo sistema.
(c) (1.0) Calcule a eficiência da máquina térmica.
1
2
3
V
p
0,5 ‐ somente com o sinal correto
0,5 ‐ somente com o sinal correto
Considerar incorreto no item que houver erro de conta 
0,25 ‐ somente se valor e sinal de W23 estiverem corretos
0,25 ‐ somente se valor e sinal de W31 estiverem corretos
1,0 ‐ não propagar erro. Considerar o raciocínio
Considerar incorreto no item que houver erro de conta 
0,5 ‐ somente com o sinal correto; não propagar erro dos valores anteriores