Lista 5 1ª Lei

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Física II: 1ª Lei e Transferência de Calor 
 
 
1) Um gás diatômico realiza 300 J de trabalho 
e, também, absorve 2,50 kJ de calor. Qual é 
a variação de energia interna do gás? 
Resp. 2,20 kJ 
 
2) Se um gás absorve 84 J de calor enquanto 
realiza 30 J de trabalho, qual é a variação 
de sua energia interna? 
Resp. 54 J 
 
3) O gás é, primeiramente, resfriado a volume 
constante até atingir sua pressão final. 
Depois, ele se expande à pressão constante 
até atingir o volume final. Dados: condição 
inicial => P1 = 3,00 atm, V1 = 1,00 L e Eint. 1 
= 456 J, e seu estado final é => P2 = 2,00 
atm, V2 = 3,00 L e Eint 2 = 912 J 
 
a) Ilustre este processo em um 
diagrama PV e calcule o trabalho 
realizado pelo gás. 
b) Determine o calor absorvido pelo 
gás durante este processo. 
Resp. 405 J, 861 J 
 
4) Neste problema, 1,00 mol de um gás 
diluído tem, inicialmente, uma pressão de 
1,00 atm, um volume de 25,0 L e uma 
energia interna de 456 J. Enquanto o gás é 
aquecido lentamente, a representação de 
seus estados em um diagrama PV move-se 
em linha reta até o estado final. O gás tem, 
no final, uma pressão de 3,00 atm, um 
volume de 75,0 L e uma energia interna de 
912 J. determine o trabalho realizado pelo 
gás e o calor por ele absorvido. 
Resp. 10,1 kJ; 10,6 kJ 
 
5) Neste problema, 1,00 mol de um gás 
diatômico é aquecido, a volume constante, 
de 300 K a 600 K. 
a) Determine o aumento de energia 
interna do gás, o trabalho realizado 
pelo gás e o calor por ele absorvido. 
b) Determine as mesmas quantidades 
para quando o gás é aquecido de 300 K 
a 600 K à pressão constante. 
Resp. 6,24 kJ, O J, 6,24 kJ ; 6,24 kJ, 8,73 
kJ, 2,49 kJ 
6) Neste problema, 1,00 mol de ar está 
confinado em um cilindro com um pistão. 
O ar confinado é mantido à pressão 
constante de 1,00 atm. O ar está 
inicialmente, a 0 °C e com volume V0. 
Determine o volume depois de 13200 J 
terem absorvidos pelo ar confinado. 
Resp. 59,6 L 
 
7) Uma amostra de 0,500 mol de um gás 
monoatômico ideal, a 400 kPa e 300 K, 
expande-se quase-estaticamente até que 
sua pressão diminua para 160 kPa. 
Determine a temperatura e o volume finais 
do gás, o trabalho realizado por ele e o 
calor que ele absorve, se a expansão é: 
a) Isotérmica. 
b) Adiabática. 
Resp. 300 K, 7,80 L, 1,14 kJ; 208 K, 5,40 L, 
574 J 
 
8) Uma amostra de 0,500 mol de gás hélio 
expande-se adiabática e quase-
estaticamente, de uma pressão inicial de 
5,00 atm e uma temperatura de 500 K para 
uma pressão final de 1,00 atm. Determine: 
a) A temperatura e o volume final do gás. 
b) O trabalho realizado pelo gás. 
c) A variação de energia interna do gás. 
Resp. 263 K, 10,8 L, 1,48 kJ, -1,48 kJ 
 
9) Uma amostra de um gás ideal 
monoatômico tem uma pressão inicial de 
2,00 atm e um volume inicial de 2,00 L. o 
gás é, então, conduzido através do 
seguinte ciclo quase-estático: Ele se 
expande isotermicamente até que seu 
volume seja de 4,00 L. Depois, ele é 
aquecido a volume constante até que sua 
pressão seja de 2,00 atm. A seguir, ele é 
resfriado à pressão constante de volta ao 
seu estado inicial. 
a) Mostre este ciclo em um diagrama PV. 
b) Determine a temperatura no final de 
cada etapa do ciclo. 
c) Calcule o calor absorvido e o trabalho 
realizado pelo gás durante cada etapa 
do ciclo. 
Resp. 24,4 K, 48,7 K, (281 J), (608J, 0J), (-
1,01 kJ, 405 J) 
 Física II: 1ª Lei e Transferência de Calor 
 
 
10) Um mol de um gás ideal, contido num 
recipiente munido de um pistão móvel, 
inicialmente a 20°C, se expande 
isotermicamente até que seu volume 
aumenta de 50 %. A seguir, é aquecido, 
mantendo a pressão constante, até voltar 
ao volume inicial. Finalmente, é aquecido, 
a volume constante, até voltar à 
temperatura inicial. 
a) Desenhe o diagrama PV associado. 
b) Calcule o trabalho total realizado pelo 
gás nesse processo. 
Resp. 176 J 
 
11) 1 l de H2 (para o qual γ = 7/5), à pressão de 
1 atm e temperatura de 27 °C, é 
comprimido adiabaticamente até o 
volume de 0,5 l e depois resfriado, a 
volume constante, até voltar à pressão 
inicial. Finalmente, por expansão 
isobárica, volta à situação inicial. 
a) Representa o processo no plano PV, 
indicando p(atm), V(l) e T(K) para 
cada vértice do diagrama. 
b) Calcule o trabalho, o calor e a variação 
de energia interna em todo o processo. 
Resp. (-30,2 J, -30,2 J, O J) 
 
12) Uma barra de ouro está em contato 
térmico com uma barra de prata de mesmo 
comprimento e área. Uma extremidade da 
barra composta é mantida à 80,0 °C, e a 
outra extremidade está a 30,0 °C. Quando 
a transferência de energia atinge o estado 
estável, qual é a temperatura na junção? 
 
 
 
 
 
 
Resp. 51,2 °C 
 
13) Uma caixa com área de superfície total de 
1,20 m² e uma parede com espessura de 
4,00 cm é feita de material isolante. Um 
aquecedor elétrico de 10,0 W dentro da 
caixa mantém a temperatura interna de 
15,0 °C acima da externa. Encontre a 
condutividade térmica k do material 
isolante. 
Resp. 2,22 x 10-2 W/m.°C 
 
14) A superfície do Sol tem temperatura de 
aproximadamente 5800 K. Se o raio do Sol 
é 6,96 x 108 m, calcule a energia total 
irradiada pelo Sol a cada segundo. 
Suponha que a emissividade seja 0,986. 
Resp. 3,85 x 1026 W