Física_III_Lista_de_exercícios_03_1a_Lei_da_Termodinâmica

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Faculdades LOGATTI - Araraquara 
 
Física III 
Lista de Exercícios n
o
. 03 
(Prof. Resp.: Marcelo Moreira) 
 
Primeira lei da Termodinâmica 
 
Estudo (teoria): 
TIPLER, P. A. 
Física para cientistas e engenheiros 
Volume 1 - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica 
Rio de Janeiro, Editora LTC, 2000 
Capítulo 19 
TIPLER, P. A., MOSCA, G. 
Física para cientistas e engenheiros 
Volume 1 - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica 
Rio de Janeiro, Editora LTC, 2006 
Capítulo 19 
HALLIDAY, D., RESNICK. R. 
Física, vol. II-1 
Rio de Janeiro, Ed. Ao Livro Técnico, 1973 
Capítulo 22 
Estudo (revisão de conceitos elementares do Ensino Médio): 
PAULI, R. U., MAJORANA, F. S., HEILMANN, H. P., CHOHFI, A. C. 
Física 2 - Calor e Termodinâmica 
São Paulo, Editora E.P.U., 1979 
Capítulo 5 
 
 2 
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA 
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 
 
1.1.1.1. Um gás se expande e efetua 800 kJ de trabalho, recebendo ao mesmo tempo 400 kcal de 
calor. Qual a variação da energia interna do gás? kJ872U ====∆∆∆∆ 
 
2.2.2.2. Um mol de gás (estado inicial: p1 = 3 atm, V1 = 1 L e U1 = 456 J; estado final: é p2 = 2 atm, 
V2 = 3 L e U2 = 912 J) é resfriado a volume constante até a sua pressão cair a 2 atm. 
Depois expande-se a pressão constante até o seu volume chegue a 3 L. 
(a) Calcular o trabalho efetuado pelo gás. J404WWW 211121 ≅≅≅≅++++==== →→→→′′′′′′′′→→→→→→→→ 
(b) Calcular o calor trocado durante o processo. J860Q 21 ≅≅≅≅→→→→ 
 
3.3.3.3. Um gás ideal, inicialmente a 20 ºC e 200 kPa, tem o volume de 4 L. O gás sofre uma 
expansão isotérmica até atingir a pressão de 100 kPa. Calcular: 
(a) o trabalho de expansão do gás; J554,52W ≅≅≅≅ 
(b) o calor cedido para o gás durante a expansão. J554,52Q ≅≅≅≅ 
 
Nos problemas 4 e 5, considerar: 
•••• 1 mol de gás ideal; 
•••• estado inicial: p1 = 3 atm, V1 = 1 L e U1 = 456 J; 
•••• estado final: p2 = 2 atm, V2 = 3 L e U2 = 912 J. 
 
4.4.4.4. O gás se expande a pressão constante até o volume de 3 L. Depois é resfriado, a 
volume constante, até que sua pressão caia a 2 atm. 
(a) Calcular o trabalho efetuado pelo gás. R.: J606W ==== 
(b) Calcular o calor trocado durante o processo. R.: J1060Q ==== 
 
5.5.5.5. O gás se expande isotermicamente até atingir o volume de 3 L e a pressão de 1 atm. 
Depois é aquecido isocoricamente até a pressão ser de 2 atm. 
(a) Calcular o trabalho efetuado pelo gás. R.: J334W ==== 
(b) Calcular o calor trocado no processo. R.: J790Q ==== 
 3 
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA 
EXERCÍCIOS PROPOSTOS 
 
1.1.1.1. Um gás diatômico efetua 300 J de trabalho e recebe 600 cal de calor. Qual a variação de 
energia interna do gás? kJ2,2U ====∆∆∆∆ 
 
2.2.2.2. Um mol de gás ideal, inicialmente à pressão de 1 atm e à temperatura de 0 ºC, é 
comprimido isotermicamente até atingir a pressão de 2 atm. Calcular: 
(a) o trabalho de compressão do gás; kJ57,1W −−−−==== 
(b) o calor removido do gás durante a compressão. kJ57,1Q −−−−==== 
 
3.3.3.3. A capacidade térmica, a volume constante, de uma certa amostra de gás monoatômico é 
49,8 J/K. 
(a) Calcular o número de moles do gás contidos na amostra; mol00,4n ==== 
(b) Qual a energia interna do gás à temperatura T = 300 K? kJ9,14U ==== 
(c) Qual a capacidade térmica do gás a pressão constante? KJ0,83Cp ==== 
 
4.4.4.4. O calor específico ao ar, a 0 ºC, registrado em tabela, é igual a KgJ 1,00 ⋅⋅⋅⋅ , a pressão 
constante. 
(a) Admitindo que o ar comporte-se como um gás ideal, de massa molar molg 0,92M ==== , 
qual o seu calor específico a 0 ºC e a volume constante? KgJ713,0cv ⋅⋅⋅⋅==== 
(b) Qual a energia interna de 1 L de ar, a 0 ºC e 1 atm? J252U ==== 
 
5.5.5.5. Um moI de gás diatômico ideal é aquecido isocoricamente de 300 K até 600 K. 
(a) Calcular o aumento da energia interna, o trabalho do gás e o calor recebido pelo gás. 
 J6235,5U ====∆∆∆∆ ; J0W ==== ; J6235,5Q ==== 
(b) Calcular as grandezas mencionadas no item anterior, no caso de um aquecimento 
isobárico. J6235,5U ====∆∆∆∆ ; J2494,2W ==== ; J8729,7Q ====