Física_III_Lista_de_exercícios_04_Processos_termodinâmicos

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Faculdades LOGATTI - Araraquara 
 
Física III 
Lista de Exercícios n
o
. 04 
(Prof. Resp.: Marcelo Moreira) 
 
Processos termodinâmicos 
 
Estudo (teoria): 
TIPLER, P. A. 
Física para cientistas e engenheiros 
Volume 1 - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica 
Rio de Janeiro, Editora LTC, 2000 
Capítulos 19 e 20 
TIPLER, P. A., MOSCA, G. 
Física para cientistas e engenheiros 
Volume 1 - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica 
Rio de Janeiro, Editora LTC, 2006 
Capítulos 19 e 20 
HALLIDAY, D., RESNICK. R. 
Física, vol. I-2 
Rio de Janeiro, Ed. Ao Livro Técnico, 1973 
Capítulos 22 e 25 
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 
PROCESSOS TERMODINÂMICOS 
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 
 
1.1.1.1. Dois moles de gás ideal monoatômico têm a pressão inicial de atm 2 p1 ==== e volume inicial 
L 2 V1 ==== . O gás efetua o seguinte ciclo de processos quase-estáticos: expansão isotérmica 
até o volume L 4 V2 ==== ; aquecimento isocórico até a pressão atm 2 p3 ==== ; resfriamento 
isobárico até atingir o estado inicial. Calcular o calor trocado e o trabalho efetuado em cada 
etapa do ciclo. 
J280,03W 21 ≅≅≅≅→→→→
 
J280,03WQ 2121 ≅≅≅≅==== →→→→→→→→
 
0W 32 ====→→→→
 
J606Q 32 ====→→→→
 
J404W 13 ====→→→→
 
J1010Q 13 ====→→→→
 
 
2.2.2.2. O diagrama pV da figura representa os estados de 
3 moles de um gás ideal monoatômico. 
Inicialmente o gás encontra-se no estado 
representado pelo ponto A. Os processos AD e 
BC são processos isotérmicos. Se o sistema parte 
de A e chega ao ponto C através do processo 
AEC, calcular: 
 
(a) as temperaturas inicial e final; TA = 65,2 K TC = 81,3 K 
(b) (b) o trabalho realizado pelo gás; 1616 J 
(c) (c) o calor absorvido pelo gás. 2211,9 J 
 
3.3.3.3. Meio mol de gás ideal monoatômico, à pressão de 400 kPa e temperatura de 300 K, 
expande-se até que a pressão tenha se reduzido a 160 kPa. Calcular a temperatura e o 
volume finais, o trabalho efetuado e o calor absorvido pelo gás se a expansão for: 
(a) isotérmica; J1142,71Q ≅≅≅≅ 
(b) adiabática. 0Q ==== 
 
4.4.4.4. Um mol de gás ideal ( 35====γγγγ ) expande-se adiabática e quase-estaticamente da pressão 
de 10 atm e temperatura de 0 ºC até a pressão de 2 atm. Calcular: 
(a) os volumes inicial e final; L9,5V;L2,2V0 ======== 
(b) a temperatura final; K143T ==== 
(c) o trabalho feito pelo gás. kJ62,1W ==== 
 3 
5.5.5.5. Dois moles de um gás diatômico ideal efetuam o ciclo ABCDA 
representado no diagrama pV da figura. A curva AB é uma expansão 
isotérmica, a curva BC, uma expansão adiabática. A pressão em A é 
de 5 atm e a temperatura é de 600 K. O volume em B é o dobro do 
volume em A. A pressão em D é de 1 atm. 
(a) Qual a pressão em B? 252,5 kPa 
(b) Qual a temperatura em C? 462 K 
(c) Calcular o trabalho do gás em um ciclo e a eficiência termodinâmica do ciclo. 6,9 kJ 35 % 
 
 
 4 
PROCESSOS TERMODINÂMICOS 
EXERCÍCIOS PROPOSTOS 
 
1.1.1.1. Dois moles de neônio gasoso, inicialmente a 20 ºC e 1 atm, são comprimidos 
adiabaticamente até o volume reduzir-se a um quarto do volume inicial. Determinar a 
temperatura e a pressão no final da compressão. atm1,10p;K739T ======== 
 
2.2.2.2. No processo de compressão de 11 moles de um gás ideal diatômico em que o volume é 
reduzido a um quinto do volume inicial, realiza-se o trabalho de 180 kJ sobre o gás. O 
processo é isotérmico à temperatura ambiente (293 K). Qual a quantidade de calor 
removida do gás? 180 kJ 
 
3.3.3.3. Repetir o problema resolvido 4 com o gás efetuando o processo ADC. 
(a) TA = 65,2 K TC = 81,3 K (b) 2646,2 J (c) 3242,1 J 
 
4.4.4.4. Imaginemos ainda que, no problema resolvido 4, os processos AD e BC representem 
processos adiabáticos. Que trabalho o gás efetua e que calor recebe ao seguir o processo 
ADC? W = 2,12 kJ Q = 2,72 kJ 
 
5.5.5.5. Dois moles de gás ideal monoatômico são comprimidos isotermicamente de 18 L até 8 L. 
No processo, o sistema cede 170 calorias. Determinar a quantidade de trabalho efetuado 
pelo gás, a variação de energia interna e as temperaturas inicial e final do gás. 
J6,107W −−−−====
 
0U ====∆∆∆∆
 
K53TT fi ======== 
 
6.6.6.6. Qual o trabalho a ser efetuado sobre 30 g de CO gasoso, nas condições normais de 
temperatura e pressão, para comprimi-Io a um quinto do seu volume inicial num processo 
(a) isotérmico? 3,91 kJ 
(b) adiabático? 5,49 kJ 
 
7.7.7.7. Fornecem-se 500 J de calor a 2 moles de um gás ideal diatômico. 
(a) Calcular a variação de temperatura se o processo for isobárico. 8,6 K 
(b) (b) Calcular o trabalho feito pelo gás. 143 J 
(c) (c) Calcular a razão entre o volume final do gás e o volume inicial se a temperatura inicial for 
de 20°C. 1,03