Lista de exercícios 1a Área - Termodinâmica

Prévia do material em texto

TERMODINÂMICA	
  LISTA	
  DE	
  EXERCÍCIO	
  DA	
  1A	
  ÁREA	
  	
  Observação:	
  TODAS	
  AS	
  RESPOSTAS	
  QUANTITATIVAS	
  DESTA	
  LISTA	
  DEVEM	
  SER	
  EXPRESSOS	
  EM	
  UNIDADES	
  DO	
  S.I.	
  	
  	
  1.	
  Um	
  pneu	
  de	
  automóvel	
  é	
  preenchido	
  com	
  um	
  gás	
  ideal	
  até	
  uma	
  pressão	
  de	
  2	
  bar,	
  em	
  um	
  dia	
  de	
  inverno,	
  quando	
  a	
  temperatura	
  ambiente	
  era	
  de	
  0°C.	
  Qual	
  será	
  a	
  pressão	
  neste	
  pneu	
  em	
  um	
  dia	
  quente	
  de	
  verão,	
  onde	
  a	
  temperatura	
  ambiente	
  é	
  de	
  35°C,	
  considerando	
  que	
  o	
  volume	
  do	
  pneu	
  se	
  mantenha	
  constante?	
  Porque	
  a	
  pressão	
  aumenta	
  ?	
  	
  2.	
  Para	
  a	
  questão	
  anterior,	
  qual	
  seria	
  o	
  volume	
  extra	
  de	
  gás	
  necessário	
  a	
  0°C	
  para	
  que	
  o	
  pneu	
  atingisse	
  a	
  mesma	
  pressão	
  de	
  quando	
  ele	
  for	
  aquecido	
  a	
  35°C?	
  	
  3.	
   Considere	
  um	
  motor	
   a	
   combustão	
   interna	
  de	
  4	
   cilindros,	
   com	
  deslocamento	
  volumétrico	
  total	
  de	
  1000cm3	
  (1.0	
  l).	
  Calcule	
  a	
  pressão	
  e	
  a	
  temperatura	
  (em	
  cada	
  cilindro)	
  que	
  um	
  gás	
  ideal	
  atinge	
  quando	
  este	
  sofre	
  uma	
  compressão	
  adiabática	
  em	
  um	
  motor	
  com	
  uma	
  taxa	
  de	
  compressão	
  de	
  12,6:1.	
  Em	
  um	
  motor	
  real,	
  você	
  diria	
  que	
  o	
  gás	
  atinge	
  uma	
  temperatura	
  igual,	
  maior	
  ou	
  menor	
  do	
  que	
  este	
  valor	
  calculado?	
  Por	
  quê?	
  Dados:	
  c	
  =	
  Cv/R	
  =1,5	
  Diâmetro	
  do	
  pistão:	
  71,10mm	
  Curso	
  do	
  pistão:	
  62,90mm	
  	
  4.	
   Suponha	
   que	
   o	
   proprietário	
   de	
   um	
   veículo	
   movido	
   a	
   gás	
   natural	
   veicular	
  (GNV)	
  utilize	
  600	
  m3	
  de	
  gás	
  por	
  ano	
  em	
  seu	
  veículo.	
  Assumindo	
  que	
   todo	
  GNV	
  seja	
   metano	
   (CH4)	
   e	
   que	
   o	
   metano	
   comporte-­‐se	
   como	
   um	
   gás	
   ideal,	
   calcule	
   a	
  massa	
  de	
  gás	
  natural	
  consumido	
  neste	
  período.	
  Qual	
  seria	
  a	
  pressão	
  exercida	
  por	
  este	
  gás,	
  a	
  temperatura	
  ambiente,	
  caso	
  você	
  conseguisse	
  colocá-­‐lo	
  dentro	
  de	
  um	
  único	
  cilindro	
  de	
  GNV	
  com	
  capacidade	
  para	
  15m3?	
  	
  5.	
  Com	
  base	
  nos	
  dados	
  do	
  exercício	
  4,	
  calcule	
  o	
  trabalho	
  e	
  a	
  potência	
  (em	
  Watts)	
  que	
   seria	
   realizado	
   na	
   expansão	
   dos	
   600m3	
   de	
   GNV	
   caso	
   o	
   cilindro	
   de	
   15m3	
  sofresse	
  uma	
  ruptura	
  e	
  permitisse	
  a	
  saída	
  deste	
  gás	
  em	
  apenas	
  0,001s.	
  	
  6.	
  Explique,	
  em	
  termos	
  do	
  comportamento	
  molecular,	
  como	
  o	
  trabalho	
  mecânico	
  realizado	
   sobre	
   um	
   gás	
   aumenta	
   a	
   sua	
   energia	
   interna?	
   Como	
   podemos,	
   na	
  prática,	
  observar	
  este	
  comportamento?	
  E	
  como	
  este	
   fenômeno	
  é	
  empregado	
  no	
  modo	
  de	
  funcionamento	
  de	
  um	
  motor	
  a	
  diesel	
  e	
  em	
  um	
  motor	
  a	
  jato?	
  	
  7.	
  A	
  1a	
  Lei	
  da	
  Termodinâmica	
  é	
  baseada	
  no	
  princípio	
  da	
  conservação	
  de	
  energia.	
  Explique	
   o	
   que	
   é	
   a	
   energia	
   interna	
   de	
   uma	
   substância,	
   e	
   como	
   ela	
   pode	
   ser	
  transformada	
  em	
  outras	
  formas	
  de	
  energia?	
  	
  8.	
  Com	
  base	
  na	
  1a	
  Lei	
  da	
  Termodinâmica,	
  explique	
  porque	
  é	
  impossível	
  construir	
  um	
  moto-­‐perpétuo.	
  
	
  9.	
  O	
  principal	
  componente	
  do	
  fermento	
  químico	
  em	
  pó	
  é	
  o	
  bicarbonato	
  de	
  sódio	
  NaHCO3.	
  Ao	
  ser	
  aquecido	
  acima	
  de	
  70°C,	
  libera	
  CO2	
  que	
  provoca	
  a	
  expansão	
  em	
  massas	
  de	
  pães	
  e	
  bolos,	
  através	
  da	
  decomposição	
  térmica	
  expressa	
  pela	
  reação	
  NaHCO3(s)	
  à	
  Na2CO3(s)	
  +	
  H2O(l)	
  +	
  CO2(g).	
  Calcule	
  o	
  trabalho	
  realizado	
  por	
  este	
  gás	
  durante	
   sua	
   expansão,	
   a	
   uma	
   temperatura	
   de	
   80°C,	
   quando	
   se	
   utiliza	
   1g	
   de	
  fermento	
  químico.	
  	
  10.	
   Analisando	
   o	
   diagrama	
   abaixo,	
   e	
   usando	
   os	
   princípios	
   da	
   1a	
   Lei	
   da	
  Termodinâmica,	
   faça	
   uma	
   descrição	
   das	
   transformações	
   sofridas	
   pela	
   energia	
  oriunda	
   da	
   fusão	
   nuclear	
   em	
   nosso	
   sol	
   até	
   chegar	
   a	
   nós,	
   nos	
   possibilitando	
  realizar	
  trabalho	
  W,	
  e	
  como	
  parte	
  desta	
  energia	
  é	
  perdida	
  em	
  cada	
  etapa	
  destas	
  transformações.	
  	
  
	
  Figura	
  relativa	
  ao	
  exercício	
  10.