Lista de Termodinâmica

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Lista de Termodinâmica			Física III 		Prof. Ms. Emerson Gomes
(1) Ao receber uma quantidade de calor Q=50J, um gás realiza um trabalho igual a 12J, sabendo que a Energia interna do sistema antes de receber calor era U=100J, qual será esta energia após o recebimento?
(2) Considere que 200 J de trabalho são realizados sobre um sistema e 70 cal de calor são extraídos dele. Do ponto de vista da primeira lei da termodinâmica, quais os valores (incluindo sinais algébricos) de (a) W. (b) Q e (c) ΔEint.?
(3) Um sistema termodinâmico ao passar de um estado inicial para um estado final, tem 200 J de trabalho realizado sobre ele, liberando 70 cal. Usando a 1a. lei da termodinâmica e considerando que 1cal equivale a 4,19J, indique o valor, com os respectivos sinais, da variação da energia interna.
(4) Num dado recipiente contendo um líquido, é imerso um cilindro contendo gás ideal, confinado por um êmbolo móvel. O recipiente está sobre uma fonte térmica e a base do recipiente é diatérmica, permitindo trocas de calor entre a fonte e o recipiente. As demais paredes do recipiente são adiabáticas e as paredes do cilindro que contém o gás são diatérmicas. 
A fonte térmica fornece 2000 J para o sistema formado pelo líquido e o gás, conforme figura (I) acima. Devido ao calor fornecido pela fonte térmica, a temperatura do líquido aumenta de 3K, consumindo 1500 J. Por outro lado, o gás realiza uma expansão com um aumento de volume de 8 m3, a uma pressão constante de 50 N/m£, como representado na figura (II) acima.
a) Calcule o trabalho realizado pelo gás.
b) Calcule a variação da energia interna do gás.
c) Nesse processo, o que acontece com a energia cinética das partículas que compõem o gás: aumenta, diminui ou não muda? Justifique a sua resposta.
(5) Enquanto se expande, um gás recebe o calor Q=100J e realiza o trabalho W=70J. Ao final do processo, qual a variação da energia interna do gás?
(6) Transfere-se calor a um sistema, num total de 200 calorias. Verifica-se que o sistema se expande, realizando um trabalho de 150 joules, e que sua energia interna aumenta.
a) Considerando 1 cal = 4J calcule a quantidade de energia transferida ao sistema, em joules.
b) Utilizando a primeira lei da termodinâmica, calcule a variação de energia interna desse sistema.
(7) Um corpo recebe 40 Joules de calor de um outro corpo e rejeita 10 Joules para um ambiente. Simultaneamente, o corpo realiza um trabalho de 200 Joules. Estabeleça, baseado na primeira lei da termodinâmica, o que acontece com a temperatura do corpo em estudo.
(8) Este é um modelo pedagógico de uma máquina térmica a vapor. Nele, a caldeira é representada por um recipiente esférico alimentado por chamas, a turbina é representada pela roda dentada girante e o condensador é representado pelo tubo em “S” resfriado pelo gelo.
O objetivo de construir uma máquina a vapor é o de converter energia térmica em mecânica. Através desse modelo vamos explicar de forma simplificada o funcionamento dela.
A água aquecida na caldeira muda de estado físico para vapor a alta temperatura e pressão. O vapor atravessa a turbina para um local de menor pressão, movimentando-a. O vapor é então condensado no condensador e volta para a caldeira e o ciclo então se repete.
Observando os veículos de transporte modernos, a máquina a vapor pode parecer coisa do passado, em desuso. Entretanto as turbinas a vapor são largamente utilizadas em usinas termelétricas que são responsáveis pela maior parte da geração de energia elétrica do planeta.
Suponha que uma máquina térmica receba 8000J de calor e sofra um aumento de 3500 J em sua energia interna. Calcule o trabalho realizado por essa máquina térmica.
(9) Um gás em uma câmara fechada passa pelo ciclo mostrado no diagrama p-V da figura abaixo. A escala do eixo horizontal é definida por Vs=4m3. Calcule a energia líquida adicionada em forma de calor durante o ciclo completo.
(10) Suponha que 1 kg de água a 100°C é convertido em vapor a 100°C à pressão atmosférica padrão (1 atm=1,01.105 Pa) no arranjo da figura abaixo.O volume da água varia de um valor inicial de 10-3m3 do líquido para 1,671m3 do vapor. (a) Qual é o trabalho realizado pelo sistema durante esse processo? (b) Qual é a energia, em forma de calor, transferida durante esse processo? (c) Qual é a variação da energia interna ocorrida durante esse processo?