fisica 3 perguntas e respostas

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1) Uma garrafa térmica contém 130 ml de café a 80 °C. Um cubo de gelo de 12g à temperatura de 
fusão é usado para esfriar o café. Qual a temperatura do café após todo o gelo derreter? Trate o café 
como se fosse água pura e despreze as trocas de energia com o ambiente. 66,5 °C 
 
2) Em água em ebulição a 100 °C é colocado um fragmento metálico de 0,5 kg de massa a 200 °C. 
Vaporizam-se 20 g de água e a temperatura de equilíbrio é 100 °C. Sendo o calor latente de 
vaporização da água 540 cal/g, determine o calor específico do metal. 0,216 cal/g.°C 
 
3) Uma taxa de calor de 3 kW é conduzida através de um material isolante com área de seção reta 
de 10m2 e espessura de 2,5cm. Se a temperatura da superfície interna (quente) é de 415oC e a 
condutividade térmica do material é de 0,2 W/mK, qual a temperatura da superfície externa? R: T2 = 
651 K = 378 °C 
 
4) A câmara de um freezer é um espaço cúbico com 2m de lado. Considere o fundo como sendo 
perfeitamente isolado. Qual a espessura mínima de um isolamento a base de espuma de poliestireno 
(k = 0,030W/mK) que deve ser aplicado nas paredes do topo e dos lados para garantir que a carga 
térmica que entra no freezer seja inferior a 500W, quando a suas superfícies interna e externa se 
encontram a -10 e 35 °C, respectivamente. R: L = 54mm 
 
5) Um circuito integrado (chip) quadrado de silício (k=150W/mK) possui w=5mm de lado e uma 
espessura t=1mm. O chip está alojado no interior de um substrato de tal modo que as superfícies 
laterais e inferior estão isoladas termicamente, enquanto sua superfície superior encontra-se exposta 
a uma substância refrigerante. Se 4W estão sendo dissipados pelos circuitos que se encontram 
montados na superfície inferior do chip, qual a diferença de temperatura que existe entre as suas 
superfícies inferior e superior? R: T = 1,1°C 
 
6) Uma barra cilíndrica de cobre de 1,2m de comprimento e 4,8 cm² de seção reta é bem isolada e 
não perde energia através da superfície. A diferença de temperatura entre as extremidades é 100 °C, 
já que uma está imersa em uma mistura de água e gelo e a outra em uma mistura de água e vapor. a) 
Com que taxa a energia é 
 
conduzida pela barra? b) Com que taxa o gelo derrete na extremidade fria? Considere a 
condutividade térmica do cobre 401W/m.K 
R: a) 16 J/s. b) 0.048g/s 
7) Um pneu de bicicleta é calibrado a uma pressão de 4 atm em um dia frio, à temperatura de 7 °C. 
O volume e a quantidade de gás injetada são os mesmos. Qual será a pressão de calibração no pneu 
quando a temperatura atinge 37 °C? R: 4,42 atm 
8) No início do curso de compressão, o cilindro de um motor diesel contém 800 cm³ de ar, à pressão 
atmosférica (1 atm) e à temperatura de 27 °C. No fim desse curso, o volume de ar foi reduzido para 
50 cm³ e a pressão manométrica aumentada para 40 atm. Qual a variação da temperatura da massa 
de ar no cilindro? R: 450 °C 
 
9) No interior de um cilindro, encontram-se 30 cm³ de um gás ideal, sob pressão de 3 atm e 
temperatura de 50 °C. Inicialmente, o gás sofre expansão isotérmica e seu volume passa a ser 70 
cm³. A seguir, sofre transformação isocórica e a pressão torna-se 2,5 atm. Qual a temperatura do gás 
ao final do processo? R: 355 °C 
 
10) Com base no gráfico, que representa uma transformação isovolumétrica de um gás ideal, qual a 
temperatura no estado B? R: 586 K 
 
11) Seis mols de um gás ideal estão em um cilindro com pistão um pistão móvel em uma de suas 
extremidades. A temperatura inicial do gás é 27 °C e a 
 
pressão é constante. Como parte do projeto da máquina, calcule a temperatura final do gás depois 
que ele houver realizado 1,75 x 10³ J de trabalho. R: 62,1 °C 
 
12) Um gás passa por dois processos. No primeiro, o volume permanece constante a 0,200 m³ e a 
pressão cresce de 2,0 x 105 Pa até 5,0 x 105 Pa. O segundo processo é uma compressão até o volume 
0,120 m³ sob pressão constante de 5,0 x 105 Pa. Calcule o trabalho total realizado pelo gás nos dois 
processos. R: W = -4 x 104 J 
 
13) Um gás no interior de um cilindro se expande de um volume igual a 0,110 m³ até um volume 
igual a 0,320 m³. O calor flui para dentro do sistema com uma taxa suficiente para manter a pressão 
constante igual a 1,80 x 105 Pa durante a expansão. O calor total fornecido ao sistema éigual a 1,15 x 
105 J. a) Calcule o trabalho realizado pelo gás. b) Calcule a variação da energia interna do gás. R: a) 
3.78×104 J b) 7.72×104 J 
 
14) Um gás no interior de um cilindro é mantido sob pressão constante de 2,30 x 105 Pa, sendo 
resfriado e comprimido de 1,70 m³ até um colume de 1,20 m³. A energia interna do gás diminui de 
1,40 x 105 J. a) Calcule o trabalho realizado pelo gás. b) Calcule o valor do calor trocado com as 
vizinhanças e determine o sentido do fluxo do calor. R: a) −1.15×105 J b) −2.55×105 J 
 
15) O gráfico, da figura abaixo, indica como variam a pressão e o volume de um gás ideal num 
processo termodinâmico AB. Determine o trabalho nessa transformação, indicando se é realizado 
pelo gás ou sobre o gás. Justifique sua resposta. R: W = -9600 J 
 
16) Um gás ideal, com volume inicial 0,2 m³, realiza uma expansão onde seu volume é aumentado 
50%. Considerando que a pressão varia com o volume de acordo com a função p = 1 𝑉² , calcule o 
trabalho realizado pelo gás. R: 1,66J 
 
17) Durante um processo, são realizados 100 kJ de trabalho sobre um sistema, observando-se um 
aumento de 55 kJ em sua energia interna. Determine a quantidade de calor trocada pelo sistema, 
especificando se foi adicionado ou retirado. R: Q = -45 kJ, retirados do sistema 
 
18) Uma amostra de gás perfeito sofre uma transformação isobárica sob pressão de 60N/m2, como 
ilustra o diagrama. Admita que, na transformação, o gás recebe uma quantidade de calor igual a 
300J. Calcule a variação da energia interna do gás. R: 180J 
 
19) Um gás perfeito sofre a transformação ABCDA representada no gráfico abaixo. Determine a 
variação de energia interna, o trabalho total realizado pelo gás e a quantidade de calor trocada com o 
ambiente. R: zero, 8J, 8J