2008.1 gabarito

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
Departamento de Física - CCEN
Física Geral 2 – Terceiro Exercício Escolar
18/06/2008 – 1O Semestre/2008 – Início: 14:00 h – Término: 16:00 h
Nome: _________________________________________________________ CPF: ________________________
Não é permitido o uso de calculadoras. Só serão aceitas as respostas que mostrem claramente como foram obtidas.
Questão 1: Um recipiente de 1 cm de altura com base quadrada de 10m de lado está cheio de água.
O recipiente é colocado sob o Sol de forma que a água absorva efetivamente 10% do calor incidente na
face maior. A água está inicialmente à temperatura ambiente 28 ◦C. Sabe-se a intensidade da luz solar
(suposta constante) I = 1167W/m2, a capacidade calorífica da água: cágua = 4,2 kJ/kg · K e a densidade
da água ρ = 1000 kg/m3.
a) (1,5) Calcule a variação de temperatura da água após uma hora.
b) (1,5) Dado o calor de vaporização da água: L ≈ 40 kJ/kg, calcule amassa de água que será evaporada
por dia (12 h) do recipiente, se este for deixado sob o Sol.
Questão 2: Um gás ideal termicamente isolado e inicialmente a uma temperatura T0 sofre uma ex-
pansão livre de um volume V0 a um volume final 4,0V0.
a) (1.0) Calcule a razão entre as temperaturas final e inicial, Tf /Ti, e a razão entre as pressões final e
inicial, p f /pi.
Em seguida, o gás é comprimido lenta e adiabaticamente de volta a seu volume inicial V0. Ao fim deste
processo sua temperatura é 4,02/3T0.
b) (1.5) Calcule γ = Cp/Cv e determine se o gás é monoatômico, diatômico ou poliatômico.
c) (1.0) Mostre que um processo em que o gás retorna espontaneamente ao seu estado inicial (T0,V0)
viola a segunda lei da termodinâmica.
Questão 3: Ummotor a Diesel pode ser representado pelo ciclo termodinâmicomostrado no diagrama
p − V abaixo. O processo AB é isobárico, os processos BC e DA são adiabáticos e o processo CD é
isocórico. Suponha que a substância de trabalho (mistura óleo+ar) pode ser considerada como um gás
ideal poliatômico (Cv = 3R e Cp = 4R) de nmoles.
a) (1,0) Calcule, para um ciclo, o calor absorvido, o calor
liberado e o trabalho realizadopelo gás. Expresse suas
respostas em termos de n, R e T0.
b) (1,0) Calcule a eficiência domotor (valor numérico) e
compare com a eficiência de uma máquina de Carnot
operando entre a temperaturamais baixa e amais alta
do ciclo.
c) (1,5) Calcule a variação da entropia do gás para cada
umdos processos que compõemo ciclo. Expresse suas
respostas em termos de n e R.
Quando necessário, use 21/3 = 1,260.