Exercicios resolvidos FisicaII Termodinamica e entropia

Prévia do material em texto

Uma escala termométrica X assinala 30 °X e 90 °X nos pontos de fusão do gelo e ebulição da água, respectivamente. A equação de conversão desta escala para a escala Fahrenheit é:
 a) X = 3F + 58 b) X = 58 - F c) F = 3X – 122 d) F = 3X – 58 e) X = 58 + F
À temperatura de 0 °C, uma barra metálica A (αA = 2 . 10–5 °C–1 ) tem comprimento de 202,0 mm e outra barra metálica B (αB = 5 . 10–5 °C–1 ) tem comprimento 200,8 mm. Aquecendo-se essas barras, elas apresentarão o mesmo comprimento em qual temperatura?
 
Mesmo comprimento -> 
Com uma régua de latão (α = 2,0. 10–5 °C–1) aferida a 20 °C, mede-se a distância entre dois pontos. Essa medida foi efetuada a uma temperatura acima de 20 °C, motivo pelo qual apresenta um erro de 0,05 %. Qual a temperatura na qual foi feita essa medida?
Fez-se uma experiência para comprovar o coeficiente de dilatação linear do alumínio, cujo valor mais provável é 24 x 10−6 °C −1. Tomou-se, então, uma haste de alumínio, de 10 cm de comprimento, em equilíbrio térmico com o ambiente do laboratório, de 30 °C. A haste foi colocada em contato com uma fonte térmica, até atingir a temperatura de 90 °C. Nessas condições, verificou- se uma dilatação de 0,12 mm. Calcule, em valor aproximado, o erro relativo percentual cometido na experiência.
 
 
Existem materiais que se comportam de maneira não usual quando aquecidos: ao invés de se expandirem com o acréscimo de temperatura, eles encolhem. Isso os caracteriza como materiais que possuem coeficiente de dilatação negativo. Este é o caso de algumas borrachas, por exemplo. Suponha que temos uma amostra deste material e o submetamos a uma variação de temperatura ∆T = 60 K, e notamos que sob esta variação de temperatura o comprimento da amostra reduziu-se em 4 %. Qual o valor do coeficiente de dilatação linear desta amostra?
O dono de um posto de gasolina recebeu 4.000 L de combustível por volta das 12 h, quando a temperatura era de 35 °C. Ao cair da tarde, uma massa polar vinda do Sul baixou a temperatura para 15°C e permaneceu até que toda a gasolina fosse totalmente vendida. Qual foi o prejuízo, em litros de combustível, que o dono do posto sofreu? Dado: coeficiente de dilatação do combustível 1,0 .10– 3 °C–1
Um paralelepípedo de uma liga de alumínio (α = 2 . 10–5 °C–1 ) tem arestas que, a 0 °C, medem 5 cm, 40 cm e 30 cm. De quanto esse paralelepípedo, ao ser elevado à temperatura de 100 °C aumenta seu volume?
As seções de concreto de uma autoestrada são desenhadas para ter um comprimento de 25,0 m. Elas são despejadas e curadas a 10,0 °C. Que espaçamento mínimo o engenheiro deveria deixar entre as seções para eliminar encurvamento se o concreto deve atingir uma temperatura de 50,0 °C? Dado α concreto= 12 . 10–6 °C.
Um pequeno tanque, completamente preenchido com 20,0 L de gasolina a 0 °F, é logo a seguir transferido para uma garagem mantida à temperatura de 70 °F. Sendo 0,0012 °C –1 o coeficiente de dilatação volumétrica da gasolina, qual é o volume de gasolina que vazará em consequência do seu aquecimento até a temperatura da garagem?
?
O coeficiente de dilatação volumétrica do azeite é de 8 . 10–4 °C –1. Determine a variação de volume de 1 L de azeite, quando este sofre um acréscimo de temperatura de 50 °C, em cm3 .
50
Um frasco volumétrico, feito de Pirex (α = 3,2 . 10–6 °C–1 ), é calibrado a 20,0°C e cheio até a marca de 100 mL com acetona () a 35,0 °C. Depois disso, a acetona esfria e o frasco esquenta, de modo que a combinação acetona-frasco atinge uma temperatura uniforme de 32,0 °C. A combinação é resfriada para 20,0 °C. (a) Qual é o volume da acetona quando ela esfria para 20,0 °C? (b) À temperatura de 32,0 °C, o nível de acetona fica acima ou abaixo da marca de 100 mL no frasco? Explique.
?
S o frasco esquentou de 20,0 ºC para 32,0 ºC, ele expandiu seu volume. O líquido esfriou de 35,0 ºC para 32,0 ºC contraiu. A acetona estará com seu nível abaixo da marca de 100 mL. A 20,0 ºC o frasco contraiu e está com o volume de quando foi calibrado; a acetona, preenchida até 100 mL à 35,0 ºC, está contraída e, certamente, com nível abaixo da marca.
Durante a produção de aço, uma das etapas consiste em resfriá-lo rapidamente (quenching). Considere uma barra de aço de 10 kg a 600 °C mergulhada em um tanque com 1000 L de água a 20 °C. Desprezando a perda de calor para o meio, calcule a temperatura final do metal e da água quando atingem o equilíbrio térmico. Dados: c aço = 0,1 cal/g°C; ρ água = 1000 g/L
Um sistema termodinâmico passa por um processo no qual sua energia interna diminui 500 J. Durante o mesmo intervalo de tempo, 220 J de trabalho é realizado sobre o sistema. Encontre a energia transferida dele pelo calor
 Quantidade Q de calor que é fornecida ao sistema é igual ao trabalho realizado pelo sistema + a variação de sua energia interna: Q=U+T  Q=500+220, ou seja, Q= 720J
Transferida “DO SISTEMA”, se fosse “PARA O SISTEMA”, os 500J seriam negativos
Um gás, inicialmente a 300 K passa por uma expansão isobárica a 2,50 kPa. Se o volume aumenta de 1,00 m3 para 3,00 m3 e 12,5 kJ são transferidos para o gás por calor, quais são (a) a variação em sua energia interna e (b) sua temperatura final?
É possível dois corpos estarem em equilíbrio térmico se não estão em contato um com o outro? Explique.
Sim, é possível. Se corpos A e B estão em equilíbrio térmico com um terceiro corpo C, então A e B estão em equilíbrio térmico um com o outro.
Algumas pessoas a caminho de um piquenique param em uma loja de conveniência para comprar comida, inclusive sacos de batatas fritas. Elas dirigem até o local do piquenique, nas montanhas. Quando descarregam a comida, notam que os sacos de batatas estão inchados como balões. Por que isso aconteceu?
Porque dentro dos sacos há ar, que se expande de acordo com a altitude. À medida que se sobe a montanha, a pressão atmosférica diminui e as moléculas do ar passam a ficar mais afastadas umas das outras
Um bloco volta à sua posição inicial, depois de se mover dissipando energia por atrito. Por que este processo não é termicamente reversível?
Porque a energia dissipada no atrito é perdida em forma de calor, logo você aumenta a entropia, e , pela segunda lei, não se pode diminuir a entropia, somente aumenta-la.
Uma máquina térmica recebe 360 J de energia de um reservatório quente e realiza 25,0 J de trabalho em cada ciclo. Encontre (a) a eficiência da máquina e (b) a energia fornecida para o reservatório frio a cada ciclo.