Lista de exercícios de Fenômenos térmicos (Física II)

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D
RA
FT
y +1/1/60+ y
BCJ0205 - 2018 Lista 1
Question 1 (100 pontos) Os quatro pneus de um carro são inflados a uma pressão manométrica
de 200 kPa. Cada pneu tem uma área de a=1,61e-02 m2 em contato com o solo. Determine o peso
do automóvel. De a resposta em N.
nenhuma das outras
1,29e+04
9982,25
5207,72
Question 2 (100 pontos) Calcule a pressão absoluta em uma profundidade do oceano de
p=680,46 m. Nessa profundidade, que força uma estrutura em torno de uma vigia submarina
circular com 30 cm de diâmetro deve exercer para contrabalançar a força exercída pela água. Use
que a densidade da água é 1024Kg/m
3
, a aceleração da gravidade é 9, 8m/s
2
e pi = 3.14.De a
resposta em N.
8,17e+05
6,70e+05
4,82e+05
nenhuma das outras
Question 3 (70 pontos)
Mercúrio é derramado em um tubo em forma de
U como mostrado na Figura P15.14a. O ramo
esquerdo do tubo tem uma área de seção trans-
versal A1 de a1=6,34 cm
2
e o ramo direito tem
uma área transversal A2 de a2=4,86 cm
2
. Cem
gramas de água são derramados no ramo direito
como mostrado na Figura P15.14b. A densidade
do mercúrio é 13, 6 g/cm
3
. A que distância h, em
cm, o mercúrio se eleva no ramo esquerdo. Use
que a densidade da água é 1 g/cm
3
.
1,11
nenhuma das outras
0,89
0,66
Question 4 (100 pontos) Um cubo de madeira de aresta a=2,10e-02 cm e densidade r=0,54
g/cm
3
flutua na água. Qual o peso de chumbo que deve ser colocado no alto do cubo para que a
superfície superior do cubo fique exatamente no nivel da água. De a resposta em kg.
1757,69
3680,00
nenhuma das outras
2792,22
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y
D
RA
FT
y +1/2/59+ y
Question 5 (100 pontos) Quantos metros cúbicos de hélio são necessários para levantar um
balão com uma carga de m=447,76 kg a uma latura de 8000 metros? Considere ρHe = 0, 180 kg/m
3
.
Suponha que o balão mantém um volume constante e que a densidade do ar diminui com a altitude
z de acoprdo com a expressão ρar = ρ0e
−z/8000
, onde z está em metros e ρ0 = 1, 25 kg/m
3
é a
densidade do ar ao nível do mar. Use e = 2.7.
2125,81
2451,24
nenhuma das outras
1582,40
Question 6 (100 pontos) Água é bombeada através de um tubo de 15 cm de diâmetro, de
um rio até uma vila. O rio está a uma elevação de h1=662,29 metros e a vila a uma elevação de
h2=1534,59 metros. Qual a pressão mínima que a água deve ser bombeada para chegar a vila? De
a resposta em Pascal, use que g = 9, 8m/s
2
e que uma atmosfera é 101325 Pascal.
nenhuma das outras
6,30e+06
8,65e+06
1,38e+07
Question 7 (100 pontos) Água é bombeada através de um tubo de 15 cm de diâmetro, de
um rio até uma vila. O rio está a uma elevação de h1=417,36 metros e a vila a uma elevação
de h2=3042,20 metros. Primeiro calcule a pressão mínima que a água deve ser bombeada para
chegar a vila? Depois calcule a velocidade da água no tubo se v=6488,39 m3 são bombeados por
dia. Finalmente que pressão adicional deve se aplicada para obeter esse escoamento. De a resposta
em Pa e voce pode supor que a densidade do ar e a aceleração da gravidade,g = 9, 8m/s
2
, são
constantes e que uma atmosfera é 101325 Pascal. Use pi = 3, 14.
2125,89
1135,66
1576,20
nenhuma das outras
Question 8 (100 pontos) O vento em torno de um edifício alto produz uma diferença de pressão
entre o ar dentro e fora de uma janela. Suponha que um vento horizontal se desloca com uma
velocidade de v=5,87 m/s fora de uma grande janela de vidro com dimensões de 4 metros por 1,5
metros. Suponha que a densidade do ar é de 1, 3 kg/m
3
. O ar dentro do edificio está na pressão
atmosférica. Qual é a força total exercída pelo ar sobre a janela? De a resposta em N.
134,38
nenhuma das outras
199,07
163,31
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y
D
RA
FT
y +1/3/58+ y
Question 9 (70 pontos) Um pneu de automóvel é inflado com ar originalmente a 1.29e+01 C e
à pressão atmosférica normal. Durante o processo, o ar é comprimido para 28, 0% de seu volume
original e a temperatura é aumentada para 5.60e+01 C. Qual é a pressão do pneu? Use que o zero
absoluto é −273, 15C e de a resposta em atm.
4.81e+00
nenhuma das outras
3.12e+00
4.11e+00
Question 10 (70 pontos) Um pneu de automóvel é inflado com ar originalmente a 1.29e+01 C
e à pressão atmosférica normal. Durante o processo, o ar é comprimido para 28, 0% de seu volume
original e a temperatura é aumentada para 5.60e+01 C. Depois que o carro é dirigido em alta
velocidade, a temperatura do ar do pneu eleva-se para 1.18e+02 C e seu volume interior aumenta
por 2, 00%. Qual é a nova pressão (em atm) do pneu? Use que o zero absoluto é −273, 15C e de a
resposta em atm.
nenhuma das outras
5.32e+00
3.77e+00
4.23e+00
Question 11 (70 pontos) Um tanque que tem um volume de 1.06e-01 metros cúbicos contém
gás hélio a 1.77e+02 atm. Quantos balões o tanque pode inflar se cada balão cheio for uma esfera
com 4.12e-01 metros de diâmetro em uma pressão absoluta de 1.47e+00 atm? Use pi = 3, 14159.
nenhuma das outras
4.27e+02
3.49e+02
2.92e+02
Question 12 (70 pontos) A massa de um balão de ar quente e de sua carga ( não incluindo o
ar interno ) é de 2.44e+02 kg. O ar do lado de fora está a 10, 0C e em 1.07e+02 kPa. O volume de
do balão é de 4.71e+02 metros cúbicos. A que temperatura o ar no balão deve ser aquecido antes
que o balão decole? A densidade do ar a 10,0 C é 1, 25kg/m3. De a resposta em Kelvins.
nenhuma das outras
6.04e+02
3.24e+02
4.83e+02
Question 13 (70 pontos) Em um período de 1.06e+00 s, 5.40e+00 vezes 10 elevando a 23
moléculas de nitrogênio atingem uma parede com uma área de 1.11e-03 m quadrados. Se as
moléculas deslocam-se com uma velocidade de 3.69e+02 m/s e atingem a parede frontalmente em
colisões perfeitamente elásticas, qual é a pressão exercida na parede? A massa de uma molécula
de Nitrogênio é 4, 68× 10−26kg. De a resposta em Pascal.
1.95e+04
1.59e+04
nenhuma das outras
1.33e+04
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y
D
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y +1/4/57+ y
Question 14 (70 pontos) Em que temperatura a velocidade média dos átomos de hélio igual
a velocidade de escape 1.32e+04 m/s de um planeta imaginário? Veja o Capítulo 11 - volume I �
para uma discussão sobre a velocidade de escape e observe que a massa de um átomo de hélio é
6, 64e− 27kg. Use Pi=3,14, kB = 1, 38× 10−23(J/mol.K) e de a resposta em K.
nenhuma das outras
3.29e+04
2.60e+04
3.63e+04
Question 15 (70 pontos)
Um cilindro vertical com uma
área de seção transversal 1.10e-
02 metros quadrados é ajustado
com um pistão de encaixe justo,
sem atrito, de massa 2.10e+01
kg . Se 2.00e-01 moles de um
gás ideal estiverem no cilindro a
uma temperatura de 5.32e+02
K, qual é a altura h na qual o
pistão estará em equilíbrio sob
seu próprio peso? De a resposta
em metros. Use a aceleração da
gravidade g = 9, 8m/s2, R =
8, 315J/K.mol e a pressão at-
mosférica 1, 013e5N/m2.
5.82e-01
nenhuma das outras
6.70e-01
7.55e-01
Question 16 (70 pontos) Considere a experiência de Joule, constituída por um sistema de pás
dentro de um recipiente contendo 5.68e+02 g de água e termicamente isolado. A queda de uma
massa de 5 kg amarrada a uma corda aciona o sistema de pás fornecendo trabalho para dentro do
sistema termicamente isolado. Se a massa cai 4 m e sendo que, aproximadamente, toda a energia
potencial vai para dentro do sistema, qual será o aumento da temperatura, em Celsius, da água
quando o sistema de pás cessar seu movimento? (considere para a aceleração da gravidade o valor
de 9,8 m/s2, o calor específico da água 1 cal/g.oC e umacaloria é 4.184 J).
9.26e-02
nenhuma das outras
6.59e-02
1.02e-01
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y
D
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y +1/5/56+ y
Question 17 (70 pontos)
Dentro da parede de uma casa,
uma seção em forma de L da
tubulação de água quente con-
siste em uma parte horizon-
tal reta de 2.81e+01 cm de
comprimento, um cotovelo e
uma parte horizontal reta de
1.55e+02 cm de comprimento.
Uma estrutura mantém estaci-
onárias as extremidades dessa
seção da tubulação de cobre.
Encontre o valor do desloca-
mento do cotovelo da tubula-
ção quando o fluxo da água é
ligado, elevando a temperatura
da tubulação de 2.38e+01 C
para 5.95e+01
oC. Use o co-
eficiente de expansão linear do
cobre 17e-6 (oC)−1 e Dê a res-
posta em cm.
7.17e-02
8.62e-02
9.58e-02
nenhuma das outras
Question 18 (70 pontos) A densidade da gasolina é 730 kg/m
3
a 0
oC. Seu coeficiente médio
de expansão volumétrica é 9,60e-4 (
oC a -1). Se 1 galão de gasolina ocupa 0,00380 m3, quantos
quilogramas extras de gasolina você obteria se comprasse 10 galões de gasolina a 0
oC em vez de
a 2.20e+01
oC de uma bomba que não compensa a mudança de temperatura?
nenhuma das outras
7.47e-01
5.74e-01
4.39e-01
Question 19 (70 pontos)
Um termômetro de mercúrio é
construído como mostrado na
Figura P16.41. O tubo ca-
pilar tem diâmetro de 5.00e-
03 cm e o bulbo tem diâme-
tro de 2.64e-01 cm. Despre-
zando a expansão do vidro, en-
contre a mudança na altura da
coluna de mercúrio que ocorre
com uma mudança na tempe-
ratura de 3.40e+01
oC. Use
pi = 3, 14 e que o coeficiente de
expansão volumétrica do mer-
cúrio é 1,82e-4 (oC)−1. Dê a
resposta em cm.
nenhuma das outras
2.62e+00
3.95e+00
2.28e+00
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y
D
RA
FT
y +1/6/55+ y
Question 20 (70 pontos)
Um cilindro vertical com uma
área de seção transversal 1.10e-
02 metros quadrados é ajustado
com um pistão de encaixe justo,
sem atrito, de massa 2.10e+01
kg . Se 2.00e-01 moles de um
gás ideal estiverem no cilindro a
uma temperatura de 5.32e+02
K, qual é a altura h na qual o
pistão estará em equilíbrio sob
seu próprio peso? De a resposta
em metros. Use a aceleração da
gravidade g = 9, 8m/s2, R =
8, 315J/K.mol e a pressão at-
mosférica 1, 013e5N/m2.
7.55e-01
6.70e-01
nenhuma das outras
5.82e-01
Question 21 (70 pontos) Um relógio de pêndulo, com o sistema de suspensão feito de bronze,
tem um período de 1.16e+03 segundos a temperatura de 20
oC. Se a temperatura aumentar para
3.70e+01
oC de quanto muda o período? Use pi = 3, 14 e a aceleração da gravidade g = 9, 8m/s2.
1.54e-01
nenhuma das outras
2.16e-01
1.88e-01
Question 22 (70 pontos)
Considere um corpo com qual-
quer um dos formatos ao lado.
Qual é o aumento porcentual
no momento de inércia do corpo
(
∫
r2ρdV /M , onde r é a dis-
tância do elemento de massa ao
eixo de rotação) quando ele é
aquecido de 0
oC a 100 oC se for
composto de um material com
coeficiente linear médio de ex-
pansão igual a 2.20e-05 (Co)−1
(assuma que ele não varia entre
0
oC e 100 oC).
3.33e-03
4.40e-03
nenhuma das outras
3.76e-03
Question 23 (70 pontos) Um bloco de cobre de 1.12e+00 kg a 3.70e+02 K é colocado em um
recipiente grande de nitrogênio líquido a 77,3 K. Quantos quilogramas de nitrogênio entram em
ebulição até que o cobre atinja 77,3 K? (O calor específico do cobre é 0,092 0 cal/g
oC. O calor
latente de vaporização do nitrogênio é 48,0 cal/g.)
6.28e-01
7.96e-01
nenhuma das outras
5.32e-01
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y
D
RA
FT
y +1/7/54+ y
Question 24 (70 pontos) Se 1.22e-01 kg de chumbo derretido a 327,3
oC são vertidos em
um molde de ferro de 3.10e-01 kg inicialmente a 20,0
oC qual é a temperatura final do sistema?
(Considere que não ocorre perda alguma de energia para o ambiente.) Use que o calor específico
do ferro é 448 J/kg.
oC, o do chumbo é 128 J/kg.oC e o calor latente do chumbo é 2,45e4 J/kg.
5.32e+01
nenhuma das outras
8.12e+01
7.04e+01
Question 25 (70 pontos) Um calorímetro de alumínio com massa de 1.14e+02 g contém
3.33e+02 g de água. O calorímetro e a água estão em equilíbrio térmico a 10
oC. Dois blocos
metálicos são colocados dentro da água. Um bloco é um pedaço de 6.90e+01 g de cobre a 80
oC.
O outro bloco tem massa de 9.80e+01 g e está originalmente à temperatura de 100
oC. O sistema
todo estabiliza na temperatura final de 2.70e+01
oC. Determine o calor específico da amostra. Use
que o calor específico da água é 1 cal/g.
oC, do calorímetro é 0.215 cal/g.oC e do cobre é 0.0924
cal/g.
oC.
nenhuma das outras
8.02e-01
7.12e-01
5.80e-01
Question 26 (70 pontos) Um aquecedor de água é operado por energia solar. Se o coletor
solar tem 8.20e+00 metros quadrados de área e a intensidade fornecida pela luz solar é de 550
W/m2, quanto tempo leva para aumentar a temperatura de 1 metro cúbico de água de 20,0 oC
para 7.99e+01
oC? Dê a resposta em segundos e use que o calor específico da água é de 4186
J/kg.oC.
nenhuma das outras
7.04e+04
5.56e+04
4.70e+04
Question 27 (70 pontos) Um calorímetro de alumínio com massa de 1.14e+02 g contém
3.33e+02 g de água. O calorímetro e a água estão em equilíbrio térmico a 10
oC. Dois blocos
metálicos são colocados dentro da água. Um bloco é um pedaço de 6.90e+01 g de cobre a 80
oC.
O outro bloco tem massa de 9.80e+01 g e está originalmente à temperatura de 100
oC. O sistema
todo estabiliza na temperatura final de 2.70e+01
oC. Determine o calor específico da amostra. Use
que o calor específico da água é 1 cal/g.
oC, do calorímetro é 0.215 cal/g.oC e do cobre é 0.0924
cal/g.
oC.
7.12e-01
5.80e-01
8.02e-01
nenhuma das outras
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y
D
RA
FT
y +1/8/53+ y
Question 28 (70 pontos) Um aquecedor de água é operado por energia solar. Se o coletor
solar tem 8.20e+00 metros quadrados de área e a intensidade fornecida pela luz solar é de 550
W/m2, quanto tempo leva para aumentar a temperatura de 1 metro cúbico de água de 20,0 oC
para 7.99e+01
oC? Dê a resposta em segundos e use que o calor específico da água é de 4186
J/kg.oC.
4.70e+04
7.04e+04
nenhuma das outras
5.56e+04
Question 29 (70 pontos) Um bloco de cobre de 1.12e+00 kg a 3.70e+02 K é colocado em um
recipiente grande de nitrogênio líquido a 77,3 K. Quantos quilogramas de nitrogênio entram em
ebulição até que o cobre atinja 77,3 K? (O calor específico do cobre é 0,092 0 cal/g
oC. O calor
latente de vaporização do nitrogênio é 48,0 cal/g.)
5.32e-01
7.96e-01
nenhuma das outras
6.28e-01
Question 30 (70 pontos) Se 1.22e-01 kg de chumbo derretido a 327,3
oC são vertidos em
um molde de ferro de 3.10e-01 kg inicialmente a 20,0
oC qual é a temperatura final do sistema?
(Considere que não ocorre perda alguma de energia para o ambiente.) Use que o calor específico
do ferro é 448 J/kg.
oC, o do chumbo é 128 J/kg.oC e o calor latente do chumbo é 2,45e4 J/kg.
nenhuma das outras
5.32e+01
8.12e+01
7.04e+01
Question 31 (70 pontos) Coloca-se um gás ideal em um cilindro com um pistão móvel na parte
de cima. O pistão tem massa de 9.83e+03 g e uma área de 5.50e+00 cm2 e é livre para deslizar
para cima e para baixo mantendo a pressão do gás constante. Quanto trabalho é realizado sobre o
gás quando a temperatura de 2.30e-01 mol do gás é elevada de 20
oC para 3.36e+02 oC? Use que
a constante dos gases ideias é 8,315 J/mol.K.
-5.00e+02
-4.31e+02
nenhumadas outras
-7.28e+02
Question 32 (70 pontos) Um mol de um gás ideal realiza 3.67e+03 J de trabalho sobre suas
vizinhanças ao se expandir isotermicamente para a pressão final de 1.27e+05 Pascal e volume de
3.01e-02 metros cúbicos. Determine o volume inicial. Dê a resposta em metros cúbicos.
nenhuma das outras
1.16e-02
1.46e-02
9.93e-03
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y
D
RA
FT
y +1/9/52+ y
Question 33 (70 pontos) Um bloco de 1.17e+00 kg de alumínio é aquecido à pressão atmosférica
de maneira que sua temperatura aumente de 22
oC para 5.35e+01 oC. Encontre o trabalho, em J,
realizado sobre alumínio. Use que a pressão atmosférica é de 101300 Pascal e que o alumínio tem
coeficiente de expansão linear de 24e-6
oC−1 e densidade 2,70e3 kg/m3.
-8.49e-02
-1.16e-01
nenhuma das outras
-7.61e-02
Question 34 (70 pontos) Um bloco de 1.17e+00 kg de alumínio é aquecido à pressão atmosférica
de maneira que sua temperatura aumente de 22
oC para 5.35e+01 oC. Encontre a energia, em J,
adicionada a ele pelo calor. Use que o calor específico do alumínio é 900 J/kg.
oC.
3.87e+04
nenhuma das outras
2.83e+04
2.53e+04
Question 35 (70 pontos) Um bloco de 1.08e+00 kg de alumínio é aquecido à pressão atmosférica
de maneira que sua temperatura aumente de 2.70e+01 C para 5.26e+01 C. Encontre a mudança na
sua energia interna em J. Use que o calor específico do alumínio é 900J/kg.C, a pressão atmosférica
é de 101300 Pascal e que o alumínio tem coeficiente de expansão linear de 24e-6
oC−1 e densidade
2,70e3 kg/m3.
nenhuma das outras
2.53e+04
2.10e+04
3.43e+04
Question 36 (70 pontos) Uma amostra de 5.00e+00 litros de um gás diatômico ideal com
uma razão de calor específico de 1,40, confinado em um cilindro, realiza um ciclo fechado. O
gás está inicialmente a 1.10e+00 atm e 3.93e+02 K. Primeiro, sua pressão é triplicada a volume
constante. Então, expande-se adiabaticamente até sua pressão original. Finalmente, o gás é
comprimido isobaricamente para seu volume original. Determine o volume do gás, em litros, ao
final da expansão adiabática. Use 5/7=0,71.
nenhuma das outras
7.70e+00
1.26e+01
9.27e+00
Question 37 (70 pontos) Uma amostra de 4.00e+00 litros de um gás diatômico ideal com uma
razão de calor específico de 1,40, confinado em um cilindro, realiza um ciclo fechado. O gás está
inicialmente a 1.30e+00 atm e 3.91e+02 K. Primeiro, sua pressão é triplicada a volume constante.
Então, expande-se adiabaticamente até sua pressão original. Finalmente, o gás é comprimido
isobaricamente para seu volume original. Encontre a temperatura, em K, do gás no início da
expansão adiabática. Use 5/7=0,71.
1.02e+03
1.30e+03
1.17e+03
nenhuma das outras
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y
D
RA
FT
y +1/10/51+ y
Question 38 (70 pontos) Uma amostra de 4.00e+00 litros de um gás diatômico ideal com uma
razão de calor específico de 1,40, confinado em um cilindro, realiza um ciclo fechado. O gás está
inicialmente a 1.30e+00 atm e 3.91e+02 K. Primeiro, sua pressão é triplicada a volume constante.
Então, expande-se adiabaticamente até sua pressão original. Finalmente, o gás é comprimido
isobaricamente para seu volume original. Encontre a temperatura, em K, ao final do ciclo. Use
5/7=0,71.
3.91e+02
3.39e+02
4.35e+02
nenhuma das outras
Question 39 (70 pontos) Uma amostra de 5.40e-03 metros cúbicos de um gás diatômico ideal
com uma razão de calor específico de 1,40, confinado em um cilindro, realiza um ciclo fechado.
O gás está inicialmente a 1.39e+05 Pascal e 3.98e+02 K. Primeiro, sua pressão é triplicada a
volume constante. Então, expande-se adiabaticamente até sua pressão original. Finalmente, o gás
é comprimido isobaricamente para seu volume original. Qual é o trabalho resultante realizado
sobre o gás para esse ciclo? Use 5/7=0,71.
-6.47e+02
-4.95e+02
-7.29e+02
nenhuma das outras
Question 40 (70 pontos)
Durante o funcionamento de um motor automó-
vel de quatro cilindradas, o pistão é forçado para
baixo à medida que a mistura de produtos da
combustão e ar realiza uma expansão adiabática.
Considere que (1) o motor está funcionando à
taxa de 3.38e+03 ciclos/min, (2) a pressão ma-
nométrica logo antes da expansão é 2.41e+01
atm,(3) os volumes da mistura logo antes e logo
depois da expansão são 50,0 c3 e 400,0 cm3, res-
pectivamente (Figura P17.41), (4) o tempo en-
volvido na expansão é um quarto do ciclo total
e (5) a mistura se comporta como um gás ideal
com razão de calor específico de 1,40. Encontre
a potência média gerada durante a expansão. Dê
a resposta em watts.
nenhuma das outras
3.63e+04
4.04e+04
4.49e+04
y For your examination, preferably print documents compiled from
auto-multiple-choice.
y
D
RA
FT
y +1/11/50+ y
Question 41 (70 pontos) Um estudante tenta decidir o que vestir. Seu quarto está a 293 K. A
temperatura de sua pele é de 308 K. A área de sua pele exposta é 1.5 m2. A pele das pessoas de
todas as raças fica escura no infravermelho, com emissividade de cerca de 0,900. Descubra a perda
de energia, em J, resultante do seu corpo por radiação em 1.30e+01 minutos. Use que a constante
de Stefan-Bolzmann é 5.67e-8 W/m2.K4.
1.10e+05
8.37e+04
9.73e+04
nenhuma das outras
Question 42 (70 pontos) A temperatura da supefície do Sol é de aproximadamente 5800K. O
raio do Sol é 6,96e8 metros. Calcule a energia, em J, total irradiada pelo sol em 1.30e+01 segundos.
Considere que a emissividade é 0.965, a constante de Stefan-Bolzmann é 5.67e-8 W/m2.K4 e
considere pi = 3.14.
4.90e+27
5.54e+27
4.21e+27
nenhuma das outras
Question 43 (70 pontos) Uma barra de alumínio com comprimento de 5.90e+01 cm e área
do corte transversal de 2,5 cm2 é inserida em um recipiente termicamente isolado contendo hélio
líquido a 4,2 K. A barra está inicialmente a 3.74e+02 K. Se metade da barra for inserida no hélio,
quantos litros de hélio entram em ebulição até que a metade inserida se resfrie a 4.2 K? Considere
que a parte superior não tenha se resfriado. O alumínio tem calor específico de 0,210 cal/g.
oC e
densidade de 2,7 g/cm3. A densidade do hélio líquido é de 0,125 g/cm3 e o calor latente é 4.99
cal/g. Dê a resposta em cm3.
2.87e+04
3.18e+04
nenhuma das outras
2.07e+04
Question 44 (70 pontos)
Um gás ideal inicialmente a Pi, Vi, Ti realiza
um ciclo como na Figura P17.58. Obtenha o
valor numérico do trabalho, em J, resultante re-
alizado por ciclo para 1.10e+01 moles de gás ini-
cialmente a 2.81e+02 K.Use R=8315 J/mol.K.
-1.19e+05
-8.58e+04
-1.32e+05
nenhuma das outras
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y
D
RA
FT
y +1/12/49+ y
Question 45 (70 pontos) Uma placa de ferro é mantida junto de uma roda de ferro de modo
que age uma força de atrito deslizante de 5.60e+01 N entre as duas peças de metal. A velocidade
relativa na qual as duas superfícies deslizam uma sobre a outra é de 4.00e+01 m/s. Calcule a taxa
na qual a energia mecânica é convertida em energia interna. Dê a resposta em W.
2.58e+03
1.75e+03
2.24e+03
nenhuma das outras
Question 46 (70 pontos) Uma placa de ferro é mantida junto de uma roda de ferro de modo
que age uma força de atrito deslizante de 5.60e+01 N entre as duas peças de metal. A velocidade
relativa na qual as duas superfícies deslizam uma sobre a outra é de 4.00e+01 m/s. A placa e a
roda tem cada uma a massa de 5.63e+03 g e cada uma recebe metade da energia dissipada pelo
atrito. Se o sistema é rodado da maneira descrita durante 1.40e+01 s e se permite que cada corpo
atinja uma temperatura interna uniforme, qual é o aumento de temperaturaem Celsius resultante?
Use que o calor específico do ferro é 0.107 cal/g.
oC e que uma caloria é 4.184 J.
7.21e+00
nenhuma das outras
4.86e+00
6.22e+00
Question 47 (70 pontos) Considere a experiência de Joule, constituída por um sistema de pás
dentro de um recipiente contendo 5.68e+02 g de água e termicamente isolado. A queda de uma
massa de 5 kg amarrada a uma corda aciona o sistema de pás fornecendo trabalho para dentro do
sistema termicamente isolado. Se a massa cai 4 m e sendo que, aproximadamente, toda a energia
potencial vai para dentro do sistema, qual será o aumento da temperatura, em Celsius, da água
quando o sistema de pás cessar seu movimento? (considere para a aceleração da gravidade o valor
de 9,8 m/s2, o calor específico da água 1 cal/g.oC e uma caloria é 4.184 J).
6.59e-02
9.26e-02
nenhuma das outras
1.02e-01
Question 48 (70 pontos) Calcule o trabalho, em Joules, realizado por um sistema expandindo-
se de um volume inicial de 3.2 litros até o volume final de 4.01 litros, à pressão constante (processo
isobárico) de 2.94e+00 atm. Adote 1 atm aproximadamente igual a 101325 Pascal e considere que
1 metro cúbico corresponde a 1000 litros.
2.71e+02
1.93e+02
2.99e+02
nenhuma das outras
y For your examination, preferably print documents compiled from
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y
D
RA
FT
y +1/13/48+ y
Question 49 (70 pontos) Na faixa de temperatura de 300 K a 330 K a relação entre a pressão
P, o volume V e a temperatura T de um certo gás não ideal é dada por P.V = 3.44e+01 T - 9.21e-03
T 2, onde todas as grandezas estão no SI. Calcule o trabalho, em J, feito por esse gás quando sua
temperatura é aumentada de 310 K a 325 K, enquanto sua pressão é mantida constante.
nenhuma das outras
5.01e+02
2.96e+02
3.60e+02
Question 50 (70 pontos) Duas quantidades iguais de água, de massa 0,5 kg cada mas a
temperaturas diferentes, 3.95e+02 K e 3.33e+02 K, são misturadas adiabaticamente, à pressão
constante. Calcule a variação de entropia no Universo em J/K. Use 4180 J/kg
oC para o calor
específico da água à pressão constante.
1.52e+01
nenhuma das outras
1.26e+01
1.72e+01
Question 51 (70 pontos) No lado esquerdo de um recipiente constituído por dois compar-
timentos iguais ligados por uma válvula e isolado termicamente há 2.10e+00 moles de gás H2.
Inicialmente o compartimento do lado direito está totalmente vazio. Liga-se então a válvula per-
mitindo que o gás possa fluir para o lado direito. Qual a variação total da entropia, em J/K,
quando o sistema atinge o estado de equilíbrio? Utilize R=8.314 J/mol.K.
8.98e+00
1.38e+01
nenhuma das outras
1.21e+01
Question 52 (70 pontos) Uma máquina térmica que opera entre 2.64e+02
oC e 1.12e+02 oC
consegue 20% do maior rendimento possível. Qual entrada de calor, em J, permitirá que a máquina
realize 10 kJ de trabalho?
1.77e+05
1.46e+05
nenhuma das outras
2.00e+05
Question 53 (70 pontos) Quanto trabalho, em J, um refrigerador ideal de Carnot utiliza para
transformar 0,5 kg de água a 1.00e+01
oC em gelo a -20oC? Suponha que o congelador é mantido
a -20
oC, e o refrigerador libera energia em forma de calor em um cômodo a 2.00e+01 oC. Tome o
calor latente de fusão igual a 333 kJ/kg e os calores específicos da água e gelo iguais a 4180 J/kg
oC
e 2090 J/kg
oC, respectivamente.
nenhuma das outras
3.29e+04
3.63e+04
2.71e+04
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y
D
RA
FT
y +1/14/47+ y
Question 54 (70 pontos) Uma máquina térmica de Carnot usa uma caldeira de vapor a 100.0
oC
como reservatório de alta temperatura. O reservatório de baixa temperatura é o ambiente exterior
a 2.00e+01
oC. Calor é rejeitado para o reservatório de baixa temperatura à taxa de 1.58e+01 W.
Determine a potência útil fornecida pela máquina térmica, em W.
nenhuma das outras
3.51e+00
3.86e+00
5.22e+00
Question 55 (70 pontos) Uma máquina térmica de Carnot usa uma caldeira de vapor a 100.0
oC
como reservatório de alta temperatura. O reservatório de baixa temperatura é o ambiente exterior
a 2.00e+01
oC. Calor é rejeitado para o reservatório de baixa temperatura à taxa de 1.58e+01 W.
Quanto vapor ela condensará no reservatório de alta temperatura em uma hora, em kg?
nenhuma das outras
2.60e-02
3.87e-02
2.87e-02
Question 56 (70 pontos) Foi proposta uma usina de força que empregasse o gradiente de
temperatura no oceano. O sistema deve operar entre 2.50e+01
oC (temperatura da água da
superfície) e 5.0
oC (temperatura da água a uma profundidade de aproximadamente 1 km). Se a
potência útil fornecida pela usina é de 7.90e+01 MW, quanto calor é absorvido por hora em J/h?
5.02e+12
nenhuma das outras
3.60e+12
4.24e+12
Question 57 (70 pontos) Uma bomba de calor é essencialmente uma máquina térmica funci-
onando de trás para frente. Ela extrai calor do ar mais frio do lado de fora e o deposita em um
cômodo mais quente. Suponha que a razão entre o calor real que entra no cômodo e o trabalho
realizado pelo motor do dispositivo é 1.02e+01 % da razão máxima teórica. Determine o calor que
entra no cômodo por joule de trabalho realizado pelo motor quando a temperatura interna é de
20.0
oC e a temperatura externa é de -3.00e+00 oC.
nenhuma das outras
1.30e+00
1.10e+00
1.54e+00
Question 58 (70 pontos) Um freezer hermético mantém 2,5 moles de ar a 2.80e+01
oC e 1
atm. O ar é, então, refrigerado a -1.60e+01
oC. Qual é a variação da entropia do ar, em J/K, se
o volume for mantido constante? Utilize R=8.315 J/mol.K.
-9.73e+00
nenhuma das outras
-6.97e+00
-8.21e+00
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y
D
RA
FT
y +1/15/46+ y
Question 59 (70 pontos) Um freezer hermético mantém 2,5 moles de ar a 3.00e+01
oC e 1
atm. O ar é, então, refrigerado a -1.60e+01
oC. Qual seria a variação da entropia do ar, em J/K,
se a pressão for mantida constante durante a refrigeração? Utilize R=8.315 J/mol.K.
-1.20e+01
nenhuma das outras
-1.06e+01
-1.33e+01
Question 60 (70 pontos) Que variação de entropia, em J/K, ocorre quando um cubo de gelo
de 3.20e+01 g a -8.00e+00
oC é transformado, a pressão constante, em vapor a 115.0oC? Utilize
o calor latente de fusão e vaporização da água iguais a 333 kJ/kg e 2.26e6 J/kg, respectivamente,
e os calores específicos do gelo, água e vapor iguais a 2090 J/kg
oC, 4186 J/kgoC e 2010 J/kgoC,
respectivamente.
3.11e+02
2.48e+02
2.79e+02
nenhuma das outras
Question 61 (70 pontos) A temperatura da superfície do Sol é de aproximadamente 5700 K
e em dado ponto a temperatura na superfície da Terra é de aproximadamente 3.17e+02 K. Que
variação da entropia ocorre quando 1.29e+03 J de energia são transferidas por radiação do Sol à
Terra?
nenhuma das outras
3.41e+00
4.28e+00
3.84e+00
Question 62 (70 pontos) Uma ferradura de ferro de 1.0 kg é tirada de uma forja a 900.0
oC
e inserida em 5.00e+00 kg de água a 1.30e+01
oC. Supondo que nenhum calor é perdido para o
ambiente, determine a variação total de entropia do sistema ferradura-água, em J/K. Tome o calor
específico da água e ferro como sendo 4186 J/kg
oC e 448 J/kgoC, respectivamente.
5.06e+02
7.14e+02
6.19e+02
nenhuma das outras
Question 63 (70 pontos) Um mol de um gás monoatômico ideal, inicialmente à pressão de 1
atm e com um volume de 3.20e-02 m
3
, é aquecido até um estado final com uma pressão de 2 atm
e um volume de 5.50e-02 m
3
. Determine a variação de entropia do gás nesse processo, em J/K.
Utilize R=8.315 J/mol.K.
nenhuma das outras
1.73e+01
1.99e+01
1.41e+01
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y
DRA
FT
y +1/16/45+ y
Question 64 (70 pontos) Uma máquina térmica opera entre dois reservatórios a 600 K e 350 K.
Ela absorve 1.09e+03 J de calor do reservatório de temperatura mais elevada e executa 3.30e+02
J de trabalho. Encontre a variação da entropia do Universo, em J/K, para este processo.
2.48e-01
nenhuma das outras
3.50e-01
3.04e-01
Question 65 (70 pontos) Uma máquina térmica opera entre dois reservatórios a 600 K e 350 K.
Ela absorve 1.09e+03 J de calor do reservatório de temperatura mais elevada e executa 3.30e+02
J de trabalho. Encontre o trabalho, em J, que poderia ter sido feito por uma máquina ideal de
Carnot se operasse entre esses dois reservatórios.
nenhuma das outras
3.93e+02
4.52e+02
3.21e+02
Question 66 (70 pontos) Uma usina de força, tendo um rendimento de Carnot, produz 1000
MW de potência elétrica a partir de turbinas que recebem vapor a 6.24e+02 K e rejeitam água a
300 K em um rio. A água rio abaixo é 6.00e+00 K mais quente por causa da descarga da usina
de força. Determine a taxa de fluxo do rio, em kg/s. Use o calor específico da água igual a 4186
J/kg
oC.
nenhuma das outras
3.21e+04
3.69e+04
4.08e+04
Question 67 (70 pontos) Calcule o aumento na entropia do Universo, em J/K, quando você
adiciona 20 g de creme a 5
oC a 2.55e+02 g de café a 7.60e+01 oC. Suponha que os calores
específicos do creme e do café são ambos iguais a 4,2 J/g
oC.
1.89e+00
nenhuma das outras
2.09e+00
1.64e+00
Question 68 (70 pontos) Um mol de gás ideal (de índice adiabático 1,4) realiza um ciclo de
Carnot, descrevendo o circuito ABCD, nos quais os trechos AB e CD são descritos por processos
adiabáticos. No ponto A, a pressão é de 3.10e+01 atm e a temperatura é de 7.01e+02 K. No ponto
C, a pressão é de 1 atm e a temperatura é de 400 K. Calcule o trabalho líquido, em J, feito pelo
gás por ciclo. Utilize R=8.315 J/mol.K e que 1 atm = 1.013e5 Pa.
4.06e+03
3.19e+03
nenhuma das outras
3.67e+03
y For your examination, preferably print documents compiled from
auto-multiple-choice.
y