Lista de Exercicios 4 Fis III 2016 2

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Universidade	
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4ª	
  LISTA	
  DE	
  EXERCÍCIOS	
  DE	
  FÍSICA	
  III	
  
Física	
  -­‐	
  Licenciatura	
  
2016.2	
  
	
  
	
  
Questão 1) Uma usina de energia que deveria fazer uso do gradiente de 
temperatura no oceano foi proposta. De acordo com o projeto, o sistema operaria 
entre 5,00 oC (temperatura da água a uma profundidade em torno de 1 km) e 
20,0 oC (temperatura na superfície da água). Qual seria a eficiência percentual 
máxima desse sistema? Comente se esse projeto é ou não válido para obter 
energia em uma situação real. 
 
Questão 2) Um modelo idealizado dos processos que ocorrem em um motor de 
combustão interna (ex.: motor a gasolina) é conhecido como ciclo de Otto. 
 
Esse ciclo consiste em dois processos adiabáticos (1-2 e 3-4) e dois processos 
isocóricos (2-3 e 4-1). Mostre que o rendimento do ciclo de Otto pode ser escrito 
como: 𝜀 = 1 − 1𝑟&'( 
onde 𝑟 = )*)+ = ),)- 
Questão 3) Se duas curvas que representam processos adiabáticos quase-
estáticos pudessem se interceptar em um diagrama PV, um ciclo poderia ser 
completado através de um caminho isotérmico entre as duas curvas adiabáticas, 
como mostrado na figura. Argumente, baseado nos enunciados da 2ª lei da 
Termodinâmica (K ou C) estudados em sala, por que tal ciclo violaria essa lei. 
 
Questão 4) Uma máquina térmica que funcionasse com eficiência de 100% 
violaria a primeira lei da Termodinâmica? Por que tal eficiência é fisicamente 
proibida? 
 
Questão 5) Você deixa, inadvertidamente, uma panela de água fervendo no 
fogão. Você retorna no exato instante em que a última gota é convertida em 
vapor. A panela tinha, inicialmente, 1,00 L de água fervendo. Qual é a variação 
da entropia da água, associada à variação de seu estado de liquido para gasoso? 
 
Questão 6) Suponha que 1,0 Kg de água a 100 ºC seja colocada em contato 
térmico com 1,0 Kg de água a 0 ºC. Qual a variação de entropia da porção de 
água fria nesse processo? Suponha que o calor específico da água seja 
constante e igual a 4190 J/(Kg . K) nesse intervalo de temperatura. Esse fluxo 
de calor é reversível, irreversível ou impossível de acordo com o enunciado da 
entropia da 2ª lei da termodinâmica? 
 
Questão 7) Determine a variação de entropia de1,0 Kg de água que é aquecida, 
à pressão constante, de 0 ºC até 100 ºC. Suponha que o calor especifico da água 
seja constante e igual a 4190 J/(Kg . K) nesse intervalo de temperatura. 
 
Questão 8) É possível, e relativamente simples, mostrar que os enunciados para 
a 2ª Lei da termodinâmica feitos por Kelvin (K) e por Clausius (C) são 
equivalentes. Mostramos em sala de aula que (K) implica (C). Mostre que (C) 
implica (K). Use, se necessário, diagramas para representar melhor o seu 
raciocínio.