Lista de Exercicios 3 Fis III 2016 2
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Lista de Exercicios 3 Fis III 2016 2

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Física	
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2016.2	
  

	
  

Questão 1) De acordo com a Teoria Cinética dos Gases, a pressão 𝑃 exercida
por um gás ideal nas paredes de um recipiente de volume 𝑉 é dada por 𝑃 =𝑁𝑚𝑣'/3𝑉, em que 𝑁 é o número de moléculas do gás, 𝑚 é a massa de cada
molécula e 𝑣' é a velocidade quadrática média das moléculas (ou átomos, no
caso de um gás ideal monoatômico). Usando a Lei dos Gases Ideais, mostre que
a energia cinética (de translação) média por molécula é dada por 𝐾 = +' 𝑘𝑇, em
que 𝑘 é a constante de Boltzmann.
Questão 2*) A distribuição de velocidades moleculares de um gás obedece a
chamada função distribuição de velocidades de Maxwell-Boltzmann. Calcule a
razão 𝑇. 𝑇' para determinado gás cuja velocidade mais provável de suas moléculas a uma temperatura T2 é igual à velocidade média quadrática das
moléculas quando está a uma temperatura T1.
Questão 3) Um gás ideal com volume V0, temperatura T0 e pressão P0 é
comprimido isotérmica e quase-estaticamente até um estado final de volume V
e pressão P. Calcule:
a) o trabalho realizado pelo gás;
b) o calor transferido para o gás.
c) Esboce o diagrama PV do processo descrito nesta questão.
Questão 4) Considere duas porções de água (líquida) com o mesmo volume e
temperaturas diferentes 𝑇. e 𝑇'. Misturando as duas porções em um calorímetro, e sendo desprezível qualquer transferência de energia térmica para o mesmo,
obtenha a temperatura final de equilíbrio.

Questão 5) Considere um gás ideal (não necessariamente monoatômico) com 𝑛
mols de moléculas (ou átomos). Mostre que as capacidades caloríficas molares
a pressão constante (𝑐12 ) e a volume constante (𝑐32 ) estão relacionadas pela
igualdade 𝑐12 − 𝑐32 = 𝑅, em que 𝑅 é a constante universal dos gases.
Questão 6) A figura abaixo ilustra um pistão com área de seção reta 𝐴 e massa
total 𝑚, em repouso. Considerando desprezível o atrito entre o pistão e a parede
lateral do cilindro, calcule o número de mols do gás. O sistema está à
temperatura absoluta 𝑇, e a pressão atmosférica local é 𝑃7.

Questão 7) Você copia o seguinte parágrafo de um livro de Física marciano: "1
snorf	
  de um gás ideal ocupa um volume de 1,35 zak. À temperatura de 10 glips,
o gás tem uma pressão de 12,0 klads. A uma temperatura de - 10 glips, o mesmo
gás tem agora uma pressão de 8,0 klads."

a)   (1,0) Determine a temperatura do zero absoluto em glips.
b)   (1,0) Esboce um gráfico da pressão (em klads) em função da temperatura

(em glips).

Questão 8) Nas linhas de metrô, observa-se uma separação nas emendas dos
trilhos, que servem para a dilatação destes em decorrência das variações de
temperatura. Uma barra de metal de comprimento L0 a 0 °C sofre aumento de
comprimento de 1/1000 de L0, quando aquecida a 200,0 °C. Qual o coeficiente
de dilatação do metal?
Questão 9) Uma haste de aço de comprimento LA tem coeficiente de dilatação
linear αA, e uma haste de cobre de comprimento LC tem coeficiente de dilatação
linear αC. Ambas se encontram a uma temperatura inicial de 0 °C. Sabemos
que, quando as hastes estão sendo aquecidas ou resfriadas, a diferença ∆L = LA
- LC entre seus comprimentos permanece constante. Nessas condições, quanto
vale ∆L (em termos das constantes fornecidas)?