Exercício de Física Geral 2 - UFPE

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Universidade Federal de Pernambuco
CCEN - Departamento de F´ısica
3o Exerc´ıcio Escolar - F´ısica Geral 2 (2012/2)
Data: 15/04/2013
Nome: Turma:
Justificar TODAS as respostas. NA˜O e´ permitido o uso de calculadoras.
Questa˜o 1: Uma amostra de 0,200 kg de uma substaˆncia desconhecida e´ colocada em um forno que
cede 1,0 kJ/min para a substaˆncia. A figura 1, abaixo, mostra como a temperatura da amostra varia em
func¸a˜o do tempo.
a) (1,0) Indique a(s) temperatura(s) em que a substaˆncia sofre uma mudanc¸a de fase.
b) (1,0) Determine o(s) calor(es) de transformac¸a˜o de fase da amostra.
c) (1,5) Determine o(s) calor(es) espec´ıfico(s) para qualquer regia˜o em que toda a amostra encontra-se
em uma u´nica fase.
Questa˜o 2: Milho˜es de esferas r´ıgidas sa˜o atiradas no interior de uma caixa e se movem a partir
desse instante confinadas a` caixa e sem influeˆncia de forc¸as externas. Coliso˜es ocorrem sem perda de
energia mecaˆnica. A distribuic¸a˜o da componente x das velocidades das esferas segue o histograma da
figura 2, abaixo. A caixa e´ um cubo de aresta ℓ = 1 m, e cada esfera possui raio r = 0,1 mm e massa
m = 1× 10−9 kg. Deixando resultados nume´ricos indicados em forma de frac¸a˜o (simplificando-os quando
poss´ıvel!), responda os itens abaixo.
a) (0,5) Calcule a velocidade me´dia 〈vx〉 das esferas.
b) (0,5) Calcule a energia cine´tica me´dia 〈Kx〉 por esfera.
c) (0,5) Qual a probabilidade P de que uma esfera tomada ao acaso se movimente no sentido positivo
do eixo x?
d) (1,0) As esferas esta˜o em equil´ıbrio te´rmico (justifique)? Se sim, calcule a temperatura do conjunto.
e) (0,5) O modelo cine´tico para o ga´s ideal deve descrever bem esse sistema sob o aspecto ter-
modinaˆmico? Fundamente sua resposta apontando motivos ou realizando estimativas.
Caso seja necessa´rio, nos itens anteriores considere π = 3 e kB = R/NA ≈ 7/5× 10
23 J/K.
Questa˜o 3: Um mol de ga´s monoatoˆmico ideal e´ submetido ao ciclo mostrado na figura 3, onde V1 =
4,00 V0. Baseado neste diagrama P-V, determine:
a) (1,0) O trabalho realizado pelo ga´s quando ele vai do estado a ao estado c ao longo da trajeto´ria
abc.
b) (1,5) A variac¸a˜o da energia interna, E, e da entropia, S, para o processo bc.
c) (1,0) A variac¸a˜o da energia interna, E, e da entropia, S, para o ciclo completo.
Figura 1: questa˜o 1. Figura 2: questa˜o 2. Figura 3: questa˜o 3.
Atenc¸a˜o: na˜o escreva sobre a mesa! Se quiser, use o verso desta folha como rascunho...