FÍSICA 2 (3EE - 2014.2)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO (B)
Departamento de Física
Física Geral 2 � Terceiro Exercício Escolar
26/01/2015 � 2
O
Semestre/2014
Q1−5 :
P1 :
P2 :
Total :
Não é permitido o uso de calculadoras. Indicar claramente apenas uma resposta nas questões. Para os
problemas só serão aceitas as respostas que mostrem claramente como foram obtidas.
Nome : CPF:
Questão 1: (1,0 ponto)
Uma amostra de gás passa pelo ciclo ABCA mostrado no diagrama p-V da �gura abaixo. O trabalho realizado no ciclo
é +1,2 J. Ao longo da trajetória AB a variação da energia interna é + 3,0 J e o trabalho realizado é 5,0 J. Ao longo da
trajetória CA o calor absorvido pelo gás é +2,5 J. Podemos a�rmar que o calor transferido nas trajetórias AB e BC são,
respectivamente,
 
p 
V 
A 
C 
B 
a) QAB = +5 J ; QBC = +3, 3 J
b) QAB = −2 J ; QBC = −1, 7 J
c) QAB = +8 J ; QBC = −1, 7 J
d) QAB = +8 J ; QBC = −9, 3 J
e) QAB = −8 J ; QBC = +9, 3 J
Questão 2: (1,0 ponto)
Considere as seguintes a�rmativas:
I. Na expansão livre de um gás ideal, que passa de um volume V para um volume 2V , a temperatura e a energia
interna permanecem as mesmas, mas a entropia aumenta;
II. Na expansão lenta de um gás ideal ao longo de uma isoterma não há troca de calor e a entropia permanece constante;
III. Quando dois corpos inicialmente em temperaturas diferentes são colocados em contato térmico, mantidos isolados
do resto do universo, o calor total trocado entre os corpos é nulo e a entropia não varia;
IV. Na expansão lenta de um gás ideal ao longo de uma adiabática não há troca de calor e a entropia do gás permanece
constante;
V. A passagem de um sistema isolado de um estado de menor entropia para outro de maior entropia é um processo
irreversível;
Podemos a�rmar que são verdadeiras as a�rmativas
a) II, IV e V; b) I, IV e V; c) II, III e IV; d) I, II e IV; e) I, III e V
Questão 3: (1,0 ponto)
Considere o ciclo mostrado na �gura abaixo em que um gás ideal passa pelos estados A, B e C. Em quais etapas o gás
cede calor, isto é, Q < 0?
 
p 
V 
A C 
B 2p0 
p0 
V0 2V0 
a) AB e BC b) BC e CA c) AB e CA
d) AB e) BC f) CA
Questão 4: (1,0 ponto)
O bloco de material condutor térmico da �gura abaixo tem a forma de um paralelepipedo de base quadrada de lado
a e comprimento b. Este bloco é usado para conduzir calor entre dois reservatórios térmicos com temperaturas T1 6= T2.
Considere as duas con�gurações (I) e (II) em que o bloco pode ser usado, conforme mostrado na �gura.
 
b 
a 
a 
 
T
1
 
T
2
 
b 
a 
T
1
 
T
2
 
b 
a 
(I) (II) 
A razão entre as potências térmicas conduzidas para as con�gurações (I) e (II), dada por P Icond/P
II
cond, vale:
a) b/a b) a/b c) 2 a2/b2 d) 2 b2/a2 e) 2 a/b f) a2/b2 g) b/a2
Questão 5: (1,0 ponto)
Em um ciclo completo uma máquina de Carnot operando entre as temperaturas constantes de 400 K e 300 K realiza o
trabalho W = 500 J. O calor absorvido e rejeitado pela máquina, denotados |Qabs| e |Qrej |, são iguais a:
a) |Qabs| = 2500 J, |Qrej | = 2000 J b) Qabs = 1400 J, |Qrej | = 1900 J
c) |Qabs| = 1900 J, |Qrej | = 1400 J d) |Qabs| = 1000 J, |Qrej | = 500 J
e) |Qabs| = 2000 J, |Qrej | = 1500 J
Problema 1: (2,5 ponto)
Um cilindro de paredes adiabáticas é dividido em duas partições por um pistão móvel de área A, também adiabático.
As partições são preenchidas por n1 moles do gás 1 e n2 moles do gás 2, respectivamente. Ambos os gases são ideais e
monoatômicos. A base do cilindro contendo o gás 1 é condutora térmica e encontra-se em contato com um reservatório
térmico à temperatura T0, conforme indicado na �gura abaixo. Inicialmente o pistão encontra-se em equilíbrio no centro
do cilindro, dividindo-o em dois volumes iguais a V0.
 
T
0
 
n
1
 
V
0
 
n
2
 
V
0
 
gás 1 
gás 2 
a) (0,5) Determine a temperatura inicial do gás 1 e do gás 2.
b) (1,0) Suponha agora que o pistão é deslocado lentamente por um
agente externo até reduzir o volume do gás 2 à metade (V0/2). Qual a
força exercida pelo agente externo na situação �nal deste processo?
c) (1,0) Calcule o calor total recebido pelo gás 1 para o processo descrito
no ítem (b).
Problema 2: (2,5 ponto)
A �gura abaixo é o diagrama p-V do ciclo de uma máquina que faz uso de n moles de um gás ideal monoatômico. Os
processos AB e CD são adiabáticos, enquanto BC e DA são processos a pressão constante (isobáricas). Sejam TA, TB ,
TC e TD as temperaturas nos estados A, B, C e D, respectivamente. Para as questões abaixo, expresse seu resultado em
termos das temperaturas, da constante dos gases, R, e do número de moles, n.
 
p 
V 
A 
C B 
D 
a) (1,0) Calcule o calor trocado em cada etapa do ciclo e o trabalho total
realizado no ciclo.
b) (1,0) Calcule a e�ciencia de uma máquina operando neste ciclo fazendo
uso de um gás ideal.
c) (0,5) Calcule a variação da entropia do gás em cada etapa do ciclo.