Física 2 UFPE - PROVA 3A UNIDADE - 2011.1

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO 
DEPARTAMENTO DE FÍSICA 
FÍSICA GERAL 2 – 2011.1 
 
 
TERCEIRO EXERCÍCIO ESCOLAR – 29 DE JUNHO DE 2011 
 
 
ORIENTAÇÕES GERAIS 
 
 
(1) NÃO É PERMITIDO O USO DE CALCULADORAS. (2) É EXPRESSAMENTE PROIBIDO O 
PORTE DE TELEFONES CELULARES, MP3 PLAYER OU QUALQUER OUTRO DISPOSITIVO 
ELETRÔNICO LIGADO DURANTE A PROVA. (3) SÓ SERÃO ACEITAS RESPOSTAS QUE 
MOSTREM CLARAMENTE COMO FORAM OBTIDAS. (4) NÃO SERÃO PERMITIDOS 
QUESTIONAMENTOS AOS PROFESSORES E/OU MONITORES DURANTE A PROVA. AS 
QUESTÕES SÃO INTERPRETATIVAS E AUTO-EXPLICATIVAS. 
 
 
 
QUESTÃO 1: 
a) (1,0 ponto) Um estudante propõe uma escala termométrica oX em que as 
temperaturas de fusão e ebulição da água à pressão de 1 atm correspondem, 
respectivamente, a −25 oX e +25 oX. Qual a temperatura na escala oX correspondente 
a 250 oC? 
b) (1,0 ponto) Um recipiente possui capacidade térmica de 840 J/oC e encontra-se a 
30 oC. Um litro de água à temperatura T0 é despejado no recipiente. Só há troca de 
calor entre a água e o recipiente. Qual o valor de T0 se o equilíbrio térmico é 
atingido a 40 oC? 
c) (1,0 ponto) Considere um anel circular de espessura desprezível e raio 1 cm. 
Quando a temperatura aumenta de 2 oC, o raio do anel passa a ser de 1,000002 cm. 
Determine o coeficiente de dilatação térmica linear do material que constitui o anel. 
 
 
 
QUESTÃO 2: 
a) (1,0 ponto) Quando um gás ideal sofre uma variação de temperatura a volume 
constante, a variação de sua energia interna é dada por ΔEint = n cV ΔT. Explique por 
que esta expressão fornece valores corretos mesmo quando o volume varia; e 
mostre, aplicando a 1ª Lei da Termodinâmica, que para um gás ideal cP = cV + R. 
b) (1,5 pontos) Transferindo 1000 J sob a forma de calor, Q, para um gás monoatômico 
ideal e permitindo que o gás se expanda com a pressão mantida constante, que parte 
dos 1000 J é convertida em energia cinética de translação das moléculas do gás, 
ΔKTRANS? 
c) (1,0 ponto) Usando que ΔKTRANS + Eint(0) = N · KMED , onde Eint(0) é a energia interna 
inicial do sistema, N é o número total de moléculas do gás e KMED é a energia 
cinética média de uma única molécula, encontre uma expressão para a velocidade 
quadrática média das moléculas em função de Q, do Eint(0), da massa molar, M, e do 
número de moles, n. 
 
 
 
 
 
 
QUESTÃO 3: A figura 1 mostra um ciclo reversível a que é submetido 1 mol de um gás 
monoatômico ideal. Sabendo que no estado C temos p = 2pO e V = 2VO, calcule: 
a) (1,5 pontos) a variação de entropia do gás em cada etapa do ciclo (ΔSAB, ΔSBC, ΔSCD, 
ΔSDA) e a variação total de entropia do gás no ciclo completo; 
b) (1,5 pontos) a eficiência do ciclo, sabendo que o reservatório quente fornece calor a 
esta máquina durante todo o percurso ABC; 
c) (0,5 pontos) a eficiência de um ciclo de Carnot operando entre a temperatura mais 
alta e a temperatura mais baixa desse ciclo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 # Dados: 
• constante dos gases ideais, R = 8,3 J/(mol·K) ; 
• constante de Boltzmann, KB = 1,4 × 10-23 J/K ; 
• número de Avogadro, NA = 6,0 × 1023 mol-1 ; 
• calor específico da água = 4200 J/(kg oC); 
• densidade da água = 1 kg/L; 
• 1 atm = 1,0 × 105 Pa; 
• ln(2) = 0,7. 
 
 
 BOA SORTE ! 
FIGURA 1 
VOLUME 
PR
ES
SÃ
O
 
A 
B C 
D 
( VO, pO ) 
( V, p )