5 Lista de exercícios Termodinâmica

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Lista de exercícios-5 Termodinâmica Profa Kumiko 03/04/2016 
Assunto: Calor e primeira lei da termodinâmica. 
(1)Um gás é resfriado, à pressão constante de 0,8 atm, desde o volume de 9 litros até o 
volume de 2 litros. No processo, 400 J de calor efluem do gás. (a)Qual o trabalho 
efetuado pelo gás ? (b)Qual a variação da energia interna do gás ? Resp: -567 J; 167 J. 
 
(2)Um sistema termodinâmico sofre um processo no qual a sua energia interna diminui 
de 500 J. Se, ao mesmo tempo, se efetua um trabalho de 220 J sobre o sistema, calcular 
o calor trocado pelo sistema ? Resp: -720 J. 
 
(3)Um gás efetua o ciclo descrito na figura (3). (a)Achar o calor transferido para o gás 
durante um ciclo completo. (b)Se o ciclo se inverter, isto é, se o processo se fizer sobre 
ACBA, qual o calor transferido por ciclo ? Resp: 12 kJ; -12 kJ. 
 
 
(4)Cinco mols de um gás ideal se expandem isotermicamente, a 127 
o
C, até um volume 
quatro vezes maior que o volume inicial. Achar: (a)o trabalho feito pelo gás e (b)o calor 
fornecido ao sistema, ambos em joules. Resp: 23,0 kJ; 23,0 kJ. 
 
(5)Durante uma expansão controlada, a pressão de um gás é dada por: 
 P=12 e
-bV
 atm b=1/(12 m
3
) 
onde o volume V está em m
3
. Ver a figura (5). Determinar o trabalho efetuado pelo gás 
ao se expandir de V=12 m
3
 até V=36 m
3
. Resp: 45,8 J. 
 
 
(6)Um mol de argônio está confinado num cilindro provido de um pistão móvel, à 
pressão de 1 atm e à temperatura de 300 K. O gás se aquece aos poucos, isobaricamente, 
até a temperatura de 400 K. O valor medido da capacidade calorífica molar do argônio, 
à pressão constante, nesse intervalo de temperatura é Cp=2,5043 R, e o valor medido de 
PV/nT é 0,99967 R. Calcular, em unidade de R, com duas casas decimais, as seguintes 
grandezas: (a)o trabalho feito pelo gás que se expandiu; (b)a quantidade de calor 
fornecida ao gás; (c) o aumento da energia interna do gás. Resp: 99,96 R; 250,43 R; 
150,46 R. 
 
(7)Uma amostra de gás se expande de 1,0 m
3
 para 4,0 m
3
 enquanto sua pressão diminui 
de 40 Pa para 10 Pa. Calcular o trabalho realizado pelo gás quando sua pressão varia 
com o volume de acordo com cada um dos três processos indicados no diagrama pV da 
figura (7). Resp: -120 J; 75 J; -30 J. 
 
 
(8)O aquecimento de 3 mols de um gás ideal de 200 a 500 K é realizado isocoricamente. 
Sendo Cp = 5 cal/mol K, calcular: (a)a quantidade de calor recebida pelo gás; (b)o 
trabalho realizado pelo gás; (c) a variação da energia interna sofrida pelo gás. Resp: 
7500 cal; 0; 7500 cal. 
 
(9)O gás no interior de uma câmara passa pelo ciclo indicado na figura (9). Determinar 
a quantidade líquida de calor adicionada ao sistema durante o processo CA, sendo QAB 
= 4,77 cal; QBC = 0; WBCA= 15,0 J. Resp: -5,0 J. 
 
(10)O gás dentro de uma câmara sofre os processos mostrados no diagrama PV da 
figura (10). Calcular o calor líquido fornecido para o sistema durante um ciclo 
completo. Resp: -7,17 cal. 
 
(11)Uma bolha contendo 5,0 mols de hélio é submersa até uma certa profundidade em 
água. Esta (e consequentemente o hélio) sofre um aumento de temperatura ∆T de 20,0 
o
C a pressão constante. Como consequência a bolha se expande. (a)Quanto calor Q é 
absorvido pelo hélio durante a expansão ? (b0Qual é a variação da energia interna do 
hélio durante o aumento de temperatura ? (c)Qual o trabalho W realizado pelo hélio, à 
medida que se expande contra a pressão da água em volta, durante o aumento de 
temperatura ? Resp: 2080J; 1250 J; 831 J.