LISTA 3 SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA nova - gab

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(
CURSO BACHARELADO EM ENGENHARIA 
) 
	LISTA 3 – SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA – nova - gab
	SEMESTRE
	2º
	TURNO
	NOITE
	TURMA
	QUARTA-FEIRA
	DISCIPLINA
	FÍSICA 2 TEÓRICO/EXPERIMENTAL
	PROFESSOR
	MILENA COSTA
	DATA
	 / /2020
	ALUNO (A)
	
	MATRÍCULA
	
Máquinas térmicas e Máquinas frigoríficas
1) Uma máquina térmica de Carnot cuja fonte fria está a 17°C tem uma eficiência de 40%. De quanto deve ser elevada a temperatura da fonte quente para que a eficiência aumente para 50%?
2) Uma máquina térmica de Carnot absorve 52 kJ na forma de calor e rejeita 36 kJ na forma de calor em cada ciclo. Calcule (a) a eficiência da máquina e (b) o trabalho realizado por ciclo em quilojoules.
3) Uma máquina de Carnot opera entre 235°C e 115°C, absorve 6,30 x 104 J por ciclo na temperatura mais alta. (a) Qual é a eficiência da máquina? Qual é o trabalho por ciclo que esta máquina é capaz de realizar?
4) Qual deve ser o trabalho realizado por um refrigerador de Carnot para transferir 1,0 J sob a forma de calor (a) de um reservatório a 7,0 ºC para um a 27 ºC, (b) de um reservatório a – 73 ºC para um a 27 ºC, (c) de um reservatório a – 173 ºC para um a 27 ºC e (d) de um reservatório a -223 ºC para um a 27 ºC?
5) O motor elétrico de uma bomba térmica transfere energia sob a forma de calor a partir do ambiente externo, que está a –5,0ºC, para uma sala, que está a 17ºC. Se a bomba térmica fosse uma bomba térmica de Carnot (um motor de Carnot trabalhando no sentido inverso), quantos joules de calor seriam transferidos para a energia térmica da sala para cada joule de energia elétrica consumida?
6) Um condicionador de ar de Carnot retira energia térmica de uma sala a 70°F e a transfere a forma de calor para o ambiente que está a 96°F . Para cada joule de energia elétrica necessária para operar o condicionador de ar, quantos joules são removidos da sala?
7) Abaixo estão representados nove máquinas térmicas (ou frigoríficas) que operam entre dois reservatórios, trocando calor com eles e realizando (ou recebendo) trabalho, como mostra a figura. As temperaturas dos reservatórios estão indicadas na figura, assim como o módulo do trabalho e das quantidades de calor trocadas. O sentido do fluxo de energia associado ao trabalho e ao calor está indicado pelas setas. Quais desses dispositivos podem funcionar e quais não podem? Justifique suas respostas.
8) O 2° princípio da Termodinâmica pode ser enunciado da seguinte forma: "É impossível construir uma máquina térmica operando em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em trabalho". Por extensão, esse princípio nos leva a concluir que:
a) Sempre se pode construir máquinas térmicas cujo rendimento seja 100%;
b) Qualquer máquina térmica necessita apenas de uma fonte quente;
c) Calor e trabalho não são grandezas homogêneas;
d) Qualquer máquina térmica retira calor de uma fonte quente e rejeita parte desse calor para uma fonte fria;
e) Somente com uma fonte fria, mantida sempre a 0°C, seria possível a uma certa máquina térmica converter integralmente calor em trabalho.
9) Um ciclo de Carnot trabalha entre duas fontes térmicas: uma quente em temperatura de 227°C e uma fria em temperatura -73°C. O rendimento desta máquina, em percentual, é de:
0. 10 b. 25 c. 35 d. 50 e. 60
10) Um motor térmico recebe 1 200 calorias de uma fonte quente mantida a 227°C e transfere parte dessa energia para o meio ambiente a 24°C. Qual o trabalho máximo, em calorias, que se pode esperar desse motor?
a) 552 b) 681 c) 722 d) 987 e) N.D.A.
11) Uma máquina térmica opera segundo o ciclo de Carnot entre as temperaturas de 500K e 300K, recebendo 2000J de calor da fonte quente. O calor rejeitado para a fonte fria e o trabalho realizado pela máquina, em joules, são, respectivamente:
a) 500 e 1 500 b) 700 e 1 300 c) 1 000 e 1 000 d) 1 200 e 800 e) 1 400 e 600
Entropia
12) Uma amostra de 2,5 mols de um gás ideal se expande reversível e isotermicamente a 360 K até que o volume seja duas vezes maior. Qual é o aumento da entropia do gás?
13) Quanta energia deve ser transferida na forma de calor para uma expansão isotérmica reversível de um gás ideial a 132°C se a entropia do gás aumenta de 46,0 J/K?
14) Determine (a) a energia absorvida na forma de calor e (b) a variação da entropia de um bloco de cobre de 2,00kg cuja temperatura aumenta reversivelmente de 25°C para 100°C. O calor específico do cobre é 386 J/kg.K.
15) Um gás ideal sofre uma expansão isotérmica reversível a 77°C, aumentando seu volume de 1,3 L para 3,4L. A variação de entropia do gás e 22 J/K. Quantos mols de gás estão presentes?
16) Suponha que 4,00 mols de um gás ideal sofre uma expansão reversível isotérmica do volume V1 para o volume V2 = 2,00V1 a uma temperatura T = 400K . Determine (a) o trabalho realizado pelo gás e (b) a variação de entropia do gás. (c) Se a expansão fosse reversível e adiabática em vez de isotérmica, qual seria a variação da entropia do gás?
Transformação de calor
17) Explique por que alguém consegue caminhar rapidamente e de pés descalços sobre brasas sem se queimar?
18) Porque os materias como lã peles de animais e penas de aves são bons isolantes térmicos?
19) Um bom isolante impede o calor de atravessá-lo ou tornar mais lenta a sua passagem?
20) Porque o sentido dos ventos costeiro muda do dia para noite?
21) Qual seria a conseqüência de se eliminar completamente o efeito estufa?
22) Cite as três maneiras com as quais uma garrafa térmica impede a transferência de calor. 
Gabarito:
2) 30,7%; 16 J
3) 23,6%;1,48 . 104 J
4) 0,071 J/K; 0,5 J; 1 J; 5 J
5) 13 J
6) 21,4 J
12) 14,4J/K
13) 1830 J
14) 57900 J e 173,3 J/K
15) 2,7 mols
16) 9216 J