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Física III 
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Física Geral e Experimental III 
 
Exercícios Temperatura e Dilatação 
1. Em um dia quando a temperatura alcança 50ºF, qual é a temperatura em graus 
Celsius e Kelvins? 
R: 10ºC; 283 K. 
2. O ouro tem um ponto de fusão de 1064ºC e um ponto de ebulição de 2660ºC. (a) 
Expresse essas temperaturas em Kelvins. (b) Calcule a diferença entre essas 
temperaturas em graus Celsius e Kelvin. 
R: (a) 1337 K e 2933 K; (b) 1596 de diferença para as duas escalas de T. 
 
3. 
 
R: -159ºF. 
4. 
 
R: -92,1ºX. 
5. Na embalagem de um produto existe a seguinte recomendação: "Manter a -4° C". Num 
país em que se usa a escala Fahrenheit, a temperatura correspondente à recomendada é: 
R: 24,8ºF. 
 Física III 
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6. Em um dia quente em Las Vegas um caminhão-tanque foi carregado com 37.000 L de 
óleo diesel. Ele encontrou tempo frio ao chegar a Payson, Utha, onde a temperatura 
estava 23,0 K abaixo da temperatura de Las Vegas e onde ele entregou a carga. Quantos 
litros foram descarregados? O coeficiente de dilatação volumétrica do óleo diesel é 9,50 x 
10-4/ºC, e o coeficiente de dilatação linear do aço que é feito o tanque do caminhão é 11 x 
10 -6 / ºC. 
R: 36 191,5 L. 
 
7. Um agrimensor usa uma fita de aço de 50 000 m de comprimento a uma temperatura 
de 20ºC. (a) Qual é o comprimento da fita em um dia de verão quando a temperatura é 
igual a 35ºC? (b) Esse mesmo agrimensor usa a fita para medir uma distância quando a 
temperatura é 35ºC e o valor lido é igual a 35 794 m. Qual a distância real? 
R: (a)  50 008 m; (b)  35 800 m. 
 
8. Determine a variação do volume de uma esfera de alumínio com um raio inicial de 10 
cm quando a esfera é aquecida de 0,0ºC para 100ºC. 
R:  28,9 cm3. 
 
9. Qual é o volume de uma bola de chumbo a 30,0ºC se o volume da bola é 50 cm3 a 
60,0ºC? 
R:  49,87 cm3. 
 
10. Uma caneca de alumínio de 100 cm3 está cheia de glicerina a 22ºC. Quanta glicerina 
irá derramar se a temperatura do sistema subir para 28ºC? (O coeficiente de dilatação da 
glicerina é 5,1 x 10-4/ºC). 
R:  0,26 cm3 
 
 
 
 
 
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Exercícios – (Calor) 
1. (a) Que quantidade de calor deve absorver uma amostra de gelo de massa m=720g a -
10ºC para passar ao estado líquido a 15ºC? (b) Se fornecermos ao gelo uma energia total 
de apenas 210 kJ (na forma de calor), quais são o estado final e a temperatura da 
amostra? 
R: (a)  300 KJ; (b) 580 g de água e 140 g de gelo, a 0ºC. 
 
2. Um lingote de cobre de massa mc = 75 g é aquecido em um forno de laboratório 
até a temperatura T = 312ºC. Em seguida, o lingote é colocado em um béquer de vidro 
contendo uma massa ma = 220g de água. A capacidade térmica Cb do béquer é 45 cal/K. 
A temperatura inicial da água e do béquer é Ti = 12ºC. Supondo que o lingote, o béquer e 
a água são um sistema isolado e que a água não é vaporizada, determine a T final Tf do 
sistema quando o equilíbrio térmico é atingido. 
R:  19,6ºC. 
 
3. Um joalheiro está criando peças de ouro. Para isto, ele precisa fundir o ouro para 
preencher os moldes. Quanto calor é necessário para elevar a T de 3,0 Kg de ouro de 
22ºC (T ambiente) para 1063ºC, o ponto de fusão do ouro? (couro = 0,126 kJ/kg.K) 
R:  393,5 kJ. 
 
4. Um bloco de 2,0 kg de alumínio está originalmente a 10ºC. Se 36 kJ de energia são 
transferidos ao bloco, qual é a sua T final? 
R: 30ºC 
 
5. Quanto calor é necessário para transformar 1,5 kg de gelo, a -20ºC e a 1,0 atm, em 
vapor? 
R:  4574,3 kJ. 
 
 
 
 
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Exercícios – Calor e trabalho 
 
1. Suponha que 1,0 kg de água a 100ºC é convertido em vapor a 100ºC à pressão 
atmosférica padrão (1,0 atm = 1,01 x 105 Pa) no arranjo da Figura abaixo. O volume 
da água varia de um valor inicial de 1,0 x 10-3 m3 do líquido para 1,671 m3 do vapor. 
a) Qual é o trabalho realizado pelo sistema durante esse processo? 
b) Qual é a energia transferida em forma de calor durante o processo? 
c) Qual é a variação de energia interna do sistema durante o processo? 
(a) 169kJ; (b) 2256 kJ; (c) 2,09MJ. 
 
 
2. Um gás ideal, inicialmente a 300 K, é comprimido à pressão constante igual a 25 
N/m2, de um volume de 3 m3 até um volume de 1,8 m3. Durante o processo, o gás 
perde 75 J de calor. Quais são (a) o trabalho realizado, (b) a variação de energia 
interna do gás? 
(a) -30 J; (b) -45 J. 
 
3. Em uma transformação termodinâmica sofrida por uma amostra de gás ideal, o 
volume e a temperatura absoluta variam como indica o gráfico a seguir, enquanto a 
pressão se mantém igual a 20 N/m2. Sabendo-se que nessa transformação o gás 
absorve 250 J de calor, pode-se afirmar que da variação de sua energia interna é de? 
R: 150J. 
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4. Um sistema termodinâmico realiza um trabalho de 40 kcal quando recebe 30 kcal 
de calor. Nesse processo, a variação de energia interna desse sistema é de? 
R: -10 kcal 
 
5. Considere uma placa de cobre de comprimento L = 25,0 cm, A = 90,0 cm2. Se TQ = 
125ºC, TF = 10,0ºC e um regime estacionário é atingido, determine a taxa de 
condução de calor através da placa. 
R: 1,66 kJ/s. 
 
6. Um cilindro contém 12 L de oxigênio a 20ºC e 15 atm. A temperatura é aumentada 
para 35ºC e o volume é reduzido para 8,5 L. Qual é a pressão final do gás em 
atmosferas? Suponha que o gás é ideal. 
R: 22 atm. 
 
7. Um mol de oxigênio (trate-o como um gás ideal) se expande a uma temperatura 
constante T de 310 K de um volume inicial de 12 L para um volume final de 19 L. Qual 
é o trabalho realizado pelo gás durante a expansão? 
R: 1.180 J. 
 
8. Um pneu de automóvel, cujo volume é igual a 250 cm3, contém ar sob pressão 
absoluta inicial de 2,7 atm, quando sua temperatura é de 23ºC. Calcule a pressão 
absoluta do ar no pneu quando sua temperatura passa para 53ºC e seu volume 
aumentar para 280 cm3. 
R: 2,7 atm. 
 
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9. Calcule a pressão exercida por 10 g de nitrogênio no interior de um recipiente de 1 
litro, sendo a temperatura igual a 25℃ e admitindo que o nitrogênio se comporte como 
um gás ideal. 
R: 8,7 atm. 
 
10. Um gás ideal encontra-se num recipiente à pressão p1 e à temperatura T1. Outro 
gás ideal encontra-se em outro recipiente de volume V2 (diferente de V1) e sob 
pressão p2 (diferente de p1). A temperatura T é a mesma nos dois recipientes. 
Obtenha uma expressão para a determinação da pressão de equilíbrio quando os 
dois recipientes forem conectados. 
 
11. Um recipiente de 20 litros contém oxigênio a uma pressão de 0,1 atm e a uma 
temperatura de 27℃. Outro recipiente, também de 20 litros, contêm nitrogênio sob 
pressão de 0,2 atm, na temperatura de 27℃. Os dois recipientes são ligados mediante 
conexão de volume desprezível. Determine: (a) a pressão parcial do oxigênio, (b) a 
pressão parcial do nitrogênio, (c) a pressão total da mistura. 
(a) 0,05 atm; (b) 0,1 atm; (c) 0,15 atm. 
 
12. A 0ºC e à pressão de 1,0 atm a densidade do ar, do oxigênio e do nitrogênio são, 
respectivamente, 1,293 kg . m-3 , 1,429 kg . m-3 e 1,251 kg . m-3. Calcule a 
percentagem de nitrogêniono ar, a partir desses dados, supondo apenas a presença 
desses dois últimos gases. 
(a) 73,7%. 
 
13. Água em um balde aberto e à temperatura de 27ºC evapora devido ao escape de 
algumas de suas moléculas superficiais. O calor de evaporação (540 cal.g-1) pode ser 
determinado aproximadamente por ℰn onde ℰ é a energia média das moléculas que 
escapam e n é o número de moléculas por grama. (a) Calcule ℰ. 
(a) 1,614 x 10-20 cal. 
 
14. Quando um sistema é levado do estado i para o estado f, ao longo do caminho iaf, 
encontra-se Q = 50 cal e W = 20 cal. Ao longo do caminho ibf, Q = 36 cal (ver figura 
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abaixo). (a) Qual é o valor de W para o caminho ibf ? (b) Se W = -13 cal para o 
caminho curvo de volta fi, qual o valor de Q? (c) Se Ei = 10 cal, quando vale Ef? (d) 
Se Eb = 22 cal, quanto vale Q para o processo ib? 
(a) 6 cal; (b) -43 cal; (c) 40 cal; (d) 18 cal. 
 
 
 
 
15. As chamadas condições normais de temperatura e pressão (CNTP) de um gás 
correspondem a um estado com uma temperatura de 0ºC = 273,15K e uma pressão de 1 
atm = 1,013 x 105 Pa. Se você deseja manter um mol de um gás ideal nas CNTP, qual 
será o volume necessário? 
R: 22,4 L ou 0,0224 m3. 
 
 
16. No motor de um automóvel, uma mistura de ar e gasolina é comprimida no interior 
do cilindro antes da ignição. Um motor típico Possi u ma razão de compressão de 9,0 
para 1; isso significa que o gás no cilindro é comprimido até um volume igual a 1/(9,0) do 
seu volume original. A pressão inicial é 1,0 atm e a temperatura inicial é 27ºC. Se a 
pressão depois da compressão for 21,7 atm, calcule a temperatura do gás comprimido. 
R: 450ºC. 
 
17. Um tanque típico usado na prática do mergulho tem um volume de 11,0 L e 
pressão manométrica, quando cheio, igual a 2,1 x 107 Pa. O tanque “vazio” contém 11,0 L 
de ar a 21ºC e 1 atm (1,013x105 Pa). Quando o tanque é cheio com água quente por meio 
de um compressor, a temperatura é 42ºC e a pressão manométrica é igual a 2,11 x107 
Pa. Qual foi a massa de ar acondicionada no tanque? (O ar é uma mistura de gases com 
cerca de 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio e 1% de outros gases; a sua massa molar é 
aproximadamente 28,8 g/mol = 28,8x10-3 kg/mol) 
R: 2,54 kg 
 
. 
18. Um tanque de 20,0 L contém 0,225 kg de hélio a 18ºC. A massa molar do hélio é 4 
g/mol. (a) Quantos moles de hélio existem no tanque? (b) Calcule a pressão no tanque 
em pascals e em atmosferas. 
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R: a) 56,25 mols; b) 6,8 x 106 Pa , 67,1 atm. 
 
19. Um tanque cilíndrico possui um pistão bem ajustado que permite alterar o volume 
do cilindro. O tanque inicialmente contem 0,110 m3 de ar a uma pressão de 3,4 atm. O 
pistão é lentamente puxado para fora até que o volume do gás aumenta para 0,390 m3. 
Sabendo que a temperatura permaneceu constante, qual a pressão final? 
R: 0,96 atm. 
 
20. Coloca-se Hélio puro gasoso em um tanque que contém um pistão móvel. O 
volume, a pressão e a temperatura iniciais do gás são 15,0 x 10-3 m3, 200 kPa e 300 K. 
Encontre a temperatura final do gás se o volume for diminuindo para 12,0 x 10-3 m3 e a 
pressão aumentada para 350 kPa. 
R: 420 K. 
 
21. Um automóvel Jaguar XK8 possui um motor com 8 cilindros. No início do tempo da 
compressão, um dos cilindros contém 499 cm³ de ar sob pressão de uma atmosfera (1,01 
x 105 Pa) e temperatura igual a 27 ⁰C. No final do tempo de compressão, o ar foi reduzido 
até um volume igual a 46,2 cm³ e a pressão manométrica cresceu para 2,72 x 106 Pa. 
Calcule a temperatura final. 
 R: 475 ⁰C 
 
22. Um grande tanque cilíndrico contém 0,750 m³ de gás nitrogênio a 27 ⁰C e uma 
pressão de 1,50 x 105 Pa (pressão absoluta). O tanque possui um pistão bem ajustado 
que pode fazer o volume variar. Qual é o valor da pressão quando o volume diminui para 
0,480 m³ e a temperatura aumenta para 157 ⁰C? 
R: 3,36 x 105 Pa 
 
23. Um soldador enche de oxigênio (massa molar = 32,0 g/mol) um tanque com volume 
de 0,0750 m³ submetido a uma pressão de 3,0 x 105 Pa e temperatura igual a 37 ⁰C. Há 
um pequeno vazamento no tanque e, após certo tempo, uma parte do oxigênio terá 
escapado. Em um dia em que a temperatura é 22⁰C, a pressão manométrica é 1,80 x 105 
Pa. Calcule: a) A massa inicial do oxigênio; b) A massa de oxigênio que escapou. 
 R: a) 279 g; b) 103 g