23155_ap3_fis2A_2007_1

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3a Avaliação Presencial de Física 2A 
1
o
 Semestre de 2007 
Os alunos que estão fazendo a AP3 em duas disciplinas devem resolver 
exclusivamente a 2a e 3a Questões, as quais estão assinaladas com sombreado 
cinza. 
Dados para a resolução dos problemas: 
‘Densidades: água: 1000 kg/m3.; chumbo :1,14 x 104 kg / m3. 
Pressão atmosférica: 1,01x 105 Pa. 
Calor de fusão do gelo: 333 kJ / kg, Calor específico do gelo: 2220J/(kg K); Calor 
específico da água: 4190 J/(kg K) 
Gás Ideal monoatômico – cV=3/2 R; cp=5R/2 ; diatômico: cV=5R/2 e cp= 7R/2; 
poliatômico cV = 3R, cp = 4 R 
Constante dos gases: R=8,31 J/(mol.K) 
 
1a Questão (2,5 pontos) Um bloco de madeira tem massa de 4,0 kg e densidade de 530,0 
kg/m3. Deve-se carregá-lo com chumbo até que ele flutue na água com 90 % de seu volume 
submerso. 
Determine a massa de chumbo necessária para isso, 
(a) (1,2 pontos) se o chumbo for colocado em cima da madeira. 
(b) (1,3 pontos) se o chumbo for preso embaixo da madeira. 
 
2a Questão (2,5 pontos) Um tanque de grandes dimensões, e aberto à atmosfera (ver figura), está 
cheio com um fluido de densidade igual a 1150,0 kg/m3, e tem um dreno à profundidade h. = 15,0 
m. O dreno é composto por um trecho de 
tubulação de área de seção reta igual a 
105,0 cm
2
, seguido por um outro trecho de 
área de seção reta igual 55,0 cm
2
. O tubo 
de seção reta igual a 105,0 cm
2
 tem um 
medidor de pressão manométrica 
acoplado, e o tubo mais fino pode ser 
fechado com uma válvula. Determine: 
(a) (1,3 pontos) A pressão (manométrica) 
indicada no medidor quando a válvula está 
fechada. 
(b) (1,2 pontos) A vazão de líquido no 
dreno, e a pressão (manométrica) no 
medidor de pressão, quando a válvula 
acaba de ser aberta. 
1
a
 Q 
2
a
 Q 
3
a
 Q 
4a Q 
NOTA 
 
3a Questão (2,5 pontos) Um gás ideal é submetido ao processo cíclico mostrado na figura, 
o qual é composto por dois trechos a volume constante e dois trechos a temperatura 
constante, e é percorrido no 
sentido horário. Ao percorrer o 
trecho ab, o sistema recebe 7500 
J de calor. Responda, de forma 
justificada aos seguintes itens: 
(a) (0,5 pontos) O gás ideal 
em questão é 
monoatômico, diatômico 
ou poliatômico? 
Justifique. 
(b) (1,0 pontos)Determine o 
calor trocado em cada um 
dos trechos do ciclo, que 
não o trecho ab. 
(c) (1,0 pontos) Determine a 
variação de entropia em cada trecho do ciclo. 
 
4a Questão (2,5 pontos) Um cubo de gelo de 15,0 gramas é colocado em um lago cuja 
temperatura é igual a 20
o 
C. 
(a) (1,0 pontos) Determine o calor recebido pelo cubo de gelo até este entrar em equilíbrio 
térmico com o lago. 
(b) (1,5 pontos) Determine a variação de entropia do sistema (gelo + lago). 
 
 
d
c
b
a
3,0
300 K
600 K
3000
1,0
p
(P
a
)
V (m
3
)