ap1_2009_2 (1)

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1aQ
2aQ
3aQ
4aQ
Nota
1a Avaliação Presencial de Física 2A
2o semestre de 2009
1a Questão (2,5 pontos) - A esfera A tem massa igual a 20,0 g e volume igual a 10,0 cm3. 
A esfera B tem 11,3 g e diâmetro igual a 3,0cm. As duas esferas são mergulhadas em três 
fluidos diferentes, resultando em diferentes comportamentos no que se refere à flutuação. 
Nos itens de (a) a (c), determine o limite inferior, ou o limite superior, ou o intervalo de 
variação possíveis para densidade de cada fluido, conforme permita a situação descrita. 
(a) (0,8 pontos) As duas esferas flutuam no fluido 1.
(b) (0,8 pontos) As duas esferas ficam no fundo do recipiente que contem o fluido 2
(c) (0,9 pontos) Uma das esferas flutua e a outra fica no fundo do recipiente que contem o 
fluido 3.
2a Questão (2,5 pontos) - Uma máquina térmica baseada num ciclo de Carnot, opera com 
um mol de gás ideal monoatômico (Lembre que um ciclo de Carnot é formado, no 
diagrama pV, por dois trechos isotérmicos e dois trechos adiabáticos). A temperatura mais 
baixa do ciclo é 200 K, e a eficiência da máquina térmica é igual a 0,5. Responda 
justificadamente aos seguintes itens:
(a) (0,5 pontos) Determine a temperatura mais alta do ciclo.
(b) (1,0 pontos) Sabendo que a isoterma de mais baixa temperatura desenvolve-se entre 1,0 
e 3,0 m3 de volume, determine o intervalo de volumes em que a isoterma mais alta se 
desenvolve.
(c) (0,5 pontos) Determine a soma das variações de entropia dos dois trechos isotérmicos.
(d) (0,5 pontos) Determine a soma das variações de energia interna dos dois trechos 
adiabáticos.
Dados: 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)
3a Questão (2,5 pontos) - Um tanque de água de grandes dimensões é drenado por uma 
tubulação com 10 cm2 de área de seção reta, como mostra a figura. Quando o tanque está 
cheio (correspondendo à altura h da figura), a vazão de saída da tubulação é igual a 4 l/s. 
Responda aos itens abaixo:
(a) (1.0 pontos) Determine a vazão de saída no tubo quando a superfície da água atinge a 
metade da altura h.
(b) (1,5 pontos) Em um determinado instante a tubulação horizontal é perfurada, 
provocando um vazamento de água. Como consequência, a vazão na saída da tubulação 
reduz-se a 2/3 do valor que deveria ter sem o vazamento. Determine o diâmetro do furo, 
que deve ser considerado circular.
4a Questão (2,5 pontos) - Que quantidade de gelo a 0oC deve-se adicionar a um recipiente 
isolado termicamente, contendo 30 latinhas de refrigerante à temperatura de 25OC, para que 
se atinja uma temperatura de equilíbrio igual a 10OC? Considere que cada latinha de 
refrigerante tem 350 cm3 de líquido, e que a latinha é feita com 30 g de alumínio. Considere 
como sendo água o líquido contido nas latas.
Dados: Calor específico do Alumínio: 900 J/ (kg K) ; Calor de fusão do gelo: 333 kJ / , 
Calor específico do gelo: 2220J/(kg K); Calor específico da água: 4190 J/(kg K). 
Densidade da água: 1000 kg/m3.kg