ap1_2011_2

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1a Avaliação Presencial de Física 2A 
2
o
 Semestre de 2011 
Dados 
Densidade da água: 1000 kg/m
3
. Pressão atmosférica: 1,01x 10
5
 Pa. 
Calor de fusão da água: 333 kJ / kg, Calor específico da água líquida: 4190 J/ kg
o
C ; Calor 
específico do gelo: 2220 J/ kg
o
C 
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) 
1
a
 Questão (2,5 pontos) Um mol de um gás monoatômico ideal é submetido ao processo mostrado 
na figura, que é percorrido no sentido horário, o qual é composto por dois trechos a pressão 
constante, um em que a energia interna é constante, e outro em que a entropia é constante. Os 
volumes nos vértices dos ciclos são conhecidos: Va = 1,00 m
3
, Vb = 0,50 m
3
, Vc = 1,32 m
3
, e Vd = 
2,00 m
3
. Sabe-se também o valor das pressões nos trecho a pressão constante: pbc = 20,00 kPa e pad 
= 10,00 kPa. Sabendo que o ciclo é operado no sentido horário, responda aos itens seguintes: 
 
(a) (1,0 pontos) 
 Identifique, justificadamente, o trecho que 
tem a energia interna constante, e o trecho 
que tem a entropia constante. 
 
(b) (1,0 pontos) Determine o calor trocado 
em cada etapa do ciclo. 
 
(c) (0,5 pontos) Determine o rendimento da 
máquina térmica baseada neo processo 
cíclico mostrado. 
 
 
 
 
2
a
 Questão (2,5 pontos) Em um recipiente isolado termicamente, são colocados em contato 0,7 kg 
de gelo a -5,0
o
C, e uma quantidade de água a 50
o
C, de forma que o sistema atinja uma temperatura 
de equilíbrio de 9,0
o
C. 
(a) (1,5 pontos) Determine a massa da água a 50
o
C adicionada ao gelo.. 
(b) (1,0 pontos) Determine a variação da entropia do sistema. 
1
a
 Q 
2
a
 Q 
3
a
 Q 
4
a
 Q 
NOTA 
 
3ª Questão (2,5 pontos) Um manômetro de tubo em U, 
aberto à atmosfera nos dois ramos, é inicialmente cheio 
com água até o nível inicial indicado na figura. Em 
seguida, coloca-se um óleo imiscível com a água em um 
dos ramos até chegar-se à situação mostrada na figura. 
Responda às perguntas abaixo: 
(a) (1,0 pontos) Determine a altura x indicada na figura. 
(b) (1,5 pontos) Determine a densidade do óleo. 
Dados densidade da água: 1000 kg/m3, g = 9,8 m/s2; 
pressão atmosférica – 1,013 x 105 Pa 
 
 
4
a
 Questão (2,5 pontos) 
O fluido que escoa na tubulação mostrada na figura tem densidade ρ, a pressão atmosférica é igual a 
p0 e a aceleração da gravidade é igual a g. O diâmetro do tubo mais espesso é D, e o do tubo mais 
fino é d. Sabendo que a altura do fluido no tubo vertical na posição 2 é h, determine, em função dos 
dados do problema: 
(a) (1,0 pontos) a velocidade de escoamento do fluido no ponto 1. 
(b) (1,0 pontos) a altura do fluido no tubo vertical à posição 3. 
(c) (0,5 pontos) a vazão de saída do fluido. 
Observe que a tubulação estende-se indefinidamente à esquerda, e que os tubos verticais são abertos 
à atmosfera.