ap2_2013_2

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3aQ 
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 Nota 
2a Avaliação Presencial de Física 2A 
2o semestre de 2013 
 
Dados: 
ρρρρágua = 1000 kg / m
3 ; g = 9,8 m/s2; p0 = 1,01 x 10
5 Pa 
cágua = 4190 J/(kg K); cgelo=2220 J/(kg K); calor de fusão da água = 333 kJ/kg 
Gás Ideal monoatômico – cV=3/2 R; cp=5R/2 ; diatômico: cV=5R/2 e cp= 7R/2; 
poliatômico cV = 3R, cp = 4 R 
 
 
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a
 Questão (2,5 pontos) Um cubo e uma esfera de mesmo volume são feitos de chapa de 
ferro fina. Ambos flutuam na água, na iminência do afundamento, como mostra a figura. 
(a) (1,0 pontos) Determine o diâmetro D da esfera em 
função do lado L do cubo 
 
(b) (1,5 pontos) Responda, justificando, qual é a maior 
espessura de chapa, a da esfera ou do cubo? 
obs.:i) Considere, uma vez que a chapa de ferro é fina, que o volume de chapa utilizado é 
igual ao produto da espessura da chapa pela área externa do objeto. ii) Os desenhos não 
estão em escala. 
 
 
 
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a
 Questão (2,5 pontos) 
A figura mostra a saída de uma tubulação no interior da qual escoa 
água. Sabe-se que a tubulação mais grossa tem diâmetro de 10,0 cm, 
e a mais fina tem diâmetro igual a 5,0 cm. Com o objetivo de 
estimar-se a vazão na tubulação foi instalado o medidor de pressão 
M1, que mede a pressão manométrica da água na posição indicada 
na figura. Se pressão manométrica medida por M1 é igual a 1094 Pa 
responda, justificando, quanto tempo a água que sai desta tubulação demora para encher um 
balde de 10 litros? 
 
 
 
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a
 Questão (2,5 pontos) A figura (fora de escala) mostra um diagrama PV para 1,8 g de 
gás Hélio (He) que sofre o processo 1 → 2 → 3 →1. 
Considere R = 8,314 J/mol (K = 0,0821 L atm/mol K) e a massa atômica do gás He igual a 
4,0 g/mol. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(a) (1,0 pontos) Determine os valores de pressão e volume nos pontos 1, 2 e 3.. 
(b) (1,0 pontos) Determine o calor trocado em cada trecho do processo cíclico. 
(c) (0,5 pontos) Determine e eficiência da máquina térmica baseada neste ciclo. 
 
 
 
 
4a Questão (2,5 pontos) Considere que um bloco de gelo de 50 g à temperatura de -10oC, 
seja colocado em um recipiente isolado termicamente contendo 200 g de água a 10oC. 
Determine:
 
 
(a) (1,5 pontos) A temperatura final do sistema. 
(b) (1,0 pontos) O estado final da água no recipiente (quantidades de gêlo e água líquida).