ap2_2016_1

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1aQ 
2aQ 
3aQ 
4aQ 
Nota 
2a Avaliação Presencial de Física 2A 
1o semestre de 2016 
Dados: 
Calor de fusão da água (Gelo): 333 kJ/kg 
Calor específico do gelo: 2220 J/(kg K) 
Calor específico da água: 4190 J/(kg K) 
água = 1000 kg / m3 ;g = 9,8 m/s2 ;p0 = 1,01 x 10 5 Pa 
R=8,31 J/(mol K) 
(cV)monoatômico=3R/2 cp=cV+R 
 
1a Questão (2,5 pontos) Uma esfera, quando abandonada na superfície da água de um 
tanque, flutua com 83 % de seu volume submerso. Quando a esfera é presa, totalmente 
submersa, ao fundo do tanque por uma corda, esta fica tensionada de 871,0 N. Responda 
justificadamente aos itens a seguir: 
 
(a) (1,0 pontos) Determine a densidade da esfera. 
 
(b) (1,5 pontos) Determine o diâmetro da esfera. 
 
2a Questão (2,5 pontos) Um tanque de grandes dimensões (área da superfície da água é 
muito maior que a área do dreno), aberto à atmosfera, é drenado por dois tubos de área de 
seção reta A1 = 20,0 cm
2 e A2=10,0 cm
2. Sabendo que, na situação mostrada na figura, a 
vazão de saída do tanque é igual a 10,0 l/s, responda aos itens a seguir, sempre justificando: 
 
(a) (1,0 pontos) - Determine a altura h indicada na figura. 
 
(b) (1,5 pontos) a pressão p1 no interior do tubo com seção reta igual a A1. 
 
 
 
3a Questão (2,5 pontos) - Uma certa quantidade de gás ideal monoatômico é a substancia 
operante de uma máquina térmica baseada em um ciclo de Carnot. A isoterma de mais 
baixa temperatura do ciclo tem volume mínimo igual a 1,0 m3 e volume máximo igual a 4,0 
m3, sendo que a pressão do gás para o volume de 1,0 m3 é igual a 10,0 kPa. Sabendo que a 
eficiência da máquina térmica é igual a 50%, responda aos itens a seguir, sempre 
justificando. 
 
(a) (1,0 pontos) - Determine o produto PV (pressão x volume) correspondente à isoterma de 
mais alta temperatura. 
 
(b) (1,5 pontos) Determine o calor absorvido da vizinhança pelo sistema em um ciclo 
completo. 
 
 
 
 
4a Questão (2,5 pontos) José precisa obter 25o C de água para uma certa finalidade, mas 
não dispõe de termômetro. Ele tem acesso a água da torneira, ao congelador de uma 
geladeira (que tem temperatura alguns graus abaixo de 0oC), um fogão, uma balança, e 
recipientes com e sem isolamento térmico. A ideia que José teve foi misturar a massa 
adequada de gelo a 0o C com 1,0 kg de água em estado de ebulição (100 oC), dentro de um 
recipiente isolado termicamente. Sobre este procedimento, responda, sempre justificando 
(a) (1,0 pontos) - Como José pode obter, a partir do gelo retirado do congelador, pedras de 
gelo que estejam com certeza a 0o C? 
(b) (1,5 pontos) - Que massa de gelo a 0oC José de adicionar a 1,0 kg de água a 100oC, para 
obter água a 25oC dentro de um recipiente termicamente isolado? 
(Observe que devem ser desprezadas a pequena redução de temperatura da água ao retirá-la 
do fogão, e o pequeno derretimento do gelo a ser colocado n água, resultantes do manuseio 
para pesagem)