SegundaLista Fisica 2

Prévia do material em texto

2a. Lista de Fen. Térmicos e fluidos - valor: 1,5 pontos.
Instruções:
a) Esta lista deve ser feita a caneta, escaneada (ou foto leǵıvel pelo celular) e enviada para o email:
mmdeoliveira@ufsj.edu.br.
b) Utilize o formato .pdf ou .jpg para o arquivo enviado e evite que o arquivo fique grande demais.
c)A lista deve ser enviada até as 23:59 do dia 22/10/2020.
d) Programe-se para terminar a lista antes da data acima, para evitar problemas de última hora com o envio.
e) O prof. enviará um ‘recebido”assim que ler o email com a lista. Se não receber essa resposta, favor entrar
em contato o quanto antes.
f)Listas entregues depois da data acima não serão consideradas.
1- Medições precisas de temperatura podem ser obtidas através da variação da resistência elétrica de um metal
com a temperatura. A resistência RT de um metal varia com a temperatura aproximadamente de acordo com
RT = R0(1 + ATC), onde R0 e A são constantes. Um certo metal tem uma resistência de 50,0 Ohms (Ω) a 0
oC e
71,5 Ω no ponto seu ponto de fusão (231,97oC). (a) Determine as constantes A e R0. (b) Em qual temperatura a
resistência é igual a 89,0 Ω?
2- Um frasco volumétrico de Pirex (β = 9, 60 × 10−6 oC−1)é calibrado a 20,0oC. Ele é preenchido até a marca de
100 mL com acetona (β = 1, 50× 10−4 oC−1) a 35,0oC. Depois que o frasco é preenchido, a acetona resfria e o frasco
esquenta, de forma que ambos chegam à temperatura de equiĺıbrio de 32,0oC. O conjunto então é resfriado de volta
a 20,0oC. (a) Qual o volume da acetona quando ela resfria a 20,0oC? (b) Na temperatura de 32,0oC, o ńıvel da
acetona está acima ou abaixo da marca de 100 mL do frasco? Explique.
3- Um ĺıquido possui uma densidade ρ. (a) Mostre que a variação relativa na densidade devido a uma variação de
temperatura ∆T é ∆ρ/ρ = −β∆T , onde β é o coeficiente de dilatação volumétrica do ĺıquido. O que significa o sinal
negativo nessa expressão? (b) A água doce tem uma densidade máxima de 1, 0000g/cm3 a 4,0oC. A 10,0oC, sua
densidade é 0, 9997g/cm3. Qual é o valor de β para a água nesse intervalo de temperatura?
4- Uma barra bimetálica é feita de duas finas tiras de metais diferentes colados entre si. Quando aquecidos, aquele
com o maior coeficiente de expansão térmica expande mais que o outro, forçando a barra a se curvar em um arco,
conforme a figura. (a) Derive uma expressão para o ângulo de curvatura θ em função do comprimento inicial das
tiras, seus coeficientes médios de expansão linear α1 e α2, a mudança de temperatura ∆T e a separação dos centros
das tiras (∆r = r2 − r1). (b) Mostre que o ângulo de curvatura vai para zero quando ∆T diminui para zero ou
quando os dois coeficientes de expansão se tornam iguais. (c) O que acontece se a barra é resfriada?
1
5- Entre 310K e 330K, a pressão p de um certo gás não ideal está relacionada ao volume V e à temperatura T pela
equação
p = (25, 0J/K)
T
V
− (0, 00601J/K2)T
2
V
.
Qual é o trabalho realizado pelo gás se a temperatura aumenta de 315K para 325K enquanto a pressão permanece
constante?
6- Um frasco isolado termicamente contém um cubo de gelo de massa mg = 10 g a uma temperatura Tg = −40oC.
Um bloco de cobre de massa mc = 200 g à temperatura Tc = 50
oC é colocado no frasco. Encontre a temperatura de
equiĺıbrio Teq e o estado final do gelo. Use: calor espećıfico do cobre cc = 0, 1 cal/g
oC.
7- Na figura abaixo vemos duas maneiras de ordenar dois materiais A e B para formar uma parede. Os materiais
possuem condutividades térmicas kA e kB com kA > kB. Nos dois casos ilustrados, as temperaturas do lado esquerdo
da parede, TQ, e do lado direito, TF , são as mesmas, com TQ > TF . Se T1 e T2 representam as temperaturas da região
que separa os dois materiais e P1 e P2 são as taxas de condução de calor para os casos 1 e 2 respectivamente. P1 é
menor, igual ou maior que P2 no estado estacionário? E T1, é menor, igual ou maior que T2 no estado estacionário?
8- Um bloco de gelo de massa m a 0oC está a uma distância D de uma fonte de calor mantida a uma temperatura
constante Tq, onde Tq > 0
oC, conforme a figura. Entre o gelo e a fonte de calor, existe uma material com condutividade
térmica K e área transversal A. Esse condutor tem baixa capacidade térmica, então podemos desprezar o calor
necessário para aquecê-lo. Considere o calor de fusão da água LF e o calor espećıfico da água ca.
(a) Encontre uma expressão para o tempo necessário para que todo o gelo derreta e se torne água a 0oC. (b) Quanto
tempo leva para que a água a 0oC seja aquecida até uma temperatura Tf , onde 0
oC< Tf < Tq?
2