Lista de exercicios - Termodinamica

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Lista de Exercícios FT – 03/12/2012 
Termodinâmica 
Professor Dirceu 
 
 
1) A 273 K e 1,00 x 10-2 atm, a densidade de um gás é 1,24 x 10-5 g/cm3. 
 a) Encontre vrmd para as moléculas do gás. 
 b) Encontre a massa molecular do gás. 
 
 
2) O custo do gelo. Qual energia seria consumida para transformar 10 
kg de água a 0ºC em 10 kg de gelo a uma temperatura de –20ºC. Suponha 
que um refrigerador de carnot com temperatura interna de –20ºC e 
externa de 30ºC. (Calor latente de fusão da água é 340 kJ/kg) 
 
 
3) Um ar condicionado mantém a temperatura do ambiente interno em 20ºC, 
enquanto a temperatura externa é de 40ºC. O aparelho consome 1200 W de 
potência. Supondo um rendimento de Carnot, calcule a quantidade de 
calor dissipada pelo aparelho para o ambiente externo em uma hora de 
funcionamento ininterrupto. 
 
 
4) Um recipiente cilíndrico contém água e vapor à pressão atmosférica. 
Um pistão de seção reta igual a 100 cm2 está colocado na abertura 
superior do cilindro. Depois de 20 min você observa que o pistão 
desceu 5,00 cm devido a 2,50 g de água que mudou de fase do estado 
gasoso para o estado líquido. Calcule a quantidade de calor que saiu 
através das paredes do cilindro neste intervalo de tempo. (Calor 
latente de vaporização da água 2260 kJ/kg) 
 
 
5) Seja 500 J de calor adicionados um determinado gás ideal, 
monoatômico, a uma pressão constante. Determine a trabalho realizado 
por este gás. 
 
 
6)Considere um gás de H2 contido em um cubo de 10 cm de aresta a 300 K 
e 105 Pa. A massa da molécula H2 é 3,3 x 10
-24 g e considere o gás 
ideal. Qual a energia cinética média por molécula. 
 
 
7) Em uma estrela, composta basicamente de H2, a temperatura em sua 
superfície é de 106 K. 
 a) Qual a energia cinética média por molécula? (forneça sua resposta 
em eV = 1.6x10-19 J) 
 b) Qual a velocidade quadrática média das moléculas? 
 
 
 
 
8) Um gás ideal diatômico executa o ciclo mostrado na figura abaixo. O 
processo ab é isotérmico, bc isocórico e ca é adiabático. 
a) Calcule a pressões nos pontos b e c. 
b) Determine o rendimento desta máquina térmica. 
c) Qual o trabalho realizado em um ciclo completo? 
 
 
9) Um gás ideal diatômico executa o ciclo mostrado na figura abaixo. O 
processo ab é isocórico, bc isotérmico e ca é isobárico. Pa=Pc=0,12 
atm, Pb=0,18 atm Va=Vb=2 l, Vc=3 l. Determine: 
a) o trabalho realizado pela máquina em ciclo completo; 
b) o rendimento desta máquina térmica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10) O ciclo Joule, mostrado no gráfico abaixo, é uma idealização do 
que ocorre numa turbina a gás. Os caminhos BC e DA são adiabáticos, 
enquanto AB e CD são isobáricos. VA=10 l, VB=15 l, VC=22.8 l, VD=15,2 l 
e PA = PB = 1,0 atm. Considere o gás ideal monoatômico. 
a) Calcule o rendimento desta máquina térmica. 
b) Inverta o sentido do ciclo, transformando a máquina num 
refrigerador, calcule o rendimento do refrigerador 
 
1.50 2.00 2.50 3.00 3.50
Volume 
0.00
0.10
0.20
P
re
s
s
ã
o
a
b
c
 
 
 
11) A figura abaixo representa o ciclo diesel. O caminho AB é 
isobárico, CD isocórico, enquanto BC e DA são adiabáticos. VA = 13,2 l, 
VB = 16,8 l, VC = VD = 20 l e PA = PB = 2,0 atm. Considere o sentido do 
ciclo como AD, DC, CB e BA. Considere o gás ideal monoatômico. 
Considere o gás ideal monoatômico. 
a) Calcule o trabalho realizado pelo gás em cada um dos quatro 
processos 
b) Determine o rendimento deste refrigerador 
c) Inverta o sentido do ciclo, transformando o refrigerador numa 
máquina térmica, calcule o rendimento desta máquina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8.00 12.00 16.00 20.00 24.00
Volume (litros)
0.40
0.60
0.80
1.00
P
 r 
e 
s 
s 
ã 
o 
 ( 
a 
t m
 )
A B
CD
12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 22.00
Volume (litros)
1.00
1.50
2.00
P 
r e
 s
 s
 ã
 o
 (
 a
 t 
m
 )
A B
C
D
Respostas 
 
 
1) a) 492 m/s; b) 28 g 
 
2) 0.21 kWh 
 
3) 58968 kJ 
 
4) 5,60 kJ 
 
5) 200 J 
 
6) 0.0388 ev 
 
7) a) 129 eV; b) 112 km/s 
 
8) a) Pb = 0.5 atm, Pc = 0.379 atm; b) 12.7% c) 8.78 J 
 
9) a) 2.6 J; b) 5.8 
 
10) a) 24 %; b) 3.1 
 
11) a) 3.15 J; b) 4.7; c) 17.5 %