LISTA 6 Primeira Lei da Termodinâmica

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ – UTFPR
6º Lista de exercícios de Física - Cap. 19 Primeira Lei da Termodinâmica
Prof. Nelson Elias
Aluno(a):__________________________________________ Turma : ___________ Data: ______/______/_______.
1) Um cilindro com 5,40 mol de hélio a 300 K é aquecido a 500 K. Determine a quantidade de calor absorvida pelo
hélio quando:
a) a pressão é mantida constante;
Resp. QP = 2,25.104 J
b) o volume é mantido constante.
Resp. QV = 1,35.104 J
2) No exercício anterior, determine a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 5,4 mol de hélio de
300 K para 500 K, obtendo 2,25104 J a pressão constante, e 1,35104 J a volume constante. Nessa situação determine:
a) a variação de energia interna do sistema;
Resp. ΔU = 1,35.104 J
b) o trabalho realizado a pressão constante;
Resp. τP = 9,0.103 J
c) o trabalho realizado a volume constante.
Resp. τV = 0
3) A massa de 1,0 kg de água a pressão normal, P0 = 1,0.105 Pa, quando transformada em vapor, passa
aproximadamente de 1,0 litro para 1700 litros. Qual a variação de energia interna da água? LV = 2,3.106 J/kg.
Resp. ΔU = 2,13.106 J
4) Um bloco de alumínio de massa 2,7 kg é aquecido a pressão normal P0 e sua temperatura se eleva de 20ºC para
100ºC. Determine:
a) O trabalho realizado pelo bloco;
Resp. τ = 0,576 J
b) O acréscimo de energia interna desse bloco.
Resp. ΔU = 1,943.105 J
5) Numa transformação a volume constante (isocórica), um gás recebe 500 J de calor do ambiente. Qual o trabalho
realizado e qual a variação da energia interna do gás?
Resp.τ = 0 ΔU = 500 J
6) Numa transformação isotérmica de um gás ideal o produto PV é constante e vale 33240 J. A constante dos gases é R
= 8,31 J/mol K e o número de mols é n = 5. Durante o processo, o gás recebe do ambiente 2000 J de calor. Determine:
a) se o gás está sofrendo expansão ou compressão;
b) a temperatura do processo;
Resp. T = 800 K
c) a variação da energia interna do gás;
Resp. ΔU = 0 J
d) o trabalho realizado na transformação.
Resp. τ = 2,0.103 J
7) Um gás ideal efetua o processo cíclico evoluindo do ponto A até o ponto B, deste até o ponto C e depois até D,
retornando finalmente ao estado do ponto A, como mostrado na figura abaixo. No estado inicial, o volume do gás é 1l e
a pressão 2 atm. O gás se expande isobaricamente até atingir o volume de 2,5 l e é então resfriado isocóricamente até
sua pressão chegar a 1 atm. É então resfriado a pressão constante até o seu volume ser 1l, e depois aquecido a volume
constante, retornando ao estado inicial. Calcular o trabalho do gás no ciclo e o calor trocado pelo gás durante o ciclo.
Resp. τ = 152 J e Q = 152 J
8) Um sistema constituído por 0,32 mol de gás ideal monoatômico, com cV = 3R/2, ocupa um volume de 2,2 l sob a
pressão de 2,4 atm, no estado do ponto A. Conforme a figura abaixo. O sistema efetua um ciclo constituído por 3
processos: AB= o gás é aquecido isobaricamente atingir o volume de 4,4 l no ponto B.
BC = o gás é então resfriado isocoricamente até a pressão se reduzir a 1,2 atm em C.
CD = o gás retorna ao estado no ponto A por meio de uma compressão isotérmica.
Determine: a) a que temperatura corresponde os pontos A, B e C.
b) Calcular o τ, o Q e ΔUinterna para cada processo.
a) Resp. TA = 201,13K = TC e TB = 402,27 K
b) Resp. τTotal = 164 J e Qtotal = 164 J e ΔU = 0