Lista 6 - Plato

Instituto de Física – USP
FMT159 - Termodinâmica I
2º semestre - 2007
Física Licenciatura
6a Lista de Exercícios
1) Uma máquina térmica a vapor opera entre as temperaturas T 1 = 487º C e T2 = 107º C. O
trabalho realizado pela máquina é W = 3800 J, em cada ciclo. O número de moles de gás na
máquina é n = 1,25. Considerando a máquina como um ciclo de Carnot operando entre duas
isotermas T1 e T2 determine. (utilize R = 8,0 J/mol.K)
a) A eficiência η da máquina.
b) Os trabalhos W 1 e W2 realizados nos processos isotérmicos do ciclo.
Suponha que este ciclo seja substituído por outro, com duas transições entre duas isotermas
T1 e T2, como mostra a figura abaixo.
c) Determine a razão V2/V1 para que a nova máquina realize o mesmo trabalho da anterior.
d) Calcule a eficiência η da máquina neste caso.
e) Calcule a variação da entropia ΔS para os processos A→B, B→C, C→D, D→A.
2) Removido de um congelador a –15ºC, 1 kg de gelo é aquecido até converter-se
completamente em vapor, a 100ºC. Qual é a variação de entropia do sistema? Dados: calor
específico do gelo 0,5cal/gºC; calor latente de fusão do gelo 79,6cal/g; calor latente de
vaporização da água 539,6cal/g.
3) Um sistema absorve reversivelmente 200J de calor de um reservatório a 300K e cede
reversivelmente 100J de calor a um reservatório de 200K, ao efetuar um processo do estado
A até o B. Nesse processo, o sistema proporciona 50J de trabalho. (a) Qual a variação de
energia interna do sistema? (b) Qual a variação de entropia do sistema? (c) Qual a variação
de entropia do universo? (d) Se o sistema passar do estado A até o B por processo
irreversível, em quê as perguntas dos itens (a), (b) e (c) seriam modificadas?
4) Transferem-se 500J de calor de um reservatório de calor a 400K para outro a 300K. (a)
Qual a variação de entropia nesse processo? (b) Que parcela dos 500J de calor poderia ser
convertida em trabalho aproveitando-se o reservatório de calor a 300K?
5) As figuras abaixo ilustram dois ciclos termodinâmicos. (a) Com base no plano ST,
identifique o ciclo e represente-o no plano PV. (b) Com base no plano SV, identifique o ciclo
e represente-o no plano PV.
6) Um pedaço de gelo de 100 g a 0º C é colocado num calorímetro, contendo 100 g de água
a 100º C. Sendo o calor especifico do gelo cg = 0,50 cal/gºC e o calor latente de fusão do
gelo L = 80 cal/g determine.
a) A temperatura final Tf da água.
b) A variação da entropia ΔSU do universo.