Lista 6 - Termodinâmica - Primeira Lei - FTP da PUC

Curso: Engenharia Elétrica
Disciplina: Física Geral II
Docente: Norma Reggiani
Lista 6 – Termodinâmica: Primeira Lei
Halliday – vol 2 - capítulo 18: Temperatura, Calor e a Primeira Lei da Termodinâmica
43) Uma amostra de gás se expande de 1,0 m 3 a 4,0 m3 enquanto sua pressão
decresce de 40 Pa para 10 Pa. Que trabalho é realizado pelo gás se sua pressão
varia com o volume através:
(a) de um processo a pressão constante de p =40 Pa e uma variação de volume de V =
1,0 m3 para V = 4,0 m3 e depois a volume constante de V = 4,0 m3 e uma variação de
pressão de p = 40 Pa para p = 10 Pa;
(b) de um processo descrito por uma linha reta ligando os pontos inicial e final;
(c) de um processo a volume constante de V = 1,0 m 3 e uma variação de pressão de p =
40 Pa para p = 10 Pa e depois a pressão constante de p = 10 Pa uma variação de volume
de V = 1,0 m3 para V = 4,0 m3.
Resposta: (a)1,2 x 102 J; (b) 75 J; (c) 30 J
47) A figura mostra um ciclo fechado para um gás (a figura não foi feita em escala). A
variação na energia interna do gás quando ele se move de a para c ao longo da
trajetória abc é -200 J. Quando ele se move de c para d, 180 J precisam ser
transferidos para ele como calor. É necessária uma transferência de calor adicional
de 80 J quando ele se move de d para a. Que trabalho é realizado sobre o gás
quando ele se move de c para d?
Resposta: 60 J
a
p
b
c
d
V
49) Quando um sistema fechado é levado do estado i para o estado f ao longo da
trajetória iaf na Figura, Q = 50 cal e W = 20 cal. Ao longo da trajetoria ibf, Q = 36
cal. (a) Quanto vale W ao longo da trajetória ibf? (b) Se W = - 13 cal para a
trajetória de volta fi, quanto vale Q para esta trajetória? (c) Se E = 10 cal, quanto
int,i
vale E
? Se E
int,f
bf?
Resposta: (a) 6,0 cal
(b) - 43 cal
(c) 40 cal
(d) 18 cal
(e) 18 cal
= 22 cal, quanto vale Q para (d) a trajetória ib e (e) a trajetória
int,b
p
a
f
i
b
V
81) Uma amostra de gás se expande de uma pressão inicial de 10 Pa e um volume
inicial de 1,0 m3 para um volume final de 2,0 m3. Durante as expansão, a pressão e
o volume estão relacionados pela equaçãp p = aV2, onde a = 10 N/m8. Determine o
trabalho realizado pelo gás durante a expansão.
Resposta: 23 J
Halliday – vol 2 - capítulo 19: A Teoria Cinética dos Gases
53) Um certo gás ocupa um volume de 4,3 L na pressão de 1,2 atm e uma temperatura
de 310 K. Ele é comprimido adiabaticamente para um volume de 0,76 L.
Determine: (a) a pressão final e (b) a temperatura final, supondo que o gás é ideal
e que γ = 1,4.
Resposta: (a) 14 atm; (b) 6,2 x 102 K
57) Um gás deve ser expandido um estado inicial i para um estado final f ao longo da
trajetória 1 ou da trajetória 2 sobre um diagrama p-V. A trajetória 1 consiste em três
etapas: uma expansão isotérmica (o trabalho tem módulo de 40 J), uma expansão
adiabática (o trabalho tem módulo de 20 J) e outra tem expansão isotérmica (o
trabalho tem módulo de 30 J). A trajetória 2 consiste em duas etapas: uma redução
na pressão a volume constante e uma expansão a pressão constante. Qual é a
variação interna do gás na trajetória 2?
Resposta: - 20 J
71) A temperatura de 2,0 mol de um gás ideal monoatômico é aumentada em 15,0 K
em um processo adiabático. Quais são: (a) o trabalho W realizado pelo gás; (b) a
energia transferida como calor Q; (c) a variação de energia interna do gás.
Resposta: (a) -374 J; (b) 0; (c) +374 J
73) Durante uma compressão a pressão constante de 250 Pa, o volume de um gás
ideal descresce de 0,8 m3 para 0,2 m3. A temperatura inicial é 360 K e o gás perde
210 J sob a forma de calor. Quais são: (a) a variação da energia interna do gás?
(b) a temperatura final do gás?
Resposta: (a) -60 J; (b) 90 K