Termodinâmica

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TERMOLOGIA - TERMODINÂMICA
Termodinâmica
1. Em um processo à pressão constante de 2,0.10 5 N/m 2 , um gás aumenta seu volume de 8.10 -6 m 3 para
13.10 -6 m 3 . Calcule o trabalho realizado pelo gás.
2. Um gás sofre uma transformação isobárica sob pressão de 1000N/m 2 . Determine o trabalho realizado sobre o gás, quando o volume passa de 8000cm 3 para 3000cm 3 .
p(N/m2)
Q4
3. Numa expansão isobárica, um gás ideal realiza um trabalho mecânico de
B
7.105
1.10 4 J. Sabendo que a pressão é de 2.10 5 N/m 2 e o volume inicial do gás é
3
6m , determine o volume final do gás após essa expansão.
4. Uma massa gasosa realiza a transformação de A para B indicada pela figura. Calcule o trabalho realizado pelo gás.
1.105
A
0 3
V (m3)
7
5. Numa transformação isobárica, um gás realiza o trabalho de 400J, quando recebe do meio externo 500J.
Determine a variação de energia interna do gás nessa transformação.
6. Numa transformação isobárica, o volume de um gás ideal aumentou de 0,20m 3 para 0,60m 3 , sob pressão
de 5,0N/m 2 . Durante o processo o gás recebeu 5,0J de calor do ambiente. Determine a variação de energia interna do gás.
7. Uma bomba de potência 200W comprime um gás contido num recipiente durante 30s. Nesse tempo o gás
dispersa para o ambiente externo uma quantidade de calor de 400cal. De quanto varia energia interna do
gás? Adote 1cal = 4,18J.
8. Um sistema tem um volume inicial de 2,5.10 4 cm 3 . Fornecendo-lhe uma quantidade de calor igual a
500cal e mantendo-se a pressão constante de 1,0.10 5 N/m 2 , a energia interna aumenta 800J. Calcule o volume final do sistema. Adote 1cal = 4,18J.
9. Sobre um sistema realiza-se um trabalho de 3000J e, em consequência, ele fornece 500cal ao meio exterior durante o mesmo intervalo de tempo. Determine a variação de energia interna do sistema. Adote
1cal = 4,18J.
p(N/m2)
Q10
10. O gráfico representa as transformações experimentadas por um gás ideal.
B
30
a) Calcule o trabalho mecânico realizado pelo gás na expansão de A até C.
b) Admita que, na transformação, o gás receba uma quantidade de calor
A
10
igual a 100J. Calcule a variação de energia interna do gás.
0 1,0
11. O gráfico mostra como varia a energia interna de um mol de oxigênio numa
transformação isotérmica, quando sua temperatura varia de 200K a 300K. De- U(cal)
termine a quantidade de calor absorvida pelo gás na transformação.
12. Consideremos um gás ideal contido em um p(N/m2)
recipiente cilíndrico provido de um êmbolo
40
móvel, que pode mover-se livremente sem atrito. Partindo do estado A, o gás sofre as
A
transformações vistas na figura. Determine o
20
trabalho realizado (em joules) pelo gás no ci0 2
clo A → B → C → A.
3,0 V (m3)
Q11
1500
Q12
B
1000
0 200 300
C
6
V (m3)
13. Um gás perfeito sofre uma série de transformações a partir dos estados
representado pelos pontos A, B, C, D, E e F, voltando ao estado A, como
indica o diagrama. Sendo 1atm = 10 5 N/m 2 e 1l = 10 -3 m 3 , qual o trabalho
realizado, expresso em joules?
T (K)
p(atm)
4
3
2
1
0
A
F
0
Q13
B
E
D
C
1 2 3 4
14. Um gás ideal sofre a transformação cíclica ABCDA, conforme o gráfico.
p(N/m2)
Determine:
B
5.105
a) o trabalho realizado pelo gás em cada uma das etapas do ciclo;
b) o trabalho total realizado pelo gás no ciclo;
2.105 A
c) a quantidade de calor, em calorias, trocada com o ambiente e a
variação da energia interna no ciclo. Adote 1cal = 4,2J.
1
C
10
V (l)
Q14
C
D
30 45 V (cm3)
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TERMOLOGIA - TERMODINÂMICA
15. Uma máquina térmica funciona realizando o ciclo de Carnot entre as temperaturas 527ºC e 400K. Em
cada ciclo a máquina recebe 1000J de calor da fonte quente.
a) Qual o calor rejeitado em cada ciclo?
b) Qual o trabalho realizado pela máquina em cada ciclo?
c) Calcule o rendimento da máquina.
16. Qual o rendimento de uma máquina térmica que retira de uma fonte quente 200cal e passa para uma
fonte fria 50cal?
17. Uma máquina térmica recebe 1000cal de uma fonte quente e perde 800cal para uma fonte fria em2s.
Sabendo que 1cal = 4,18J, determine a potência útil da máquina.
18. Certa máquina térmica cíclica e reversível trabalha entre -73ºC e 27ºC. Determine o seu rendimento.
19. O rendimento de certa máquina de Carnot é de 25% e a fonte fria é a própria atmosfera a 27ºC. Determine a temperatura da fonte quente.
20. Uma máquina de Carnot, cuja fonte fria está a7ºC, tem rendimento de 40%. determine em quantos
graus precisamos elevar a temperatura da fonte quente para que o rendimento passe a ser 50%.
21. Uma máquina térmica executa 5 ciclos por segundo. em cada ciclo retira 800J da fonte quente e cede
400J à fonte fria. Sabe-se que a máquina opera com a fonte fria de 27ºC.
a) Qual a temperatura da fonte quente?
b) Qual a potência da máquina?
22. O compressor de uma geladeira, em um segundo, retira 1,1.10 6 cal do congelador (fonte fria) enviando
para a cozinha (fonte quente) 1,2.10 6 cal. determine a potência do compressor. Adote 1cal = 4,2J.
23. Calcule o rendimento de uma máquina térmica que segue o ciclo
descrito pelo diagrama, sabendo que ela absorve 8.10 4 J de energia
térmica por ciclo.
p(N/m2)
Q23
4.105
2.105
0,1
Respostas
1. 1J
2. -5J
3. 6,05m 3
4. 1,6.10 4 J
5. 100J
6. 3J
7. 4328J
8. 3,79.104cm 3
9. 900j
10. a) 80J
b) 20J
11. 500cal
12. 40J
13. 500J
14. a) 0; 10J; 5,25J
e -7J
15.
16.
17.
18.
2
b) 8,25J
c) ≅1,96cal e 0
a) 500J
b) 500J
c) 50%
75%
418W
≅33,3%
0,2
V (m3)
19. 127ºC
20. 93K
21. a) 327ºC
b) 2000W
22. 420kW
23. 25%
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