Lista 4

Unesp
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
Campus Experimental de Sorocaba
Engenharia Ambiental – Profa. Maria Lúcia Antunes
4ª Lista de exercícios de Física 2
1) A que temperaturas os seguintes pares de escala possuem a mesma
leitura, se isso acontecer: a) Fahrenheit e Celsius; b) Fahrenheit e Kelvin
(R.: -40°C; 574,61°F)
2) Suponha que em uma escala linear de temperatura X, a água ferve a –
53,5°X e se congela a –170°X. Qual a temperatura de 340K na escala X?
(R.: 92°X)
3) A área S de uma placa retangular é ab. O seu coeficiente de expansão
linear é α. Após um aumento de temperatura de ∆T, o lado a aumenta ∆a e
o lado b aumenta ∆b. Mostre que se a pequena quantidade (∆a∆b)/ab for
desprezada, então ∆S = 2α S ∆T.
4) Mostre que quando a temperatura de um líquido em um barômetro varia de
∆T e a pressão é constante, a altura h do líquido varia de ∆h=β h ∆T onde β
é o coeficiente de expansão volumétrica deste líquido. Despreze a
expansão do tubo de vidro.
5) Como resultado de uma elevação de temperatura de 32°C, uma barra com
uma fissura no seu centro empena para cima. Se a distância fixa L0 for
3,77m e o coeficiente de expansão linear da barra for 25x10-6/°C, determine
a elevação x do centro da barra. (R.: 0,075m).
6) Dois tubos verticais contêm um líquido e estão ligados pelas extremidades
inferiores, por um tubo capilar horizontal. Um dos tubos verticais
encontram-se em um banho que contém gelo e água em equilíbrio (0°C) e o
outro está em um banho de água quente (t°C). A dife rença entre as alturas
nas colunas líquidas nos dois tubos é ∆h. h0 é a altura da coluna a 0°C. a)
Determine β em função de ∆h, h0 e t°C. b) Se t=16°C, ∆h = 1,5cm e h0 =
126cm, qual o valor de β? (R.: β= ∆h/ h0 t; 7,4x10-4 /°C ).
7) Um pequeno aquecedor elétrico de imersão é usado para aquecer 100g de
água. O aquecedor está rotulado com “200 watts”, o que significa que ele
converte energia elétrica em energia térmica com essa taxa. Calcule o
tempo necessário para levar toda essa água de 23°C para 100°C,
ignorando quaisquer perdas. ( R.: 161,2s).
8) Que massa de vapor de água a 100°C deve ser mist urada com 150g de
gelo no seu ponto de fusão, em um recipiente, para produzir água líquida a
50°C? Sendo que L F = 79,5cal/g; LV = 539 cal/g. (R.: 32,97g)
9) Um pesquisador trabalhando no campo bebe seu café da manhã usando
um copo de alumínio. O copo possui massa igual a 0,120Kg e está
inicialmente a 20°C quando ela enche o copo com 0,3 00Kg de café que
está inicialmente a uma temperatura de 70°C. Qual é a temperatura final
depois que o café e o copo atingem o equilíbrio térmico? Suponha que o
calor específico do café seja igual ao da água e que não exista nenhuma
troca de calor com o ambiente. (R.: 66°C).
10) Um sistema termodinâmico se expande de 1m3 para 4 m3 enquanto a sua
pressão diminui de 40Pa para 10Pa, como no diagrama p-V da figura.
Sabe-se que Q na trajetória 1-4-2 é 100J.a) Qual o trabalho ao longo da
trajetória 1-4-2? b) Qual será Q na trajetória 1-2? c) Qual será Q na
trajetória 1-3-2?
11) Quando um sistema é levado do estado i para o estado f ao longo da
trajetória iaf da figura, Q=50cal e W=20cal. Ao longo da trajetória ibf, Q=
36cal. a) Qual o valor de W ao longo da trajetória ibf? b) Se W = -13cal para
a trajetória fi, qual será Q para essa trajetória? c) Considere Ei = 10cal, qual
o valor de Ef? d) Considere Eb= 22cal, qual o valor de Q para a trajetória ib
e bf? ( R.: 6cal; -43cal; 40cal; 18cal; 18cal).
12) Considere a placa mostra na figura à seguir. Suponha que L=25cm, A+
90cm2 e que o material seja cobre. Se TQ = 125°C, T F = 10°C e for
alcançado o regime permanente, encontre a taxa de condução através da
placa. (R.: 1660watts).