1 - USP

FCM0102 Física II 2010 –
Lista 10a: Calor e Primeira Lei da Termodinâmica
1. Um mol de um gás ideal descreve o ciclo ABCDA
representado na figura no plano (P,V), onde T = T1 e
T= T2 são isotermas. Calcule o trabalho associado ao
ciclo, em função de Po, Vo, TI e T2.
2. Suponha que uma amostra de gás se expanda de 2,0
até 8,0 m3 ao longo do trajeto diagonal do diagrama
PV mostrado na figura. Ele é, a seguir, comprimido até
voltar ao volume 2,0 m3 ao.longo do trajeto 1 ou ao
longo do trajeto 2. Calcule o trabalho resultante
realizado sobre o gás para o ciclo completo em cada
caso.
02/12/10
tratar-se de um gás ideal para o qual  = 1,40. (c)
Qual foi o trabalho realizado sobre o gás?
4. Um gás ideal sofre uma compressão adiabática a
partir de p = 122 kPa, V = 10,7 m3, T = -23,0 °C até
p = 1.450 kPa, V = 1,36 m3. (a) Calcule o valor de .
(b) Determine a temperatura final. (c) Quantos
moles do gás estão presentes? (d) Qual é a energia
cinética de translação total por mol antes e depois da
compressão? (e) Calcule a razão entre a velocidade
média quadrática antes da compressão e a
velocidade média quadrática depois da compressão.
5. Calcule o aumento possível de temperatura para a
água que cai das Cataratas do Niágara com 49,4 m
de altura.
6. O calor específico do vapor de água (M = 18,0
g/mol), medido a pressão constante, é 2,5 kJ/Kg.K.
Admitindo que o vapor de água seja um gás ideal,
qual é o calor específico a volume constante?
Respostas:
1. W = R(T2 - T1) + RT2ln(P0V0/RT2) – RT1ln(RT1/P0V0)
2. 45 kJ ao longo do trajeto 1, -45 kJ ao longo do trajeto 2
3. (a) 8,39 atm; (b) 544 K; 3) 966 J
4. (a) 1,20; (b) 105 °C; (c) 628 mol; (d) 1,96 MJ, 2,96 MJ; (e)
0,813
5. 0,12°C
6. 2,04 KJ/Kg.K
3. Um gás ocupa um volume de 4,33 l sob pressão de
1,17 atm e à temperatura de 310 K. Ele é comprimido
adiabaticamente até um volume de 1,06 l. Determine
(a) a pressão final e (b) a temperatura final, supondo
Lista 10b: A Segunda Lei da Termodinâmica
1. Uma máquina térmica absorve 52,4 kJ e libera 36,2 kJ de calor em cada ciclo. Calcule (a) o rendimento e (b)
o trabalho efetuado pela máquina em cada ciclo.
2. Um mol de um gás ideal monoatômico, com volume inicial de 10 l e temperatura de 300 K, é aquecido a
volume constante até 600 K; permite-se, em seguida, que se expanda isotermicamente até atingir a pressão
inicial e, finalmente, é comprimido isobaricamente (isto é, a pressão constante) até atingir seu volume, pressão
e temperatura iniciais. (a) Calcule a entrada de calor no sistema durante um ciclo. (b) Qual é o trabalho
resultante realizado pelo gás num ciclo? (c) Qual é o rendimento do ciclo?
3. Para fazer gelo, um congelador extrai 185 kJ de calor a -12°C. O congelador tem coeficiente de desempenho
de 5,7 e a temperatura ambiente é 26°C. (a) Qual é o calor cedido? (b) Qual é o trabalho necessário para fazer o
congelador funcionar?
4. Um inventor reivindica ter construído um motor com uma eficiência de 75% quando operado entre os pontos
ebulição e de fusão da água. É isto possível? Por que?
Respostas:
1. (a) 30,9%; (b) 16,2 kJ
2. (a) 7.200 J; (b) 960 J; (c) 13%
3. a) 217 kJ; (b) 32,5 kJ
4. Não