115314_lista- 1ª e 2ª lei

5
1) Uma amostra de gás se expande de 1,0 m 3 a 4,0 m 3 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) da trajetória A, (b) da trajetória B e (c) da trajetória C na figura 1? figura 1 2) Um gás em uma câmara fechada passa pelo ciclo mostrado no diagrama p-V da figura 2. Calcule a energia líquida adicionada ao sistema sob a forma de calor durante um ciclo completo. figura 2 Disciplina: Física Geral e Experimental II Professora: Rejane Cristina Dorn Lista de exercícios –1ª Lei da Termodinâmica e 2ª Lei da Termodinâmica.

Upload: adriano-rabelo

Post on 30-Nov-2015

358 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: 115314_lista- 1ª e 2ª Lei

1) Uma amostra de gás se expande de 1,0 m3 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) da trajetória A, (b) da trajetória B e (c) da trajetória C na figura 1?

figura 1

2) Um gás em uma câmara fechada passa pelo ciclo mostrado no diagrama p-V da figura 2. Calcule a energia líquida adicionada ao sistema sob a forma de calor durante um ciclo completo.

figura 23) Uma amostra de gás sofre uma transição de um estado inicial a para um estado

final b por três diferentes trajetórias (processos), como mostra o diagrama p-V da figura 3. A energia transferida para o gás como calor no processo é 10piVi. Em termos de piVi, quais são (a) a energia transferida para o gás como calor no processo 2 e (b) a variação na energia interna que o gás sofre no processo 3?

Disciplina: Física Geral e Experimental IIProfessora: Rejane Cristina Dorn Lista de exercícios –1ª Lei da Termodinâmica e 2ª Lei da Termodinâmica.

Page 2: 115314_lista- 1ª e 2ª Lei

figura 3

4) Quando um sistema é levado do estado i para o estado f ao longo da trajetória iaf na figura 4, Q=50 cal e W = 20 cal. Ao longo da trajetória 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 Eint,i = 10 cal, quanto vale Eint,f? (Se Eint,b=22 cal, quanto vale Q para (d) trajetória ib e (e) a trajetória bf?

figura 4

5) Na figura 5, a mudança na energia interna de um gás levado de A para C é de 800 J. O trabalho realizado sobre o gás ao longo da trajetória ABC é -500 J. (a) Quanta energia deve ser adicionada ao sistema pelo calor quando este vai de A através de B e segue para C? (b) Se a pressão no ponto A é cinco vezes a do ponto C, qual é o trabalho realizado sobre o sistema quando se vai de C para D? (c) Qual é a energia trocada com as vizinhanças pelo calor quando o ciclo vai de C para A ao longo da trajetória passando por D? (d) Se a mudança na energia interna indo-se do ponto D para o ponto A é 500 J, quanta energia deve ser adicionada ao sistema pelo calor quando este vai do ponto C para o ponto D?

figura 5

Page 3: 115314_lista- 1ª e 2ª Lei

6) Um bloco de 1 kg de alumínio é aquecido à pressão atmosférica de maneira que sua temperatura aumente de 22º C para 40º C. Encontre (a) o trabalho realizado sobre o alumínio, e (b) a energia adicionada a ele pelo calor e (c) a mudança na sua energia interna.

7) A eficiência do motor de um carro particular é 25% quando o motor realiza 8,2 kJ de trabalho por ciclo. Quais são (a) a energia que o motor ganha por ciclo na forma de calor Qganho da combustão do combustível e (b) a energia que o motor perde por ciclo na forma de calor Qperdido. Se um ajuste aumenta a eficiência para 31%, quais são (c) Qganho e (d) Qperdido para o mesmo valor de trabalho?

8) Uma certa máquina de Carnot opera entre duas fontes com as temperaturas Tc = 200 K e Th = 300K. (a) Qual é o seu rendimento? (b) Se forem absorvidos 100 J de calor da fonte quente por ciclo, qual o trabalho realizado pela máquina? (c) Que calor descarrega a máquina, por ciclo? (d) Qual o coeficiente de desempenho desta máquina ao operar como refrigerador entre as mesmas duas fontes?

9) Uma máquina térmica remove 200 kJ de calor de uma fonte quente a 500 K em cada ciclo e fornece calor a uma fonte fria a 200 K. Sua eficiência é de 85 % da de um motor de Carnot funcionando entre os mesmos reservatórios. (a) Qual é o rendimento desta máquina? (b) Qual é o trabalho realizado em cada ciclo? (c) Qual é o calor perdido em cada ciclo?

10) Calcule o rendimento de uma usina de energia de combustível fóssil, que consome 380 toneladas de carvão a cada hora, para produzir trabalho útil numa taxa de 750 MW. O calor de combustão de 1 kg de carvão é de 28 MJ.

11) A potência de uma geladeira é de 370 W. (a) Qual a quantidade máxima de calor que a geladeira é capaz de remover em 1 min se a temperatura interna é de 0º C e a temperatura ambiente é de 20° C? (b) Se o coeficiente de desempenho da geladeira é de 70 % do de um refrigerador ideal, qual a quantidade de calor que é capaz de remover em 1 min?

12) Uma certa máquina a vapor receber vapor d´água superaquecida a 270° C e descarrega vapor condensado no seu cilindro a 50 °C. O rendimento da máquina é de 30 %. (a) Qual a razão entre este rendimento e o rendimento máximo de operação entre as duas temperaturas mencionadas? (b) Se a potência desenvolvida pela máquina for de 200 kW, qual a quantidade de calor descarregada no ambiente em 1 h?

Respostas

(1) (a) 1,2 x102 J; (b) 75J; (c) 30J ; (2) – 30 J; (3) (a) 11p1V1; (b) 6p1V1; (4) (a) 6 cal; (b) -43 cal; (c) 40 cal; (d) 18 cal; (e) 18 cal; (5) (a) 1300 J; (b) 100 J; (c) -900 J; (d) -1400 J; (6) (a) -48,6 mJ; (b) 16,2 kJ; (c) 16,2 kJ; (7) (a) 33 kJ; (b) 25 kJ; (c) 26 kJ; (d) 18 kJ; (8) (a) 33%; (b) 33,3 J; (c) 66,7 J; (9) 51%; (b) 102 kJ; (c) 98 kJ; (10)25,4 %; (11) 303 kJ; (b) 212 kJ; (12)(a) 0,74; (b) 1,68 GJ.