Termodinâmica



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Termodinâmica

 



 1. (Ita 2003)

A figura mostra um recipiente, com êmbolo, contendo um volume inicial V‹ de gás ideal, inicialmente sob uma pressão Pi igual à pressão atmosférica, P(at). Uma mola não deformada é fixada no êmbolo e num anteparo fixo. Em seguida, de algum modo é fornecida ao gás uma certa quantidade de calor Q. Sabendo que a energia interna do gás é U = (3/2) PV, a constante da mola é k e a área da seção transversal do recipiente é A, determine a variação do comprimento da mola em função dos parâmetros intervenientes. Despreze os atritos e considere o êmbolo sem massa, bem como sendo adiabáticas as paredes que confinam o gás.

 

2. (Ufg 2000) Um recipiente, em contato com uma fonte térmica, contém um gás ideal, confinado em seu interior devido à presença de um êmbolo que pode deslizar sem atrito, como mostra a figura a seguir.



 

Calcule a quantidade de calor fornecida pela fonte, em um segundo, para que a temperatura do gás não se altere. Considere g=10m/s2 e que êmbolo, de massa igual a 2kg, movimenta-se verticalmente para cima, com velocidade constante e igual a 0,4m/s.

 

3. (Ufpe 2004) Uma caixa cúbica metálica e hermeticamente fechada, de 4,0 cm de aresta, contém gás ideal à  temperatura de 300 K e à pressão de 1 atm. Qual a variação da força que atua em uma das paredes da caixa, em N, após o sistema ser aquecido para 330 K e estar em equilíbrio térmico? Despreze a dilatação térmica do metal.



 

4. (Ufscar 2001) A figura representa um gás ideal contido num cilindro C fechado por um êmbolo E de área S=1,0.10­4 m2 e massa m=1,0kg. O gás absorve uma determinada quantidade de calor Q e, em conseqüência, o êmbolo sobe 5,0.10­2 m, livremente e sem vazamento. A pressão atmosférica local é 1,0.105Pa.

 

a) Calcule os trabalhos realizados pelo gás contra a pressão atmosférica, Wa, e contra a gravidade, para erguer o êmbolo, Wg.

(Adote g = 10 m/s2.)

 

b) Qual a quantidade mínima de calor que o gás deve ter absorvido nessa transformação? Que lei física fundamenta sua resposta? Justifique.



 

5. (Ufpe 2004) Um cilindro de 20 cm2 de seção reta contém um gás ideal comprimido em seu interior por um pistão móvel, de massa desprezível e sem atrito. O pistão repousa a uma altura ho = 1,0 m. A base do cilindro está em contato com um forno, de forma que a temperatura do gás permanece constante. Bolinhas de chumbo são lentamente depositadas sobre o pistão até que o mesmo atinja a altura h = 80 cm. Determine a massa de chumbo, em kg, que foi depositado sobre o pistão. Considere a pressão atmosférica igual a 1 atm.




6. (Unesp 2005) Um pistão com êmbolo móvel contém 2 mols de O‚ e recebe 581J de calor. O gás sofre uma expansão isobárica na qual seu volume aumentou de 1,66 L, a uma pressão constante de 105 N/m2. Considerando que nessas condições o gás se comporta como gás ideal, utilize R = 8,3 J/mol.K e calcule

a) a variação de energia interna do gás.

b) a variação de temperatura do gás.

 

7. (Ita 2004) Uma máquina térmica opera com um mol de um gás monoatômico ideal. O gás realiza o ciclo ABCA, representado no plano PV, conforme mostra a figura.



 

Considerando que a transformação BC é adiabática, calcule:



a) a eficiência da máquina;

b) a variação da entropia na transformação BC.



 

8. (Uerj 2006) O auditório do transatlântico, com 50 m de comprimento, 20 m de largura e 5 m de altura, possui um sistema de refrigeração que retira, em cada ciclo, 2,0 × 104 J de calor do ambiente. Esse ciclo está representado no diagrama a seguir, no qual P indica a pressão e V, o volume do gás empregado na refrigeração.



Calcule:


a) a variação da energia interna do gás em cada ciclo;

b) o tempo necessário para diminuir em 3°C a temperatura do ambiente, se a cada 6 segundos o sistema reduz em 1°C a temperatura de 25 kg de ar.



 

9. (Ufc 2006) Um gás ideal sofre as transformações mostradas no diagrama da figura a seguir.



Determine o trabalho total realizado durante os quatro processos termodinâmicos


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