Fisica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
INSTITUTO DE FÍSICA - DEPARTAMENTO DE FÍSICA GERAL DISCIPLINA: FIS 122 - FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL II-E
www.fis.ufba.br/~fis122

LISTA DE EXERCÍCIOS - TERMODINÂMICA

2012.2

1) O pêndulo de um relógio feito de invar ( = 0,7 10-6 / o C) tem período de 0,50 s e é exato a 20 oC. Se levarmos o relógio para um local à temperatura de 30 oC, qual a correçãonecessária aproximada do relógio, após 30 dias? Resp: 9 s. 2) Num termômetro de mercúrio, acopla-se um tubo capilar de vidro a um reservatório numa extremidade do tubo. A uma dada temperatura T0, o mercúrio está todo contido no reservatório de volume V 0. Sendo V0=0.2 cm3, qual deve ser o diâmetro do capilar em mm para que a coluna do mercúrio suba de 1cm quando a temperatura aumenta de 1 oC. Considere= 9 x 10-6 /oC para o vidro e =1.8 x 10-4 / oC para o mercúrio. Resp: 0.062 mm 3) Em temperaturas muito baixas, o calor específico de um metal pode ser expresso por c = aT + bT 3. No caso do cobre, a = 0,0108 J/kg.K2 e b = 7,62.10-4 J/kg.K4. (A) Qual é o calor específico do cobre a 4 K? (B) Qual o calor necessário para aquecer 1 kg do metal de 1 a 3 K? Resp: 0,0920 J/kg.K e 0,0584 J 4)Considere um fluido escoando estacionariamente através de um calorímetro, com vazão mássica V m constante. Penetrando à temperatura Ti, o fluido passa por um aquecedor elétrico de potência P constante emergindo a uma temperatura Tf. Encontre uma expressão para medir o calor especifico de um fluido. Resp: c = P / [Vm. (Tf-Ti)] 5) Num dia de inverno de uma cidade no hemisfério norte, a temperatura externa éde –20 oF e a temperatura interna de uma casa é de 72 oF. Supondo que a condução de calor seja o único mecanismo importante para a perda de calor e que as condutividades do vidro e do ar sejam respectivamente 1.0 W/m K e 0.026 W/m K, ache a taxa de perda de calor por unidade de área (em W/m2): a) Através de uma janela de 3,0 mm de espessura. Resp: 1,70 x 104 W/m2 b) No caso de uma janela dupla,instalada com vidros de mesma espessura, mas com uma camada de ar de 7,5 cm de espessura entre os vidros. Resp: 17,7 W/m2 6) Seja um aparato constituído de uma mistura de 500 g de água e 100 g de gelo em equilíbrio a 0C, no qual colocamos 200g de vapor de água a 100C. a) Encontre a temperatura final da mistura, sabendo-se que o calor específico da água, o calor de vaporização da água e o calor defusão do gelo valem, respectivamente, 1 cal/g oC, 540 cal/g e 80 cal/g. Resp: 1000C ; b) Qual é a massa de água e de vapor d’água no estado final? Resp: 725.9 g e 74.1 g 7) Um fluido homogêneo pode passar de um estado inicial i a um estado final f no plano (P,V) através de dois caminhos diferentes, representados por iaf e ibf a f no diagrama ao lado. A diferença de energia interna entre osestados inicial e final é Uf – Ui = 50J. O trabalho realizado pelo sistema na passagem de i para b é de 100J. O trabalho realizado pelo sistema quando descreve o ciclo (iafbi) é de 200J.A partir destes dados, determine, em magnitude e sinal: b i a) a quantidade de calor Q associado ao caminho ibf . Resp: 150 J b) o trabalho associado ao caminho af . Resp: 300 J 0 c) a quantidade de calor Q associada aocaminho iaf . Resp: 350 J d) se o sistema regressa do estado final ao estado inicial segundo a diagonal fci do retângulo, o trabalho W e a quantidade de calor Q associados a este caminho. Resp: -200 J e –250 J 8) Sob as condições de 1 atm e 27oC, 1 litro de Hidrogênio é comprimido isotermicamente até ficar com 0,5 litro Depois é resfriado, a volume constante, até voltar à pressão inicial. Atravésde uma expansão isobárica o sistema retorna ao ponto de partida, realizando um ciclo . Pede-se: a) a representação do processo em um diagrama PV, indicando P(atm), V(litro) e T(K) para cada vértice. b) o cálculo do trabalho total realizado; c) o cálculo das variações da energia interna e da quantidade de calor em cada etapa. Resp: a) pA= 1atm, TA=300 K e VA=1 l; pB=2 atm, TB=300K e VB=0.5 l;...
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