Resolução de Questões Específicas de Física (Aula 2)
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- João Henrique Coelho Amaral
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1 Resolução de Questões Específicas de Física (Aula 2)
2 Resolução de Questões Específicas de Física (Aula 2) 1. Num calorímetro, contendo 185 g de água a 26 C, jogasse um bloco de 150 g de prata a 120 C, obtendo-se o equilíbrio térmico em temperatura de 30 C. Determinar o equivalente em água do calorímetro. Dados: c água = 1 cal/gºc c prata = 0,06 cal/gºc 2. A figura mostra dois recipientes idênticos, um deles contendo 100 gramas de água a 5 C e o outro, água em equilíbrio térmico com gelo, separados por um isolante térmico. Retirando-se o isolante, o gelo funde-se totalmente e o sistema entra em equilíbrio térmico a 0 C. Não há trocas de calor com o meio exterior. O calor latente do gelo é 80 cal/g, a densidade da água, 1 g/cm³ e a densidade do gelo, 0,90 g/cm³. Pede-se: a) a massa total do sistema; b) a quantidade de gelo inicial. 3. Dois corpos A e B, termicamente isoladas do resto do ambiente e inicialmente a diferentes temperaturas A e B, respectivamente, são colocados em contato até que atinjam o equilíbrio térmico á temperatura F 40ºC. O gráfico abaixo representa a variação do calor recebido pelo corpo A como função de sua temperatura. Se o corpo B tem massa m B = 2,0 g e temperatura inicial B= 60 C, determine o valor de seu calor específico em unidades de 10-2 cal/ g ºC.
3 4. Um policial dispara uma bala de prata, com 2 g de massa e velocidade de 200 m/s, contra uma parede de pinho de um bar. Admitindo que toda a energia térmica gerada pelo impacto do projétil contra a parede fique no próprio projétil, qual a variação de temperatura sofrida pela bala? C prata = 234 J/kg C 5. Um cilindro de oxigênio hospitalar (O 2), de 60 litros, contém, inicialmente, gás a uma pressão de 100 atm e temperatura de 300 K. Quando é utilizado para a respiração de pacientes, o gás passa por um redutor de pressão, regulado para fornecer oxigênio a 3 atm, nessa mesma temperatura, acoplado a um medidor de fluxo, que indica, para essas condições, o consumo de oxigênio em litros/minuto. Note e adote: Considere o O 2 como gás ideal. Suponha a temperatura constante e igual a 300 K. A constante dos gases ideais R litros atm/mol K. Assim, determine: a) o número N 0 de mols de O 2, presentes inicialmente no cilindro; b) o número n de mols de O 2, consumidos em 30 minutos de uso, com o medidor de fluxo indicando 5 litros/minuto; 6. Uma máquina térmica opera segundo o ciclo JKLMJ mostrado no diagrama T-S da figura.
4 Pode-se afirmar que: a) processo JK corresponde a uma compressão isotérmica. b) o trabalho realizado pela máquina em um ciclo é W = (T2 T1)(S2 S1). c) o rendimento da maquina é dado por η= 1 T2/T1. d) durante o processo LM, uma quantidade de calor QLM = T1(S2 S1) é absorvida pelo sistema. e) outra máquina térmica que opere entre T2 e T1 poderia eventualmente possuir um rendimento maior que a desta. 7. Um gás ideal realizou um ciclo termodinâmico ABCDA, ilustrado na figura. a) Calcule o trabalho total realizado pelo gás no ciclo. b) Aplicando a 1ª Lei da termodinâmica ao gás no ciclo e adotando a convenção de que o calor absorvido é positivo e o calor cedido é negativo, investigue a soma do calor trocado nas diagonais, isto é, QBC+QDA, e conclua se esta soma é maior, igual ou menor que zero. Justifique sua resposta. 8. Um gás perfeito sofre a transformação ABCA indicada na figura.
5 a) Em qual(is) ponto(s) do ciclo a energia interna é máxima? E mínima? Justifique suas respostas. b) Calcule a potência de um motor que realiza 10 ciclos deste por segundo; 9. Um reator nuclear opera com eficiência de 33%, produzindo 10³ MW de eletricidade. Ele está instalado às margens de um rio, cuja água remove o calor produzido e não utilizado. Qual deve ser a vazão mínima de água do rio, através do reator, para que a temperatura da água não suba mais do que 10 ºC? Dados: 1 cal = 4,18 J; c água = 1 cal/gºc
6 Gabarito 1. 17,5g g; 6,25g ,5 C B 7. W total=0 8. B>A; 90W 9. 4, Kg/s
A) 2,5 B) 4 C) 5 D) 7,5 E) 10
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