FÍSICA BÁSICA II 1º SEMESTRE DE 2015 Professor: Anderson H.R. Ferreira 2º LISTA DE EXERCÍCIOS UNIDADE II TERMODINÂMICA (MÓDULO I)

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1 1 FÍSICA BÁSICA II 1º SEMESTRE DE 2015 Professor: Anderson H.R. Ferreira 2º LISTA DE EXERCÍCIOS Instruções: Tenha sempre em mãos uma Calculadora Científica, pois a mesma será utilizada exaustivamente no curso de FÍSICA BÁSICA II. Logo no início do curso será feita uma revisão de algumas operações imprescindíveis com o uso da calculadora. Escalas Termométricas Exercício 1 UNIDADE II TERMODINÂMICA (MÓDULO I) a) Dada a escala termométrica em escalas Celsius ( C) e Fahrenheit ( F) da Figura 1: Figura 1: Relação entre as escalas Celsius ( C) e Fahrenheit ( F) Utilizando a regra de proporcionalidade discutida em sala, determine a relação entre as escalas Celsius ( C) e Fahrenheit ( F).

2 2 b) Converta TC = -50 C em TF c) Converta TC = -20 C em TF d) Converta TC = 0 C em TF e) Converta TF = -50 F em TC f) Converta TF = -20 F em TC g) Converta TF = 0 F em TC h) Verifique os resultados obtidos dos itens anteriores com o Gráfico 2 Intervalo entre Escalas ( C - F) Conversão entre as escalas Celsius( C) - Fahrenhit (ºF) Escala Fahrenheit ( F) para Escala Celsius ( C) Escala Celsius ( C) para Escala Fahrenheit ( F) Intervalo de Estudo Gráfico 1: Conversão entre escalas Celsius e Fahrenheit i) Calcule em qual temperatura TF = Tc e verifique o seu resultado com o Gráfico 2 b) -58 [ F] c) -4 [ F] d) 32 [ F] e) -45,56 [ C] f) -28,89 [ C] g) -17,78 [ C] i) TF = 40 [ F]; Tc = 40 [ C]

3 3 Calor Sensível e Latente Exercício 2 Uma barra de aço tem 3 cm de diâmetro a 25ºC. Um anel de latão tem um diâmetro interno de 2,992 cm a 25ºC. Se os dois objetos são mantidos em equilíbrio térmico, a que temperatura a barra se ajusta perfeitamente ao furo? Dados: α(anel de Latão) = C 1 α(aço) = C ºC Exercício 3 Considere que o concreto com o coeficiente de dilatação linear α = 11, C 1. Observamos frequentemente que as estruturas em módulos de concreto apresentam um rejunte móvel que prevê a dilatação térmica da estrutura, quando a temperatura varia. Em uma estrutura varia com lajes de concreto de 10,0[m] de comprimento, qual deve ser a folga mínima entre as lajes para se evitar a tensão por dilatação térmica, se a variação da temperatura ambiental for de 40,0[ C]? ΔL = 4, [m] Exercício 4 Considere um calorímetro, assumindo como ideal, contendo 1,9 [kg] de água à temperatura de 22[ C]. Colocamos no calorímetro um bloco de alumínio de massa 0,25[kg] à temperatura de 299 [K] e ainda um bloco de ferro de massa 480[g] à temperatura de 78[ C] como mostra o esquema da Figura 1: T f = 23,6[ C] c ferro 0,11 cal g Figura 1: Calorímetro ideal

4 4 c aluminio 0,22 cal g c àgua 1,0 cal g Exercício 5 Que quantidade de calor Q é necessário fornecer a 200 g de gelo a -20 ºC para aquecêlo até 0º C? 2 kcal Primeira Lei da Termodinâmica Exercício 6 Uma amostra de gás passa pelo ciclo abca mostrado no diagrama P-V da Figura 1: Figura 1: Diagrama P-V O trabalho líquido realizado é de +1,2 [ J ]. Ao longo da trajetória ab a variação da energia interna é de +3 [ J ], e o valor absoluto do trabalho realizado é 5 [ J ]. Ao longo da trajetória ca a energia transferida para o gás na forma de calor é +2,5 [ J ]. Qual é a energia transferida na forma de calor ao longo: a) Da trajetória ab b) Da trajetória bc a) Q ab = +8,0 [J]

5 5 b) Q bc = 9,3 [J] Exercício 7 Calcular o trabalho τ, o calor Q e a energia interna ΔU envolvidos no processo termodinâmico de um gás ideal monoatômico representado abaixo no plano P-V: Figura 2: Diagrama P-V do processo termodinâmico [3] α β Trabalho τ [atm.l] 0 + 1,96 + 1,49 Calor Q [atm.l] + 1,05 + 4,90 + 1,49 Energia Interna ΔU [atm.l] + 1,05 + 2, *Todas as Unidades dos processos termodinâmicos estão em [atm.l] Ou em unidades de [J]: Trabalho τ [J] Calor Q [J] α β

6 6 Energia Interna ΔU [J] REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1]. HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl (Coaut. de). Fundamentos de física. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: Livros Técnicos e Científicos, v., il. ISBN (broch.). [2]. NUSSENZVEIG, H. Moyses. Curso de física básica. São Paulo, SP: Edgard Blucher, c v. [3]. TELLES, Dirceu D'Alkmin; MONGELLI NETTO, João (org.). Física com aplicação tecnológica. São Paulo: Blucher, nv., il. ISBN (broch.). [4]. FEYNMAN, Richard P. Física em seis lições: fundamentos da física explicados por seu mais brilhante professor. 6. ed. Rio de Janeiro, RJ: Ediouro, p. ISBN (broch.).