2º EE de Física 2 da UFPE - 2015.2

Em uma casa, dois quartos de mesmo tamanho estão ligados por uma porta aberta. As temperaturas dos dois quartos são mantidas em valores diferentes. Qual dos dois quartos contém mais ar? (Considere o ar como um gás ideal.)

a) O quarto onde a pressão é maior.

b) O quarto onde a pressão é menor.

c) O quarto mais quente.

d) O quarto mais frio.

e) Nenhum dos dois, pois as pressões são iguais.

f) Nenhum dos dois, pois os volumes são iguais.

Um gás pode ir do estado ao estado através de dois processos diferentes denotados por “processo1” e “processo 2" na figura ao lado. Compare a variação de energia interna (), o trabalho realizado pelo gás (), o calor recebido pelo gás ( e a variação de entropia () do gás nesses dois processos. Para isso, preencha as lacunas abaixo com uma das quatro opções: (igual); (menor que); (maior que); ou []. Onde o símbolo [] deve ser usado se não houver dados suficientes para fazer uma comparação entre as grandezas em questão nos dois processos.

Um gás ideal passa pelo processo reversível ilustrado na figura ao lado. Diga se as afirmações abaixo são verdadeiras [V] ou falsas [F]. Atenção, nesta questão cada resposta errada anula uma certa. Portanto, se não souber a resposta, é preferível não preencher a lacuna.

[ ] A variação de energia interna do gás após um ciclo foi de .

[ ] A velocidade média das partículas do gás no estado é o dobro da velocidade

média no estado C.

[ ] Não há troca de calor no processo .

[ ] No processo o gás perde de calor.

Um mol de gás ideal formado por moléculas diatômicas (que giram, mas não oscilam) é submetido a um ciclo fechado que passa pelos estados . O ciclo é composto pelas três etapas descritas abaixo.

: Expansão adiabática com trabalho realizado .

: Compressão isotérmica a uma temperatura .

: Aumento de pressão a volume constante até voltar ao estado inicial.

a)Esboce as três etapas do ciclo em um diagrama .

b)Determine a temperatura do sistema no estado (ou seja, imediatamente antes da expansão adiabática). Use

c)Calcule a eficiência de uma máquina térmica operando segundo esse ciclo. [Dica: utilize a relação entre as temperaturas e os volumes final e inicial em um processo adiabático para obter a razão entre os volumes envolvidos no ciclo e use a aproximação .

Marque a alternativa errada.

a) A entropia de um sistema pode variar mesmo se não houver troca de calor. Para isso, basta que ocorra um processo irreversível.

b) Um refrigerador é representado por um ciclo anti-horário no diagrama , ou seja, ele recebe trabalho e perde calor.

c) Se não houver troca de calor, a temperatura do sistema é constante.

d) de água em equilíbrio no estado sólido tem menos entropia que de água em equilíbrio no estado líquido.

e) A máquina de Carnot não consegue converter todo o calor recebido pela fonte quente em trabalho.

Um bloco de gelo de massa inicialmente a está a uma distância de uma fonte de calor mantida a uma temperatura constante onde (ver figura abaixo). Entre o gelo e a fonte de calor, existe uma material cuja condutividade térmica é e cuja área transversal é Considere que o condutor tem baixa capacidade térmica, de forma que podemos desprezar o calor necessário para aquecê-lo. Sendo o calor de fusão da água e o calor específico da água , faça o que é pedido abaixo. Demonstre seus resultados de forma clara e organizada, deixando sua resposta apenas em função dos parâmetros definidos no enunciado (ou seja, não substitua os valores).

a)Ache uma expressão para o tempo necessário para que todo o gelo derreta e se torne água a .

b)Determine quanto tempo leva para que a água a seja aquecida até uma temperatura , onde .[Dica: Note que a diferença de temperatura entre as extremidades do condutor deixará de ser constante. Use e realize uma integral.]

Uma garrafa térmica isolada contém de água a uma temperatura de . Inserimos um cubo de gelo de a para esfriar a água. Qual é a temperatura final da mistura quando ela atinge o equilíbrio térmico?

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

i)

j)

Dados: