3º EE de Física 2 da UFPE - 2017.1

Uma garrafa térmica contém, inicialmente, uma massa de água a uma temperatura de . Então, um cubo de gelo de massa a é introduzido na garrafa térmica. Sabendo que no estado de equilíbrio do gelo foi derretido, faça o que é solicitado abaixo. Suas respostas podem ser deixadas em termos de frações simplificadas.

1. Determine a massa de água
2. Sem fazer contas, discuta quais devem ser os sinais esperados para as variações de entropia do gelo, da água e do sistema total (água + gelo). Ou seja, diga se cada uma dessas variações deve ser positiva, negativa ou nula. Explique suas respostas
3. Calcule a variação de entropia do gelo e da água

Dados:

Caixas isoladas termicamente e divididas em duas partições possuem partículas distribuídas entre as duas partições, como mostrado nas figuras abaixo. Qual das configurações tem maior entropia?

Uma amostra de uma substância na sua fase líquida com calor específico , e uma amostra da mesma substância na sua fase sólida, com calor específico , são colocadas em um recipiente termicamente isolado e se espera até que entrem em equilíbrio térmico. Considere que as amostras possuem a mesma massa. Sabendo que o gráfico abaixo ilustra a temperatura das amostras em função do tempo , assinale a alternativa correta.

1. e a amostra sólida derrete completamente.
2. e a temperatura de equilíbrio está acima da temperatura de congelamento
3. e a amostra líquida solidifica parcialmente
4. e esse gráfico é impossível de acontecer fisicamente
5. e a temperatura de equilíbrio está abaixo da temperatura de congelamento
6. e a temperatura de equilíbrio é maior do que a de evaporação
7. e, no equilíbrio, observa-se a substância tanto na sua fase sólida como na sua fase líquida

Um sistema termodinâmico pode ir do estado para o estado através de três processos reversíveis distintos, conforme ilustrado no diagrama abaixo. Sendo , e os calores recebidos pelo sistema nos processos , e respectivamente e , e as respectivas variações de energia interna, marque a alternativa correta.

Dois mols de um gás ideal são levados do estado para o estado , conforme ilustrado ao lado. Desprezando efeitos de vibração das moléculas, assinale a alternativa que pode corresponder ao tipo de gás utilizado e ao processo ilustrado.

1. Monoatômico e Isotérmico
2. Diatômico e Isotérmico
3. Poliatômico e Isotérmico
4. Monoatômico e Adiabático
5. Diatômico e Adiabático
6. Poliatômico e Adiabático
7. Monoatômico e Isobárico
8. Diatômico e Isobárico
9. Poliatômico e Isobárico

A figura abaixo mostra um ciclo ao qual uma porção de gás ideal monoatômico é submetida. O ciclo é composto por três etapas: um processo onde a pressão varia linearmente com o volume (), um processo isocórico () e um processo isobárico ().

Escrevendo todas as suas respostas apenas em termos de e , faça o que é pedido abaixo.

1. Determine o trabalho realizado e o calor recebido pelo gás em cada uma das três etapas
2. Qual é a eficiência da máquina que opera com o ciclo da figura acima? Se uma máquina de Carnot operasse entre a máxima e mínima temperatura do ciclo da figura acima, qual seria a eficiência da máquina de Carnot?