3º EE de Física 2 da UFPE - 2017.2

Considere 4 mols de um gás ideal diatômico inicialmente a temperatura T. Primeiramente, o gás é submetido a uma expansão a pressão constante aumentando sua temperatura para 3T. Em seguida, o gás sofre uma expansão adiabática. Sabendo que a variação da energia interna total do gás nos dois processos é de 4RT, qual o trabalho total realizado pelo gás?

a) -RT

b) -4RT

c) RT

d) 6RT

e) 15RT

f) 20RT

g) 24RT

h) 28RT

Dois corpos A e B isolados passam por dois experimentos termodinâmicos. No primeiro experimento, os corpos A e B estão em contato térmico através de um condutor 1 e, no segundo experimento, através de um condutor 2. Nos dois experimentos, inicialmente o corpo A está a uma temperatura e o corpo B está a temperatura ambiente T Q . Nesse processo, os corpos mudam sua temperatura com o passar do tempo até atingir a temperatura de equilíbrio. O gráfico ao lado representa a temperatura do corpo A monitorada no tempo para os dois experimentos. Analise as seguintes afirmações a cerca dos dois condutores utilizados. Assinale V para as verdadeiras e F para as falsas.

[ ] Caso os condutores tenham características geométricas iguais, a condutividade térmica do condutor 2 é maior do que a do condutor 1.

[ ]Considere A a área de contato do condutor com cada um dos corpos e L o comprimento do condutor, que corresponde à distância que separa os corpos A e B. Se os condutores forem feitos do mesmo material, a razão A/L do condutor 2 é menor do que a do condutor 1.

[ ] Se um terceiro condutor com condutividade térmica maior do que a dos condutores 1 e 2 for utilizado, a temperatura de equilíbrio será maior.

[ ] Considerando que os condutores 1 e 2 possuem áreas de contato iguais, um condutor composto formado por eles irá tornar o experimento mais lento. Ou seja, a temperatura de equilíbrio será atingida mais tarde do que nos dois casos representados no gráfico.

[ ] O processo de transferência de calor entre os corpos A e B é irreversível.

Considere os processos termodinâmicos abc, ac e adc ilustrados na figura ao lado. Marque a alternativa correta com respeito à troca de calor realizada pelo gás em cada processo.

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

i)

Um mol de gás ideal monoatômico (= 3R/2) realiza um ciclo termodinâmico reversível, como mostrado na figura ao lado. Note que o processo ab é a única etapa em que o gás absorve calor no ciclo, enquanto que sua pressão varia linearmente durante esta expansão. Nos tempos bc e ca o gás libera calor. Determine:

a) O trabalho total realizado pelo gás no ciclo.

b) A eficiência do ciclo.

c) A variação de entropia do gás no processo bc e justifique porque seu resultado não viola a segunda lei da termodinâmica.

A figura ao lado mostra um bloco de alumínio de massa 1 kg e um bloco de ferro de massa 2 kg. A temperatura do bloco de alumínio é 300 K enquanto a temperatura do bloco de ferro é 500 K. Os blocos estão em uma caixa isolada termicamente e estão separados por uma divisória isolante. Quando removemos a divisória, depois de algum tempo, os blocos atingem a temperatura de equilíbrio. O calor específico do alumínio é = 900 J/kgK e o calor específico do ferro é = 450 J/kgK.

a) Qual a temperatura de equilíbrio?

b) Sem realizar cálculos, responda: A variação de entropia do sistema “bloco de alumínio + bloco de ferro" é positiva, negativa ou nula? Justifique sua resposta.

c) Qual é a variação de entropia do sistema “bloco de alumínio + bloco de ferro"? (sua resposta pode ficar em termos de frações simplificadas)