3º EE de Física 2 da UFPE - 2018.2

A figura ao lado mostra um ciclo de Stirling, composto por dois processos isotérmicos nas temperaturas , intercalados por dois processos isocóricos nos volumes . Este ciclo descreve a termodinâmica de uma máquina que opera a com de um gás ideal monoatômico. Suponha que , , , onde a base neperiana, e que , por simplicidade.

1. Determine a potência da máquina em quilowatts.
2. Uma máquina de Carnot operando entre os mesmos reservatórios retira de calor do reservatório a em cada ciclo. Quantos joules de trabalho a máquina de Carnot realiza por ciclo?

Um gás ideal diatômico () executa uma expansão na qual seu volume dobra de valor . As moléculas do gás podem girar e oscilar (). Determine o valor de , onde é a variação de entropia do gás na expansão e é a constante universal dos gases, nos seguintes casos:

1. A pressão do gás cai reversivelmente para a metade .
2. O gás se expande livremente, sem absorver calor e sem realizar trabalho.

Um recipiente tem paredes adiabáticas exceto pela base, a qual tem condutividade térmica , espessura e área . O recipiente é preenchido com de água na temperatura de e colocado sobre um reservatório térmico na temperatura , como indica a figura ao lado. Por simplicidade, considere para a água.

1. Após quantos minutos toda água é transformada em gelo?
2. A partir do final da transformação, a temperatura do gelo diminui linearmente com uma taxa de até o equilíbrio. Após 20 minutos, qual é o módulo da temperatura do gelo em ?

Um gás ideal monoatômico () é submetido a um ciclo termodinâmico composto por três processos reversíveis, um isotérmico, outro adiabático e o terceiro isobárico. O ciclo está esquematizado no diagrama da figura abaixo. Suponha que e e que a base neperiana vale , por simplicidade.

1. Determine a variação da energia interna do gás no processo .
2. Se o volume do gás é no ponto , quantos litros ele ocupa no ponto ?

Uma lata de alumínio aberta no topo e com um volume de está inicialmente cheia de leite condensado na temperatura de , em uma geladeira. A lata é cuidadosamente transportada para um forno próximo, cuja temperatura é ajustada para . Após o novo estado de equilíbrio ser atingido, determine:

1. Quantos mililitros do leite foram derramados e
2. Quantos quilojoules de calor foram absorvidos pelo leite.

Dados: O coeficiente volumétrico ,, . AL= Alumínio, LC= Leite Condensado.