P2 de Física 2 da UFRJ - 2013.1

Considere as três afirmativas abaixo, a respeito de um gás IDEAL:

1. A energia interna de um gás ideal depende diretamente de seu volume
2. O calor específico à pressão constante de um gás ideal é sempre menor que à volume constante.
3. O calor específico a volume constante de um gás ideal é função apenas da temperatura.

Marque a alternativa que indica as afirmativas CORRETAS:

1. I
2. II
3. III
4. I e II
5. I e III
6. II e III
7. Todas estão corretas.
8. Nenhuma está correta.

Considere as três afirmativas abaixo, a respeito de processos IRREVERSÍVEIS sofridos por um sistema:

1. Em geral, não podemos dizer nada sobre o trabalho sofrido pelo sistema.
2. A entropia de pelo menos uma parte do sistema necessariamente aumentará.
3. Se este processo também for adiabático, a variação de entropia será zero.

Marque a alternativa que indica as afirmativas CORRETAS:

1. I
2. II
3. III
4. I e II
5. I e III
6. II e III
7. Todas estão corretas.
8. Nenhuma está correta

O gráfico abaixo mostra a distribuição de velocidades de Maxwell para moléculas de oxigênio a duas temperaturas diferentes ().

Considere as seguintes afirmações:

1. Quanto maior a velocidade mais provável, maior a temperatura.
2. A razão entre a maior e a menor temperatura é da ordem de 4.
3. As duas distribuições possuem o mesmo número de moléculas entre e
4. A curva mais alta corresponde à maior temperatura.

Qual (quais) das afirmações acima é (são) CORRETA(S)?:

1. Somente
2. Somente
3. Somente
4. Somente
5. Somente
6. Somente

Um sistema termodinâmico realiza o processo cíclico indicado na figura. O ciclo é constituído por duas curvas fechadas, a malha I e a malha II. Marque a alternativa que indica CORRETAMENTE o sinal do trabalho realizado PELO sistema na malha I, na malha II e no ciclo completo, RESPECTIVAMENTE.

1. Positivo, negativo e Positivo.
2. Negativo, positivo e negativo.
3. Positivo, negativo e negativo.
4. Negativo, positivo e positivo.
5. Positivo, negativo e zero.
6. Negativo, positivo e zero.

A diferença entre as capacidades térmicas molares a pressão e volume constante , respectivamente, é maior para que tipo de gás?

1. Monoatômico.
2. Diatômico sem vibração.
3. Diatômico com vibração.
4. Poliatômico.
5. O valor é o mesmo para todos os casos anteriores.

Um mol de um gás ideal, contido em um recipiente munido de um pistão móvel, inicialmente a uma temperatura , sofre uma expansão isotérmica na qual o seu volume aumenta em 50%. Em seguida sofre uma contração isobárica na qual ele retorna a seu volume inicial. Finalmente, ele é aquecido num processo isocórico para voltar à temperatura inicial. Marque a alternativa que melhor representa o diagrama P-V associado.

a)

b)

c)

d)

e)

Qual dos valores abaixo está mais próximo do livre caminho médio de uma molécula de um gás rarefeito de nitrogênio a pressão de e a temperatura ambiente? Sabe-se que na pressão atmosférica e na temperatura ambiente, o livre caminho médio dessa molécula é aproximadamente.

Dados:

Seja o ciclo abaixo, realizado por n moles de um gás ideal, no plano . Considere conhecidas as temperaturas e e a diferença de entropia

1. Calcule o calor transferido em cada etapa ( em função de , , indicando se este foi absorvido pelo sistema ou cedido pelo mesmo.
2. Calcule a diferença de energia interna em cada etapa ( em função de , onde é a capacidade térmica molar a volume constante do gás.
3. Calcule o trabalho total do ciclo, em função de , indicando claramente se este foi realizado pelo sistema ou sobre ele.
4. Este ciclo representa uma máquina ou um refrigerador? Justifique. Se você achar que representa uma máquina, calcule a sua eficiência térmica Se você achar que é um refrigerador, calcule o coeficiente de desempenho

Uma pedra de massa cujo calor específico é encontra-se inicialmente a uma temperatura . A pedra é colocada dentro de um calorímetro (de paredes adiabáticas e fixas) com capacidade térmica contendo uma quantidade de água de massa cujo calor específico é . A água e o calorímetro encontram-se inicialmente à temperatura tal que

. Após algum tempo, a pedra, a água e o calorímetro atingem o equilíbrio termodinâmico numa temperatura .Despreze as variações de e com a temperatura.

1. Calcule o calor RECEBIDO por cada um dos 3 corpos.
2. Determine como função de , , , , , e .
3. Calcule a variação de entropia para cada um dos 3 corpos, DESCREVENDO OS PROCESSOS TERMODINÂMICOS ENVOLVIDOS NOS CÁLCULOS. Calcule a variação de entropia do sistema isolado formado por pedra+calorímetro+água. Esta variação de entropia deve ser maior, menor ou igual a zero? JUSTIFIQUE.