Exercícios Mais Acessados UTFPR - Young Freedman Vol 2 - 12°ed de Física 2 da UTFPR - Termodinâmica

(Capítulo 19.Exercícios – Ex. 26) Quando uma quantidade de gás monoatômico ideal se expande a uma pressão constante de , o volume do gás aumenta de para . Qual é a variação da energia interna do gás?

(Cap 19 – Ex 38) Um cilindro contém o,q00 mol de um gás ideal monoatômico. No estado inicial, o gás está sob pressão de e ocupa um volume igual a . a) Calcule a temperatura inicial do gás em kelvins. b) O gás sofre uma expansão, atingindo o dobro de seu volume inicial. Ache a temperatura final do gás (em kelvins) e a pressão do gás sabendo que a expansão é i) isotérmica; ii) isobárica; adiabética.

(Capítulo 19.Exercícios – Ex. 33) Um gás ideal monoatômico com uma pressão inicial de e um volume inicial de , sofre uma compressão adiabática até um volume igual a . a) Qual é a pressão final? b) Qual é o trablho realizado pelo gás nesse processo? c) Qual é a razão entre a temperatura final e a temperatura inicial do gás? O gás é aquecido ou resfriado nesse processo de compressão?

(Capítulo 19.Exercícios – Ex. 19) Ebulição da água sob pressão elevada. Quando a água entra em ebulição sob a pressão de 2,0 atm, o calor de vaporização é , e o ponto de ebulição é . A essa pressão, 1,0 kg de água possui volume igual a , e 1,0 kg de vapor d’água possui volume igual a . a) Calcule o trabalho realizado quando se forma 1,0 kg de vapor d’água nessa temperatura. b) Calcule a variação da energia interna da água.

(Cap 19 – Ex 35) Dois moles de monóxido de carbono (CO) estão a uma pressão inicial de 1,2 atm e a um volume inicial de 30 L. O gás é então comprimido adiabaticamente a desse volume. Suponha que o gás possa ser considerado ideal. Qual é a variação da energia interna do gás? A energia interna aumenta ou diminui? A temperatura do gás aumenta ou diminui durante esse processo? Explique.

(Capítulo 19.Exercícios – Ex. 9) Um gás no interior de um cilindro se expande de um volume igual a 0,110 até um volume igual a . O calor flui para dentro do sistema com uma taxa suficiente para manter a pressão constante e igual a durante a expansão. O calor total fornecido ao sistema é igual a . a) Calcule o trabalho realizado pelo gás. b) Calcule a variação da energia interna do gás. c) O resultado depende ou não do gás ser ideal? Justifique sua resposta.

Dois moles de um gás ideal são aquecidos sob pressão constante de até . a) Desenhe um diagrama para esse processo. b) Calcule o trabalho realizado pelo gás.

(Capítulo 19.Exercícios – Ex. 10) Cinco moles de um gás ideal monoatômico com uma temperatura inicial de se expandem e, nesse processo, absorvem 1200 J de calor e realizam 2100 J de trabalho. Qual é a temperatura final do gás?

(Capítulo 19.Exercícios – Ex. 30) O gás propano se comporta como um gás ideal com . Determie o calor especifico molar a volume constante e o calor especifico molar à pressão constante.

Enquanto 0,305 mol de um gás ideal passam por uma compressão isotérmica a , de trabalho é realizado sobre ele pelo meio ambiente. a) Se a pressão final é , qual é a pressão inicial? (b) Desenhe um diagrama do processo.

(Capítulo 19.Exercícios – Ex. 22) Um cilindro contém de hélio a uma temperatura . a) Qual é o calor necessário para aumentar a temperatura para enquanto o volume permanece constante? Faça um diagrama para esse processo. b) Se, em vez de manter o volume constante, a pressão do hélio fosse mantida constante, qual seria o calor necessário para aumentar a temperatura de para ? Faça um diagrama para esse processo. c) Qual é o fator responsável pela diferença obtida nos itens (a) e (b)? Em qual dos dois casos o calor é maior? O que ocorre com o calor adicional? d) Caso o sistema fosse um gás ideal, qual seria a variação de energia interna do item (a)? E da parte (b)? Como você compara as duas respostas? Por quê?

(Capítulo 19.Exercícios – Ex. 6) Um gás passa por dois processos. No primeiro, o volume permanece constante a e a pressão cresce de até . O segundo processo é uma compressão até o volume sob pressão constante de . a) Desenhe um diagrama mostrando esses dois processos. b) Calcule o trabalho total realizado pelo gás nos dois processos.

(Capítulo 19.Exercícios – Ex. 21) Um cilindro contém do gás dióxido de carbono () à temperatura de . O cilindro possui um pistão sem atrito, que mantém sobre o gás uma pressão constante igual a . O gás é aquecido e sua temperatura aumenta para . Suponha que o possa ser considerado um gás ideal. a) Desenhe um diagrama para esse processo. b) Qual é o trabalho realizado pelo gás nesse processo? c) Sobre o que esse trabalho é realizado? d) Qual é a variação de energia interna do gás? e) Qual é o calor fornecido ao gás? f) Qual seria o trabalho realizado se a pressão fosse igual a ?

(Capítulo 19.Exercícios – Ex. 15) Um gás ideal evolui do estado para o estado no diagrama mostrado na Figura 19.22. Durante esse processo, 400 J de calor são fornecidos, e a pressão dobra. a) Quanto trabalho é realizado pelo gás, ou sobre ele? Explique. b) Compare a temperatura do gás em com a sua temperatura em . Seja especifico. c) Compare a energia interna do gás com com a energia interna em . Novamente, seja específico, e explique.

(Cap 20 – Ex 13) Uma máquina de Carnot cujo reservatório quente está a uma temperatura de absorve de calor nessa temperatura em cada ciclo e fornece para o reservatório frio. a) Qual é o trabalho produzido pela máquina durante cada ciclo? b) Qual é a temperatura da fonte fria? c) Qual é a eficiência térmica do ciclo?

(Cap 20 – Ex 21) Uma máquina térmica de Carnot possui uma eficiência térmica igual a , e a temperatura de seu reservatório quente é . Se de calor forem rejeitados para o reservatório frio em um ciclo, quanto trabalho a máquina realiza durante um ciclo?

(Cap 20 – Ex 1) Um motor Diesel produz de trabalho mecânico e rejeita de calor em cada ciclo. a) Qual deve ser a quantidade de calor a ser fornecida para a máquina em cada ciclo? b) Qual é a eficiência térmica da máquina?

(Cap 20 – Ex 30) Qual é a variação de entropia de do gás hélio no seu ponto de ebulição normal quando todo ele condensa isotermicamente em de hélio líquido? (Sugestão: ver a Tabela 17.4 na seção 17.6.)

(Cap 20 – Ex 5) Certa usina termelétrica alimentada por reação nuclear produz uma potência mecânica (usada para operar um gerador elétrico igual a . Sua taxa de absorção de calor do reator é igual a . a) Qual é a eficiência térmica? b) Com que taxa o calor é rejeitado?

(Cap 20 – Ex 18) Um dispositivo de Carnot extrai de calor de um corpo a . Que trabalho é realizado quando o dispositivo rejeita calor para o ambiente a uma temperatura de a) ; b) ; c) ?

(Cap 20 – Ex 3) Um motor a gasolina consome de calor e realiza de trabalho em cada ciclo. O calor é obtido pela queima de gasolina com calor de combustão igual a . a) Qual é a eficiência térmica? b) Qual é a quantidade de calor rejeitada em cada ciclo? c) Qual é a massa de combustível queimado em cada ciclo? d) Se o motor gira com ciclos por segundo, qual é a potencia fornecida pelo motor em quilowatts?

(Cap 20 – Ex 12) Um freezer possui coeficiente de desempenho igual a . O freezer deve converter de água a em de gelo a em uma hora. a) Que quantidade de calor deve ser removida da água a para convertê-la em gelo a ? b) Qual é a energia elétrica consumida pelo freezer durante uma hora? c) Qual é a quantidade de calor rejeitado para a sala na qual o freezer está localizado?

(Cap 19 – Prob 46) Três moles de gas argônio (considerado um gas ideal) originalmente a uma pressão de e a um volume de são aquecidos e expandidos sob pressão constante até um volume de , depois aquecidos a volume constante ate que a pressão atinja , aseguir resfriados e comprimidos à pressão constante até que o volume volte a ser e, finalmente, resfriados a volume constante até que a pressão volte ao valor original de . a) Desenha o diagrama desse ciclo. b) Calcule o trabalho total realizado pelo gas ou sobre o gas durante o ciclo. c) Calcule o calor total trocado com o meio ambiente. O gás ganha ou perde calor, no final das contas?

(Cap 19 – Prob 45) Um volume de ar (considerado um gás ideal) é primeiro resfriado sem variação de volume, e depois expandido sem variação de pressão, como mostra o caminho na Figura 19.30. a) Compare a temperatura final do gás com a sua temperatura inicial. b) Quanto calor o ar troca com seu meio ambiente durante o processo ? O ar absorve calor ou libera calor durante esse processo? Explique. c) Se, em vez disso, o ar se expandisse do estado ao estado pelo caminho mostrado em linha reta, quanto calor ele trocaria com seu meio ambiente?

(Cap 19 – Prob 41) Uma quantidade de ar vai do estado para o estado ao longo de uma linha reta no diagrama na figura abaixo.

1. Nesse processo, a temperatura do gás aumenta, diminui, ou permanece constante? Explique.
2. Se , , e , qual é o trabalho realizado pelo gás nesse processo? Suponha que o gás possa ser tratado como um gás ideal.

(Cap 20 – Ex 23) Você projeta uma máquina que absorve de calor a com cada ciclo e rejeita calor a uma temperatura de . A máquina completa ciclos em 1 minuto. qual é o máximo rendimento de potência teórico da sua máquina, em cavalos-vapor?

(Cap 20 – Ex 31) a) calcule a variação de entropia quando de água a é vaporizado e convertido em vapor d’água a . (Ver a Tabela 17.4.) b) Compare sua resposta com a variação de entropia quando de gelo funde-se a , calculada no Exemplo 20.5 (Seção 20.7). A variação de entropia é maior ou menor do que a variação de entropia na liquefação? Interprete sua resposta, usando a ideai de que a entropia esta associada ao grau de desordem de um sistema.

(Cap 20 – Prob 37) Você projeta uma máquina de Carnot que funciona entre as temperaturas de 500 K e 400 K e realiza 2000 J de trabalho em cada ciclo. a) Calcule a eficiência de sua máquina. b)Calcule a quantidade de calor descartada durante a compreesão isotérmica a 400 K. c) Desenhe as isotérmicas de 500 K e 400 K em um diagrama (sem fazer cálculos); depois esboce o ciclo de Carnot seguindo por sua máquina. d) No mesmo diagrama desenhe a isotérmica de 300 K; depois desenhe, com uma cor diferente, se possível, o ciclo de Carnot começando novamente no mesmo ponto da isoterma de 500 K, mas funcionando em um ciclo entre as isotermas de 500 K e 300 K. e) Compare as áres dentro das cruvas (o trabalho total realizado) nos dois ciclos. Note que a mesma quanidade de calor é extraída do reservatório quente em ambos os casos. Você consegue explicar porque menos calor é ‘perdido’ durante a compressão isotérmica a 300 K em relação à compressão a 400 K?

(Cap 19 – Prob 40) A Figura 19.25 mostra o diagrama de uma expansão isotérmica de 1,50 mol de um gás ideal, a uma temperatura de . a) Qual é a variação da energia interna do gás? Explique. b) Calcule o trabalho realizado pelo gás ou sobre o gás, e o calor absorvido (ou liberado) pelo gás durante a expansão.

(Cap 19 – Prob 49) Começando com de gás (suposto ideal) em um cilindro a e a , um químico aquece o gás primeiro a volume constante, fornecendo de calor, depois continua aquecendo e permite que o gás se expanda sob pressão constante até o dobro do volume origina. a) Calcule a temperatura final do gás. b) Calcule a quantidade de trabalho realizada pelo gás. c) Calcule a quantidade de calor fornecido ao gás enquanto ele se expandia. d) Calcule a variação de energia interna do gás em todo o processo.

(Cap 20 – Prob 46) Calcule a eficiência térmica da máquina que usa moles de um gas ideal diatômico e executa o ciclo mostrado na Figura 20.27.

(Cap 19 – Prob 42) Meio mol de um gás ideal vai do estado ao estado , como mostra a figura .

1. Calcule a temperatura final do gás.
2. Calcule o trabalho realizado sobre o gás ou pelo gás enquanto passa do estado ao estado .
3. O calor deixa o sistema ou entra no sistema durante esse processo? Que quantidade de calor? Explique.

(Cap 20 – Prob 49) Um gás monoatomico ideal executa o ciclo da Figura 20.29 no sentido indicado na figura. O caminho do processo é uma linda reta no diagrama . a) Calcule e em cada processo: , e . b) Quais são os volume de e em um ciclo completo? c) Qual é a eficiencia do ciclo?

(Cap 20 – Prob 41) Você constrói uma máquina térmica que requer de um gás ideal diatômico em todo o ciclo mostrado na figura 20.25. a) Mostre que o segmento é uma compressão isotérmica. b) Durant qual(is) segmento(s) do ciclo o calor é absorvido pelo gás? Durante qual(is) segmento(s) o calor é rejeitado? Como você sabe disso? c) Calcule a temperatura nos pontos , e . d) Calcule o calor total trocado com o meio ambiente e o trabalho realizado pela máquina em um ciclo. Calcule a eficiência térmica da máquina.