P2 de Física III da UFF - 2012.2

Três amostras de gás apresentam a mesma temperatura, que é de aproximadamente , e exatamente a mesma massa, .

A amostra é de oxigênio, gás diatômico com massa molar igual a

A amostra é de nitrogênio, gás diatômico com massa molar igual a

A amostra é de neônio, gás monoatômico com massa molar igual a

Ordena as amostras e em ordem crescente de:

Energia cinética média de translação por molécula.

da moléculas.

Energia cinética te transição total das moléculas do gás.

Energia térmica total do gás.

A amostra é colocada em contato térmico com a amostra . Ocorre troca de calor entre as amostras? Se sim, em qual sentido?

Observação: Justifique cada resposta. Trate o termo “molécula” como “átomo”, quando aplicado ao neônio.

Uma onda senoidal monocromática se propaga em um trecho de uma corda em que essa é uniforme. A corda, disposta horizontalmente, apresenta, no entanto, um segundo trecho em que a sua densidade linear é uniforme, mas diferente da inicial. A tensão na corda é a mesma ao longo dela toda. As figuras a seguir representam fotografias da corda no primeiro trecho (superior) e no segundo trecho (inferior).

As figuras foram construídas com escalas verticais distintas e muito exageradas, mas com a mesma escala horizontal. Justifique cada resposta.

A frequência de onda é a mesma nos dois trechos?

O comprimento de onda é o mesmo nos dois trechos?

Qual trecho apresenta densidade linear maior?

Indique na figura a direção e o sentido da velocidade instantânea do ponto material da corda indicado na figura. Indique também um ponto cuja velocidade instantânea seja igual a zero

A figura abaixo apresenta a evolução temporal de um ponto, de uma onda senoidal propagando-se a no sentido positivo.

Qual o comprimento de onda correspondente?

Qual é a constante de fase de onda?

Escreva a equação para os deslocamentos produzidos no meio por essa onda (em função do tempo e do espaço)

Qual das figuras ou abaixo, representa a imagem da onda para o instante

Uma máquina térmica funciona seguindo o ciclo mostrado na figura abaixo. A substância de trabalho é de gás hélio (monoatômico), considerado ideal, o qual atinge uma temperatura máxima de . O processo é isotérmico. A pressão nos estados e vale , e a pressão no estado vale .

Encontre a quantidade de calor que o gás recebe em cada um dos trechos, indicando o seu sinal (positivo quando calor entra e negativo quando sai).

Qual o trabalho total realizado pelo gás no ciclo?

Qual a eficiência dessa máquina?

Suponha que essa máquina opere com uma fonte quente e outra fria. Qual a temperatura mínima, , que deve ter a fonte quente? Qual a temperatura máxima, , que deve ter a fonte fria? Explique.

Qual a razão entre a eficiência dessa máquina e a máxima eficiência possível para uma máquina que opera entre as mesmas temperaturas, e .

Justifique as respostas.

(dica: pode ser útil preencher a tabela abaixo)