1. (Exercı́cio 39 - Cap. 23 - Fı́sica 2 Resnick, Halliday e Krane - 5a Edição)
Um recipiente contém uma mistura de três gases inertes: n1 moles do primeiro gás com
calor especı́fico molar a volume constante C1 , e assim por diante. Determine o calor
especı́fico molar a volume constante da mistura, em termos dos calores especı́ficos molares
2 C2 +n3 C3
e quantidades dos três gases separados. (Resp: n1 Cn1 +n
)
1 +n2 +n3
2. (Problema 8 - Cap. 23 - Fı́sica 2 Resnick, Halliday e Krane - 5a Edição)
Um calorı́metro de fluxo é utilizado para medir o calor especı́fico de um lı́quido. Calor é
adicionado, com uma taxa conhecida, ao lı́quido à medida que ele passa pelo calorı́metro
através de um escoamento com uma taxa conhecida. Então a medida da diferença de
temperatura resultante entre os pontos de entrada e de saı́da do escoamento permite
calcular o calor especı́fico do lı́quido. Um lı́quido de massa especı́fica igual a 0,85 g/cm3
escoa através do calorı́metro com uma taxa de 8,3 cm3/s. O calor é adicionado através de
um aquecedor elétrico de bobina de 250 W e estabelece-se uma diferença de temperatura
de 15◦ C em condições de regime permanente (estacionário) entre os pontos de entrada e
saı́da do lı́quido. Determine o calor especı́fico do lı́quido. (Resp: 2, 4 × 103 J/kgK)
3. (Problema 18 - Cap. 23 - Fı́sica 2 Resnick, Halliday e Krane - 5a Edição)
Um cilindro contendo gás é fechado por um êmbolo móvel. O cilindro é imerso em uma
mistura de gelo e água. O êmbolo é rapidamente empurrado para baixo, da posição 1
para a posição 2. O êmbolo é mantido na posição 2 até que o gás esteja de novo a 0 ◦ C
e, então, é vagarosamente levado de volta até a posição 1. Se 122 g de gelo são derretidos
durante o ciclo, quanto trabalho foi realizado sobre o gás? (Resp: 4, 06 × 104 J)
4. (Problema 20 - Cap. 23 - Fı́sica 2 Resnick, Halliday e Krane - 5a Edição)
Um cilindro tem um êmbolo de metal de 2,0 kg bem ajustado cuja área transversal é
de 2,0 cm2 . O cilindro contém água e vapor à temperatura constante. Observa-se que o
êmbolo desce vagarosamente a uma taxa de 0,30 cm/s devido ao fluxo de calor para fora
do cilindro através de suas paredes. Enquanto isso ocorre, algum vapor se condensa na
câmara. A massa especı́fica do vapor dentro da câmara é de 6, 0 × 10−4 g/cm3 e a pressão
atmosférica é de 1,0 atm. O calor de vaporização da água é 540cal/g.
a) Calcule a taxa de condensação de vapor (em g/s). (Resp: 3, 6 × 10−4 g/s)
b) Com que taxa o calor está deixando a câmara? (Resp: 0, 19cal/s)
c) Calcule a taxa de variação da energia interna do vapor mais água dentro da câmara?
(Resp: −0, 18cal/s)
5. (Problema 1 - Cap. 24 - Fı́sica 2 Resnick, Halliday e Krane - 5a Edição)
Em temperaturaas muito baixas, o calor especı́fico molar de vários sólidos é (aproximadamente) proporcional a T 3 ; isto é, CV = AT 3 , onde A depende da substância particular.
Para o alumı́nio, A = 3, 15 × 10−5 J/molK4 . Determine a variação de entropia de um mol
de alumı́nio quando a sua temperatura varia de 5 a 10 K. (Resp: 9, 187 × 10−3 J/K)
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6. Uma massa m = 1 kg de água é retirada de um congelador à temperatura T1 = 0o C
na forma de gelo e aquecida num reservatório térmico à temperatura T2 = 100o C até
converter-se totalmente em vapor. Considere como sistema a massa de água. Sabendo-se
que o calor especı́fico da água é de ca = 1 cal/gK, o calor latente de fusão do gelo é de
Lf = 80 cal/g e o calor latente de vaporização da água é de Lv = 539 cal/g, determine
(considere o sistema + reservatório isolado da vizinhança):
a) o calor recebido pelo sistema; (Resp: Q = 719 kcal)
b) a variação da entropia do sistema para cada um dos processos ocorridos; (Resp:
∆S1 = 293cal/K, ∆S2 = 312cal/K, ∆S3 = 1445cal/K)
c) a variação da entropia do reservatório. (Resp: ∆Sres = −1927cal/K)
d) Este processo é reversı́vel ou irreversı́vel?
7. Dois moles de um gás ideal diatômico (cV = 5R/2, cP = 7R/2) realizam um ciclo indicado
no diagrama pV abaixo. Neste ciclo, os processos 1, 2 e 3 são representados por segmentos
de reta. Para cada um dos 3 processos, calcule em função de p0 , V0 e R:
(a) o trabalho realizado pelo gás;
(b) a variação de energia interna do gás;
(c) o calor recebido pelo gás;
(d) o rendimento de um motor funcionando segundo este
ciclo? (Resp: 8/67)
OBS: Cuidado com a análise da troca de calor no trecho BC!!!
8. Um gás ideal com expoente adiabático γ sofre um processo em que a pressão é dada por
p = p0 − αV , onde p0 e α são constantes positivas e V é o volume. Para qual valor de
γp0
volume a entropia do gás é máxima? (Resp: α(γ+1)
)
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