Curso: Engenharia Civil
Período: 2º período
Disciplina: Física Geral e Experimental II
Data: 16/10/2014
Prof.a: Érica Estanislau Muniz Faustino
ESTUDO DIRIGIDO 1 – 2ª Etapa
Atenção: Os exercícios 1 a 3 considere 273,15
quando for transformar a temperatura.
1- Uma quantidade de um gás ideal a 10,0ºC e à
pressão de 100 kPa ocupa um volume de 2,50 m3.
(a) Quantos moles do gás estão presentes? (b) Se
a pressão for elevada para 300 kPa e a
temperatura para 30,0 ºC, qual o volume que o
gás ocupará? Considere R= 8,31 J/mol.K.
Suponha que não haja perdas. Resposta: (a) 106.
(b) 0,892 m3.
2- Uma quantidade de oxigênio ocupando um
volume de 1000 cm3 a 40,0 ºC e uma pressão de
1,01 x 105 Pa se expande até um volume de 1500
cm3 e pressão de 1,06 x 105 Pa. Encontre (a) o
número de moles de oxigênio no sistema e (b)
sua temperatura final. Considere R= 8,31
J/mol.K. Resposta: (a) 3,88 x 10-2 mol (b) 220ºC.
3- Uma amostra de um gás ideal passa pelo
processo cíclico ilustrado no gráfico P-V da Fig.
21-22. A temperatura do gás no ponto a é 200 K.
(a) Quantos moles do gás existem na amostra?
Quais são (b) a temperatura do gás no ponto b,
(c) a temperatura do gás no ponto c. Considere
R= 8,31 J/mol.K. Resposta: (a) 1,5 mol (b) 1800
K (c) 600 K.
4- Em 1783, explorando seus estudos sobre o
comportamento dos gases, Jacques Charles foi o
primeiro homem a voar com um balão de
hidrogênio. O balão voou a incrível distancia de
24 Km. A relação que melhor expressa a
transformação isobárica e a lei de Charles é: ( V
= volume, p= pressão e T = temperatura).
a)
V
 cons tan te
p
c)
p
 cons tan te
T
e)
b)
d)
V
 cons tan te
T
V
 cons tan te
T2
p.V
 cons tan te
T3
5- Em um resfriamento à pressão constante,
verificou-se que certa quantidade de gás teve seu
volume inicial reduzido à terça parte. Utilizando
a Lei de Charles e Gay-Lussac, faça uma
previsão a respeito da temperatura.
6- Ao nível do mar e sob temperatura de 27ºC,
1 atm, 450 L de gás hélio, puro, preenchem o
espaço interno de um balão. Admitindo-se que a
parede do balão não exerce pressão significativa
sobre o gás, ao se transportar o balão para um
local em que ficará submetido à pressão de 39
kPa e a temperatura de – 13ºC, o volume de gás
hélio armazenado no balão será em litros de?
Dado: considere 1 atm = 105 Pa. Resposta: 1000
L.
7- A quantidade de 2 mols de um gás perfeito se
expande isotermicamente. Sabendo que no estado
inicial o volume era de 8,20 L e a pressão 6 atm,
em que no estado final o volume passou a 24,6 L.
( Dados: R= 0,082 atm.L/mol.K). Determine:
a) a pressão final do gás;
b) a temperatura centígrada que ocorreu a
transformação.
10- O diagrama abaixo (fora de escala) mostra
duas isotérmicas, A e B, de uma mesma massa de
um gás perfeito. Levando-se em conta os dados
do diagrama, determine:
Resposta: (a) 2 atm; (b) 27ºC.
8- No interior de um recipiente de volume
variável são introduzidos n mols de um gás
perfeito a tabela a seguir contém valores medidos
da pressão (p), do volume (V) e da temperatura (t)
dessa amostra de gás perfeito em duas situações
diferentes, denominadas A e B.
pA
VA
tA
n
( atm)
(L)
(°C)
(mols)
16,40
3,0
27
?
pB
(atm)
19,22
VB
(L)
2,5
tB
(°C)
a) a pressão p;
?
b) a temperatura absoluta TB;
c) o volume V.
Usando os dados da tabela e sabendo que a
constante universal dos gases perfeitos vale R =
0,082 atm.L/mol.K, determine os valores de n na
situação A e da temperatura absoluta de B (TB).
Resposta: 2 mols; 292,98 K.
9- Um gás ideal é levado lentamente do estado
inicial A ao estado final C, passando pelo estado
intermediário B, para qual sua temperatura vale
TB = 300 K. A figura representa a variação da
pressão em atm em função do volume em L. Para
esse gás, as temperaturas nos estados inicial (TA)
e final (TC) valem?
Resposta: (a) 4 atm; (b) 1200 K; (c) 32 L.
11- Suponha que dois blocos A e B, ambos de
Zn, tenham massas mA e mB, tais que mA> mB.
a) O calor específico é maior, menor ou igual ao
de B?
b) A capacidade térmica de A é maior, menor ou
igual ao de B?
c) Se A e B sofrerem o mesmo abaixamento de
temperatura, qual deles liberará maior quantidade
de calor?
12- Um bloco de cobre c = 0,093 cal/g.ºC,
possui massa de 200 g, é aquecido de 30°C para
80°C.
a) Qual a quantidade de calor que foi cedida ao
bloco? (resp.: 930 cal )
b) Se fornecermos a este bloco 186 cal de calor,
de quanto elevará a temperatura? (resp.: 10°C )
Resposta: TA: 200 K; TC = 450 K.
13- Determinada massa de uma substância,
inicialmente no estado sólido, encontra-se num
recipiente. Um elemento aquecedor, que lhe
fornece uma potência constante, é ligado no
instante t = 0 e desligado num certo instante. O
gráfico indica T da substancia em função do
tempo.
17- Um quilograma de glicerina com calor
específico 0,6 cal/g.ºC, inicialmente a – 30ºC
recebe 12000 cal de uma fonte. Determine a
temperatura final da glicerina. (resp.: -10°C )
a) Em que intervalo aquecedor foi desligado e
em que intervalo de tempo a substância está
totalmente sólida?
b) Descreva que fenômeno físico está ocorrendo
no trecho BC e que fenômeno físico está
ocorrendo no trecho EF.
14- Considere três fenômenos seguintes:
I – água de um lago congelando.
II – vapor de água condensando no pára brisa de
um automóvel.
III – uma bolinha de naftalina sublimando na
gaveta de um guarda-roupa.
Assinale a opção que indica corretamente se cada
um dos sistemas – água, vapor, naftalina – está
cedendo ou recebendo calor do meio ambiente:
(resp.: a)
a) Cede, cede, recebe.
b) Cede, recebe, recebe.
c) Recebe, cede, cede.
d) Cede, cede, cede.
15- Temos inicialmente 200 g de gelo a – 10°C.
Determine a quantidade de calor que essa massa
de gelo deve receber pra transformar em 200 g de
água liquida a 20°C. Trace um diagrama
temperatura x aquecimento. Dados: cgelo= 0,5
cal/g.ºC, cágua= 1 cal/g.ºC, calor latente de fusão
80 cal/g. (resp.: 21000 cal )
16- Um broche de prata de massa 20 g a 160ºC é
colocado em 28 g de água inicialmente a 30ºC.
Qual a temperatura final de equilíbrio térmico,
admitindo trocas de calor apenas entre a prata e a
água? Dados calor específico da prata = 0,056
cal/g.ºC; calor específico da água = 1,0 cal/g.ºC.
(resp.: 35°C )
18- Um corpo de massa 200 g é constituído por
uma substancia de calor especifico 0,4 cal/g.°C.
Determine:
a. A quantidade de calor que o corpo deve
receber para que sua temperatura varie de 5°C
para 35ºC; (resp.: 2400 cal )
b. Que quantidade de calor dever ceder para que
sua temperatura diminua de 15°C; (resp.: -1200
cal )
c. A capacidade térmica do corpo. (resp.: 80
cal/°C )
19- A temperatura de 100 g de um líquido cujo
calor específico é 0,5 cal/g.ºC sobe de -10°C até
30°C. Em quantos minutos será realizado esse
aquecimento com uma fonte que fornece 50
calorias por minuto? (resp.: 40 min )
20- Calcule o calor específico de um metal a
partir dos seguintes dados: Um recipiente feito do
metal tem massa de 3,6 kg e contem 14 kg de
água. Uma peça de 1,8 Kg deste metal,
inicialmente a 180ºC, é colocada dentro da água.
O recipiente e a água tinham inicialmente a
temperatura de 16ºC e a final do sistema foi
18ºC. (resp.: 0,098 cal/g.ºC )