4ª VI de FÍSICA [2º Bimestre 2007] 2a Série
Aluno nº ______ Nome _____________________________________ Turma:______
Transf. adiabática
A) Certa quantidade de gás ideal ocupa inicialmente volume de 4,0 litros, sob pressão de 2,0 atm e à temperatura de 200 K.
Esse gás sofre uma compressão adiabática, passando a ocupar um volume de 2,0 litros. Sabendo que o expoente de Poisson
desse gás é 5/3: a) calcule a pressão e a temperatura desse gás no final da compressão; b) faça o diagrama PxV (indique as
isotermas). Dado: (2)5/3=3,175.
B) Certa quantidade de gás ideal a 2 atm e ocupando o volume de 3,0 litros, sofre uma compressão adiabática, o que faz
com que a temperatura passe de 300 K para 500 K. Sabendo que o calor molar a pressão constante desse gás é 29,1 J/mol
K, calcule: a) a variação da energia interna desse gás durante a transformação; b) o trabalho realizado pelo gás durante a
transformação.
C) Um gás ideal diatômico (γ = 7/5) expande-se adiabaticamente, desde um estado inicial no qual a pressão é de 1 atm,
volume de 2 litros e temperatura 400 K, até um estado final no qual o volume é 4 litros. Dado: (2)7/5=2,639
a) Faça o gráfico P x V para este gás. Indique no gráfico os valores das pressões (inicial e final), volumes (inicial e final) e
as isotermas b) Determine o trabalho realizado pelo gás.
Transf. Cíclica
D) Determinada porção de um gás ideal monoatômico executa o ciclo indicado no gráfico a seguir. a) Calcule o trabalho
realizado pelo gás em cada ciclo. b) Supondo que o gás realize 10 ciclos por segundo, calcule a potência fornecida por esse
gás. c) Calcule o calor envolvido na transformação de A->C. d) Determine a variação da energia interna no trecho de B>D.
E) Determinada porção de um gás ideal diatômico executa o ciclo indicado no gráfico a seguir. a) Calcule o trabalho
realizado pelo gás em cada ciclo. b) Supondo que o gás realize 20 ciclos por segundo, calcule a potência fornecida por esse
gás. c) Calcule o calor envolvido na transformação de A->C. d) Determine a variação da energia interna no trecho de B>D.
Máquinas Térmicas
F) Uma máquina térmica, funcionando entre as temperaturas de 127 oC (fonte quente) e 27 oC (fonte fria), realiza 240 rpm.
Em cada ciclo ela recebe 1000 J de calor da fonte quente e rejeita 800 J de calor para a fonte fria. Calcule: a) a potência da
máquina; b) o rendimento desta máquina c) o rendimento do ciclo de Carnot correspondente funcionando entre estas
temperaturas.
G) Um gás ideal realiza o ciclo descrito no diagrama a seguir, com frequência de 5 ciclos/s. Em cada ciclo, o gás recebe de
uma fonte térmica 1000 J de calor.
Determine: a) o trabalho realizado pelo gás em cada ciclo; b) o calor rejeitado para a fonte fria em cada ciclo; c) o
rendimento dessa máquina térmica; d) a potência desenvolvida pela máquina.
H) Quando certa máquina a vapor desenvolve uma potência útil de 7 kW, recolhem-se 5 kcal por segundo no seu
condensador, que está a 25 oC. a) Calcular o rendimento da máquina. b) Sabendo-se que esse rendimento é igual a 9/10 do
rendimento térmico máximo, qual é a temperatura da caldeira? (Dar a resposta em oC e adotar 1 cal = 4,2 J)