Terceira Lista de Exercícios - Física II
1. Suponha que um termômetro de gás a volume constante, colocado na célula do ponto tríplice, marca
p3=5,00x103 Pa (Pa= N/m 2). (a) Sabendo-se que, com o bulbo a temperatura ambiente, a pressão é
5,50x103 Pa, qual o valor dessa temperatura? (b) Qual a pressão do gás no bulbo quando colocado
o
num líquido cuja temperatura é –73,0 C? R:(a) ~300K (b) 3,66x103Pa
2. (a) A temperatura na superfície do Sol é cerca de 6.000 K. Expresse este valor na escala Fahrenheit.
(b) Encontre a temperatura normal do corpo humano, 98,6°F, na escala Celsius. (c) A temperatura
mais baixa registrada nos Estados Unidos foi de -70°F em Rogers Pass, Montana. Expresse este
valor na escala Celsius. (d) Expresse a temperatura ponto de ebulição do oxigênio, -183°C à pressão
normal, na escala Fahrenheit. R: (a)10.340 oF; (b)37oC; (c)-57oC; (d) –297oF
3. Um mastro de bandeira de alumínio tem 33 m de altura. De quanto aumenta seu comprimento, se a
temperatura aumentar 15°C? R: 1,1 cm
4. Um orifício circular numa placa de alumínio tem 2, 725 cm de diâmetro a 0,000°C. Qual o seu
diâmetro a 100,0°C? OBS: Experimentalmente, observa-se que um orifício aumenta seu diâmetro
quando a placa é aquecida como se o orifício ao invés de vazio, fosse preenchido por um material da
própria placa. R: 2,731 cm
o
5. Uma barra mede exatamente 20,05 cm, medidos com uma régua de aço a 20 C. Colocamos a barra
e a régua num forno a 270 oC e, nestas condições medimos a barra com a régua, obtendo 20,11 cm.
Qual foi o coeficiente de dilatação da barra? R: 23x10-6 c-1
6. Ache a variação no volume de uma esfera de alumínio (raio = 10 cm), quando é aquecida de 0 a
100°C. R: 29 cm3
7. De quanto aumenta o volume de um cubo de alumínio de 5,00 cm de aresta, quando aquecido de
10,0 a 60,OO oC? R: 0,432 cm3
8. Temperatura e calor são freqüentemente confundidos, como em “asse isto no forno em calor
moderado”. A partir do exemplo, diferencie esses dois conceitos na forma mais precisa que
conseguir.
9. Um ventilador não esfria o ar que circula, mas o esquenta levemente. Como pode então lhe
refrescar?
10. É possível derreter pedras de gelo esfregando uma contra a outra. Quanto trabalho, em Joules, você
tem de realizar para derreter, por este processo, 1,00 g de gelo? R: 333 j
11. Calcule a quantidade mínima de calor, em joules, necessária para derreter completamente 130 g de
prata, inicialmente a 15,0°C. OBS: A Quantidade de calor será a soma entre o calor necessário para
a prata chegar a temperatura de fusão, mais o calor necessário para fundi-la. R: 42,7 kj
12. Que quantidade de manteiga (6,0 Cal/g = 6.000 cal/g) irá fornecer a energia necessária para um
homem de 160 lb subir o Monte Everest, de 29.000 pés de altura, a partir do nível do mar? R: 250 g
13. Um termômetro de massa de 0,0550 kg e calor específico de 0,837 kj/kgK marca 15 oC. Ele é então
imerso completamente em 0,300 kg de água, chegando até uma temperatura final idêntica á da água.
o
Se o termômetro passou a marcar 44,4 C, qual era a temperatura da água antes dele ser
mergulhado nela? OBS: Para chegar no equilíbrio térmico, o calor que o termômetro recebeu é igual
ao calor que a água perdeu. R: 45,4 0C
14. Calcule o calor específico de um metal a partir dos seguintes dados. Um recipiente feito do metal tem
massa de 3,6 kg e contém 14 kg de água. Uma peça de 1,8 kg deste metal, inicialmente a 180 oC, é
o
colocado dentro da água. O recipiente e a água tinham inicialmente a temperatura de 16 C e a final
o
o
do sistema foi de 18 C. R: 0,1 cal/g C
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o
15. Uma garrafa térmica contém 130 cm de café quente, à temperatura de 80 C. Nela, você põe uma
pedra de gelo de 12,0 g, em seu ponto de fusão, para esfriar o café. Quantos graus o café esfria,
após o gelo ter derretido? Trate o café como se fosse água pura. R: 6,5 oC
16. Um setor de uma industria precisa resfriar 100 latas de suco em uma caixa térmica exatamente a
50C. Cada lata tem 300g de suco e estão inicialmente a 200C. Quantos quilogramas de gelo,
inicialmente a 0 oC, devem ser colocados na caixa térmica para que a temperatura de equilíbrio seja
50C? Desprezar as trocas de calor com a caixa térmica, a capacidade térmica da lata e considerar
que o calor específico do suco seja igual da água. R: ~5,3 kg
17.
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Um fluído se expande à pressão atmosférica constante (101 kPa), de um volume inicial de 0,344 m
para um volume final de 0,424 m 3. (a) Determine o trabalho realizado pelo fluído. (b) Determine o
trabalho realizado pelo fluído, caso se reverta o primeiro processo – isto é, o fluído é comprimido, à
pressão atmosférica, para o seu volume original. (c) se os processos ocorridos em (a) e (b) puderem
ser considerados como adiabáticos, responda o que ocorre com a temperatura em (a) e (b) R: (a) 8,08
kJ (b) –8,08kJ
18. Um gás dentro de uma câmara passa pelo ciclo mostrado na Figura abaixo. Determine o calor total
adicionado ao sistema durante o processo CA, se o calor QAB adicionado ao sistema durante o
processo AB for 20,0 J; nenhum calor for transferido durante o processo BC; e o trabalho total
realizado durante o ciclo for 15,0 J. R: -5J
19. Uma garrafa e uma lata de refrigerante permanecem durante um certo tempo no interior de uma
geladeira. Esse tempo é suficiente para que ambas estejam com a mesma temperatura e em
equilíbrio térmico com o interior da geladeira. Entretanto, ao retirarmos os dois recipientes da
geladeira temos a impressão de que a lata esta mais fria que a garrafa. como você explica este fato?
20. Calcule a taxa a que o calor do corpo é conduzido através de uma roupa de esquiar, em um processo
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estacionário, a partir dos seguintes dados: a área da superfície do corpo é de 1,8 m e a roupa tem
o
1,0 cm de espessura: a temperatura da superfície da pele é 33 C, enquanto a da superfície externa
da roupa é 1,0 oC; a condutividade térmica da roupa é de 0,040 W/mK. R: 230,4 W
21.
Calcule a taxa de condução de calor através das seguintes portas de proteção contra o inverno,
ambas com 2,0 m de altura e 0,75 m de largura e 3,0 mm de espessura. (a) Porta feita de alumínio e
(b) porta feita de madeira. Considere a queda de temperatura 20 oC nos dois casos. R: (a) 2.350 kW (b)
800 W