Material de apoio para Aula ao Vivo
Física
Professor: Rodrigo Trevisano
15/12/2014
Termodinâmica
1. Um pneu de bicicleta é rapidamente inflado com ar até a pressão de 3 atm. No final do
processo, a temperatura do ar no pneu é de 50º C, enquanto a temperatura ambiente é de 20º C.
Considere o volume do pneu constante e o ar nele contido como um gás ideal. Calcule a pressão
do ar no interior do pneu quando o equilíbrio térmico com o meio ambiente for restabelecido.
2. A figura representa uma bomba destinada a encher pneu de bicicleta. A bomba está pronta
para ser utilizada: o pistão encontra-se a 45cm da extremidade inferior do êmbolo e o ar, em seu
interior, está submetido à pressão total de 3,0 lbf/cm2.
A bomba foi conectada a um pneu, cuja pressão interna total é de 15 lbf/cm 2. Considere
isotérmico o processo de compressão do ar no êmbolo e o ar, um gás perfeito.
Para que o ar comece a entrar no pneu, o pistão deverá percorrer, dentro do êmbolo, uma
distância de, aproximadamente:
a) 4,4 × 10-3 cm
b) 15 cm
c) 23 cm
d) 36 cm
e) 45 cm
3. A figura representa, num gráfico pressão x volume, um ciclo de um gás ideal.
a) Calcule o trabalho realizado pelo gás durante este ciclo.
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b) Calcule a razão entre a mais alta e a mais baixa temperatura do gás (em Kelvin) durante este
ciclo.
4. Um gás ideal é comprimido lenta e linearmente a partir do volume inicial V 0, e pressão P0, até o
volume final V0/2, conforme ilustrado no gráfico.
Sabendo que a temperatura final é igual à temperatura inicial, determine em função dos dados do
problema:
a) a pressão final do gás;
b) o calor trocado pelo gás durante o processo.
5. A figura representa num diagrama P x V, dois processo, através dos quais é possível fazer um
gás perfeito evoluir entre dois estados de equilíbrio (i) e (f).
Em qual deles foi maior a quantidade de calor envolvida? Justifique sua resposta.
6. Um gás ideal, inicialmente em um estado de equilíbrio termodinâmico (ponto 1 da figura) a uma
temperatura T, sofre uma expansão isobárica (12), seguida de uma transformação isométrica
(23), até atingir o estado de equilíbrio (ponto 3 da figura) à mesma temperatura inicial T, como
ilustra o diagrama P-V a seguir:
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a) Durante a evolução 123, o gás cedeu ou recebeu calor? Justifique sua resposta.
b) Calcule essa quantidade de calor.
7. O gráfico a seguir representa dois modos de levar uma certa massa de gás ideal de uma
temperatura inicial TA até uma temperatura TC. O primeiro (I) representa uma evolução a pressão
constante, e o segundo (II) uma evolução a volume constante. O trabalho realizado foi igual a 80J.
a) Em qual dos dois processos foi necessário ceder maior quantidade de calor à massa gasosa?
Justifique sua resposta.
b) Determine a quantidade de calor cedida a mais.
8. Um gás ideal realizou um ciclo termodinâmico ABCDA, ilustrado na figura.
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a) Calcule o trabalho total realizado pelo gás no ciclo.
b) Aplicando a 1a Lei da Termodinâmica ao gás no ciclo e adotando a convenção de que o calor
absorvido é positivo e o calor cedido é negativo, investigue a soma do calor trocado nas
diagonais, isto é, QBC+QDA , e conclua se esta soma é maior, igual ou menor que zero. Justifique
sua resposta.
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