F 228 – 1s2010 – Lista 9
1) Uma determinada máquina térmica fornece uma potência útil de 5,00 kW e tem um
rendimento de 25,0%. A máquina rejeita 8000 J de calor em cada ciclo. Encontre
a) o calor absorvido em cada ciclo e
b) o tempo para cada ciclo.
2) Um gás ideal com γ = 5/3 sofre uma expansão isotérmica em que seu volume aumenta
de 50%, seguida de uma contração isobárica até o volume inicial e de aquecimento, a
volume constante, até a temperatura inicial.
a) Calcule o rendimento deste ciclo.
b) Compare o resultado com o rendimento de um ciclo de Carnot que opere entre as
mesmas temperaturas extremas.
3) Um gás ideal realiza um ciclo de Carnot. A expansão isotérmica ocorre a 250 °C e a
compressão isotérmica ocorre a 50,0 °C. O gás absorve 1200 J de calor do reservatório
quente durante a expansão isotérmica. Encontre
a) o calor rejeitado para o reservatório frio em cada ciclo e
b) o trabalho líquido feito pelo gás em cada ciclo.
4) Que variação da entropia ocorre quando um cubo de gelo de 27,0 g a -12 °C é
transformado, a pressão constante, em vapor a 115 °C?
Dados: CV = 27 J/mol.K (calor específicomolar a volume constante da água no estado gasoso);
LF = 6,01 kJ/mol (calor de fusão da água) e LV = 40,7 kJ/mol (calor de vaporização da água).
5) Um carro de 1500 kg está se deslocando a 20,0 m/s. O motorista freia até parar. Os
freios esfriam até a temperatura do ar circuvizinho, que é quase constante a 20,0 °C.
Qual é a variação total na entropia?
6) Um mol de um gás monoatômico ideal, inicialmente à pressão de 1,00 atm e com um
volume de 0,025 m3, é aquecido até um estado final com uma pressão de 2,00 atm e um
volume de 0,040 m3. Determine a variação da entropia do gás neste processo.
7) Dois litros de ar (γ = 1,4), nas condições normais de temperatura e pressão, sofrem uma
expansão isobárica até um volume 50% maior, seguida de um resfriamento a volume
constante até baixar a pressão a 0,75 atm. De quanto varia a entropia deste sistema?
Considere que o ar seja um gás ideal.
8) Uma das máquinas mais eficientes já construída opera entre 430 °C e 1870 °C.
a) Qual é o seu rendimento teórico máximo?
b) O rendimento real da máquina é de 42,0%. Quanta potência útil o motor produz se
absorver 1,40 x 105 J de calor a cada segundo de seu reservatório quente?
9) Uma chaleira contém um litro de água em ebulição. Despeja-se toda a água numa
piscina, que está à temperatura ambiente de 20 °C.
a) De quanto variou a entropia da água na chaleira?
b) De quanto variou a entropia do universo?