1 FÍSICA BÁSICA II 1º SEMESTRE DE 2015 Professor: Anderson H.R.Ferreira 3º LISTA DE EXERCÍCIOS Instruções: Tenha sempre em mãos uma Calculadora Científica, pois a mesma será utilizada exaustivamente no curso de FÍSICA BÁSICA II. Logo no início do curso será feita uma revisão de algumas operações imprescindíveis com o uso da calculadora. UNIDADE III – Teoria Cinética dos Gases Exercício 1 𝑔 O ouro tem uma massa molar de 197 [𝑚𝑜𝑙]. a) Quantos mols de ouro existem em uma amostra de 2,50[𝑔] de ouro puro ? b) Quantos átomos existem na amostra? Resp: a) 0,0127[𝑚𝑜𝑙]. b) 𝑁 = 7,64 × 1021 [á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠] Exercício 2 Determine a massa em quilogramas de 7,50 × 1024 [á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠] de arsênico, que 𝑔 possui uma massa de molar de 74,9 [𝑚𝑜𝑙]. Resp: 0,933[𝑘𝑔]. Unidade III – Termodinâmica Mód.II 2 Exercício 3 Sabendo-se que um gás ideal possui um volume de 1,00[𝑐𝑚3 ] e uma pressão de 100[𝑃𝑎] a uma temperatura de 220 [𝐾]. Calcule: a) O número de mols b) O número de moléculas Resp: a) 5,47 × 10−8 [𝑚𝑜𝑙]. b) 𝑁 = 3,29 × 1016 [𝑚𝑜𝑙é𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠] Exercício 4 Uma certa quantidade de um gás ideal a 10,0 [ºC] e 100 [kPa] ocupa um volume de 2,50 [m3]. Baseado nessas informações determine: a) Quantos mols do gás estão presentes? b) Se a pressão é aumentada para 300 [kPa] e a Temperatura é aumentada para 30,0 [ºC], que volume o gás passará a ocupar? Suponha que não há vazamentos Resp: a) 106 [mol] b) 0,892 [m3] Exercício 5 O ar que inicialmente ocupa 0,240 [m3] à pressão manométrica de 103,0 [kPa] se expande isotermicamente para uma pressão de 101,3 [kPa] e em seguida é resfriado à pressão constante até atingir o volume inicial. Calcule o trabalho realizado pelo ar. (Pressão manométrica é a diferença entre a pressão real e a pressão atmosférica). Resp: W = 9.55 [kJ] Exercício 6 O volume de um gás ideal é reduzido adiabaticamente de 200 [L] para 74,3 [L]. A pressão e a Temperatura iniciais são 1,00 [atm] e 300 [K]. A pressão final é 4 [atm]. a) O gás é monoatômico, diatômico ou poliatômico? b) Qual é a Temperatura final? c) Quantos mols existem no gás? Unidade III – Termodinâmica Mód.II 3 Resp: a) diatômico b) Tf = 445.80 [K] c) n = 8.103 [mols] Exercício 7 Um certo gás ocupa um volume de 4,3[𝐿] a uma pressão de 1,2[𝑎𝑡𝑚] e a uma temperatura de 310[𝐾]. Ele é comprimido adiabaticamente para um volume de 0,76[𝐿]. Determine : a) A pressão final 𝑝𝑓 [𝑎𝑡𝑚] b) A temperatura final 𝑇𝑓 [𝐾] supondo que o gás é ideal e que 𝛾 = 1,4 Resp: a) 𝑝𝑓 = 14[𝑎𝑡𝑚]. b) 𝑇 = 6,2 × 102 [𝐾] Exercício 8 A seguinte figura abaixo: Mostra um ciclo reversível a que é submetido 1,00 [mol] de um gás monoatômico ideal. O volume 𝑉𝑐 = 8,00 𝑉𝑏 . O processo bc é adiabático com 𝑝𝑏 = 10,00 [𝑎𝑡𝑚] e 𝑉𝑏 = 1,00 × 10−3 𝑚3 . Para o ciclo, determine: a) A energia fornecida ao gás em forma de calor b) A energia liberada pelo gás em forma de calor c) O trabalho líquido realizado pelo gás d) A eficiência do ciclo Unidade III – Termodinâmica Mód.II 4 Resp: a) b) c) d) 𝑄𝑒 = 1.47[𝑘𝐽][%]. 𝑄𝑠 = −5.54[𝑘𝐽] 𝑊 = 0.918[𝑘𝐽] 𝜂 = 0.624 Exercício 9 Uma Máquina de Carnot absorve 52[𝑘𝐽] na forma de calor e rejeita 36[𝑘𝐽] na forma de calor em cada ciclo. Calcule: a) A eficiência da máquina em [%] b) O trabalho realizado por ciclo em [kJ] Resp: e) 𝜂 = 31[%]. f) 𝑊 = 16[𝑘𝐽] REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1]. HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl (Coaut. de). Fundamentos de física. 8. ed. Rio de Janeiro, RJ: Livros Técnicos e Científicos, 2009. 4v., il. ISBN 9788521616054 (broch.). [2]. NUSSENZVEIG, H. Moyses. Curso de física básica. São Paulo, SP: Edgard Blucher, c1983. 2v. [3]. TELLES, Dirceu D'Alkmin; MONGELLI NETTO, João (org.). Física com aplicação tecnológica. São Paulo: Blucher, 2011. nv., il. ISBN 9788521205876 (broch.). [4]. FEYNMAN, Richard P. Física em seis lições: fundamentos da física explicados por seu mais brilhante professor. 6. ed. Rio de Janeiro, RJ: Ediouro, 2001. 205 p. ISBN 8500004797 (broch.). Unidade III – Termodinâmica Mód.II