Pontifícia Universidade Católica de Goiás - PUC-GO
MAF - Departamento de Matemática e Física
Disciplina: Física Geral e Experimental II - MAF2202
Prof. Raffael
6a Lista de Exercícios
Problemas
1. Use a definição do número de Avogadro para encontrar a massa de um átomo de hélio.
2. Calcule a mudança na energia interna de 3, 00 mol de gás hélio quando sua temperatura é
aumentada em 2 K.
3. Um mol de ar (Cv = 5R/2) à 300 K e confinado em um cilindro sob um pistão pesado
ocupa um volume de 5, 00 `. Determine o novo volume do gás se 4, 40 kJ de energia é
transferida para o ar na forma de calor.
4. Um mol de um gás ideal monoatômico está em uma temperatura inicial de 300 K. O gás
evolui através de um processo isovolumétrico, adquirindo 500 J de energia na forma de
calor. Ele então realiza um processo isobárico, perdendo a mesma quantidade de energia
nas forma de calor. Determine (a) a nova temperatura do gás e (b) o trabalho realizado
sobre o gás.
5. Dois mols de um gás ideal (γ = 1, 4) expandem lento e adiabaticamente de uma pressão
de 5, 00 atm e um volume de 12 ` para um volume final de 30 `. (a) Qual é a pressão final
do gás? (b) Quais são as temperaturas final e inicial? (c) Encontre Q, W , e Eint .
6. O ar em uma nuvem de chuva se expande à medida que ela se eleva. Se sua temperatura
inicial era 300 K, e se nenhuma energia é perdida por condução térmica durante a expansão,
qual é sua temperatura quando o volume inicial dobra?
7. Considere 2 mols de um gás ideal diatômico. Encontre o capacidade térmica total a volume
constante e à pressão constante (a) se as moléculas rotacionam mas não vibram e (b) se as
moléculas vibram e rotacionam.
8. A compressibilidade κ de uma substância é definida como a mudança fracional no volume
da substância para uma dada pressão:
κ = −
1 dV
.
V dP
(a) Explique por que o sinal negativo nessa expressão sugere que κ é sempre positivo.
(b) Mostre que se um gás ideal é comprimido isotermicamente, sua compressibilidade é
dada por κ1 = 1/P (c) Mostre que se um gás ideal é comprimido adiabaticamente, sua
compressibilidade é dada por κ2 = 1/γP (d) Determine valores para κ1 e κ2 para um gás
ideal monoatômico à pressão de 2 atm.
9. Uma forma de gelo contém 500 g de água à 0◦ C. Calcule a mudança na entropia da água
quando ela congela lenta e completamente à 0◦ C.
10. Um mol de um gás ideal diatômico, inicialmente à pressão P e volume V , expande se
expande de modo a adquirir uma pressão 2P e volume 2V . Determine a variação de
entropia do gás nesse processo.
11. Calcule a variação de entropia de 250 g de água aquecida lentamente de 20◦ C para 80◦ C.
12. A temperatura do Sol é aproximadamente 5700 K, e a temperatura da superfície da Terra
é aproximadamente 290 K. Qual é a variação de entropia quando 1000 J de energia são
transferidos na forma de radiação do Sol para a Terra?
GABARITO
1 - 6, 64 × 10− 27 kg
2 - 75, J
34 - (a)316 K (b)200 J
5 - (a)1, 39 atm (b)366 K, 253 K (c)0, 4, 66 J, −4, 66 J
6 - 227 K
7 - (a)9, 95 cal/K, 13, 9 cal/K (b)13, 9 cal/K, 17, 9 cal/K
8 - (d)0, 5 atm−1 , 0, 3 atm−1
9 - −610 J/K
10 11 - 195 J/K
12 - 3, 27 J/K