Campus Itapetininga
Prof. Alberto Moreau
Lista #1 de Termodinâmica
1 - Um espelho de pirex, num telescópio, tem um diâmetro de 20 polegadas. A temperatura
varia de -10 a 50°C. Determine a variação máxima do diâmetro do espelho.
2 – Uma barra de aço tem 3,000 cm de diâmetro a 25,00°C. Um anel de latão tem um diâmetro
interno de 2,992 cm a 25,00 °C. Se os dois objetos são mantidos em equilíbrio térmico, a que
temperatura a barra se ajusta perfeitamente ao furo?
3 – Um relógio de pêndulo feito de invar tem um período de 1,0s e é preciso a 20°C. Se o
relógio for usado num clima onde a temperatura média é de 30°C, que a correção
(aproximadamente) necessária no fim de 60 dias do início da contagem?
4 – Como resultado de sofrer um aumento de temperatura de 32°C, um bastão que apresenta
uma rachadura em seu centro curva-se para cima, como é mostrado na figura abaixo. Sendo a
distância fixa Lo = 3,77 m e o coeficiente de dilatação linear 25.10-6/°C, encontre x, a distância
na qual o centro levanta.
5 – Um cubo de alumínio de 20 cm de aresta flutua no mercúcio. Quanto mais este bloco
afundará quando a temperatura subir de 270 para 320 K? (O coeficiente de dilatação
volumétrica alumínio é de 23.10-6/°C, e do mercúrio é de 1,8.10-4/°C)
6 – A 20°C, uma haste tem exatamente 20,05cm de comprimento alinhada com uma régua de
aço. Tanto a haste como a régua são colocadas em um forno a 270°C, onde a haste mede
agora 20,11 cm na mesma régua. Qual é o coeficiente de expanção linear do material do qual a
haste é feita?
7 – O coeficiente médio de expansão volumétrica do tetracloreto de carbono é 5,81 x 10-4 °C-1.
Se um recipiente de aço (β = 33x10-6 °C-1) de 50 litros estiver completamente cheio com
tetracloreto de carbono quando a temperatura for 10 °C, quanto de excesso derramará quando
a temperatura se elevar para 30 °C?
8–
Uma garrafa térmica contém 130 cm3 de café a 80,0 °C. Um
cubo de gelo de 12,0 g à temperatura de fusão é usado para
esfriar o café. De quantos graus o café esfria depois que todo
o gelo derrete e o equilíbrio térmico é atingido? Trate o café
como se fosse água pura e despreze as trocas de energia
com o ambiente.
9 – Um bloco de gelo de 1 tonelada, destacado de uma geleira, desliza por uma encosta de 10°
de inclinação com velocidade constante de 0,1m/s. O calor latente de fusão do gelo é de 80
cal/g. Calcule a quantidade de gelo que se derrete pó r minuto em consequência do atrito.
10 – Dois cubos de gelo de 100g são jogados em 400g de água em um recipiente isolado. Se a
água está inicialmente a 25°C e o gelo vem direto de um freezer a -15°C, qual é a temperatura
final no equilíbrio térmico? (b) Qual é a temperatura final se for usado apenas um cubo de
gelo?
Dados: cagua = 4189 J/kg. °C, cgelo= 2220 J/kg. °C, Lfusão da água = 3,33 x 105 J/kg
11 –
Uma amostra de gás se expande de
10m3 a 4,0 m3 enquanto sua pressão
decresce de 40 Pa para 10 Pa. Que
trabalho é realizado pelo gás se sua
pressão varia com o volume através (a)
da trajetória A. (b) da trajetória B e (c) da
trajetória C da figura ao lado?
12 – O álcool etílico tem um ponto de ebulição de 78,0°C, um ponto de congelamento de
-114°C, um calor latente de vaporização de 879 kJ/kg, um calor latente de fusão de 109 kJ/kg e
um calor específico de 2,43 kJ/kg.K. Quanta energia deve ser removida de 0,510 kg de álcool
etílico que está inicialmente na forma de gás a 78,0°C para que se torne um sólido a -114 °C?
13 – Um cilindro de 10 cm de diâmetro contém gás argônio a uma pressão de 10 atm a uma
temperatura de 50 °C. Um pistão pode deslizar pela superfície interna do cilindro. A altura
inicial do cilindro é de 20 cm. 2500 J de calor são transferidos para o gás, fazendo com que ele
se expanda a pressão constante. Sabendo que a energia interna do gás está relacionada com
a pressão e o volume pela equação U = (3/2)PV, encontre:
a) A temperatura final do gás.
b) O comprimento final do cilindro.
14 – Um gás realiza o processo cíclico mostrado na
figura ao lado.
a) Encontre a energia resultante transferida para o
sistema pelo calor durante um ciclo completo.
b) Se o ciclo for revertido - isto é, se o processo
seguir a trajetória ACBA – qual será a entrada de
energia resultante por ciclo pelo calor?
15 – Uma amostra de gás é expandida para o dobro de seu volume original de 2m3 em um
processo para o qual p = aV2 , onde a = 8 atm/m6 . Quanto trabalho é realizado sobre o gás em
expansão?