- Campus de Parnaíba
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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO PIAUÍ - IFPI CAMPUS PARNAÍBA DISCIPLINA: FUNDAMENTOS DE FÍSICA PROFESSOR: ITAMAR JÚNIOR 2ª Lista de Exercícios – Fundamentos de Física Entrega _____/_____/2011 1) Uma garrafa térmica contém 130cm³ de café a 80,0°C. Um cubo de gelo de 12,0g à temperatura de fusão é usado para resfriar o café. Quantos graus o café esfria após o completo derretimento do cubo de gelo? Despreze as perdas de calor e trate o café como se fosse água pura. 2) Um cilindro, fechado por um êmbolo, encerra o volume de 1,0 · 10–2 m3 de um gás ideal à pressão de 2,0 · 105 Pa. O sistema recebe de uma fonte quente 5,0 · 103 J de calor. O êmbolo desloca-se de modo que o volume do gás seja duplicado num processo isobárico. Ao final do processo, pode-se afirmar que: (01) não houve qualquer variação da energia interna do sistema. (02) o calor fornecido pela fonte quente foi totalmente armazenado sob a forma de energia interna do sistema. (04) o trabalho realizado pelo sistema sobre o meio foi de 2,0 · 103 J. (08) o aumento da energia interna do sistema foi de 3,0 · 103 J. (16) o calor fornecido pela fonte quente foi totalmente transformado em trabalho realizado pelo sistema sobre o meio. 3) Um pistão com êmbolo móvel contém 2 mol de O2 e recebe 581 J de calor. O gás sofre uma expansão isobárica na qual seu volume aumentou de 1,66 litros, a uma pressão constante de 105 N/m2. Considerando que nessas condições o gás se comporta como gás ideal, utilize R = 8,3 J/mol · K e calcule: a) a variação de energia interna do gás; b) b) a variação de temperatura do gás. 4) O gráfico pressão (p) x volume (V) representa as transformações AB e BC experimentadas por um gás ideal: Qual o trabalho mecânico realizado pelo gás de A até C ,em joules, durante a expansão? 5) O rendimento de uma máquina térmica é uma relação entre a energia transformada em trabalho e a energia absorvida da fonte quente. Q1 = calor retirado da fonte quente Q2 = calor rejeitado para a fonte fria τ = trabalho realizado. Uma máquina térmica teórica retira 1 000 J da fonte quente e rejeita 650 J para a fonte fria. Qual o rendimento desta máquina térmica? 6) Um estudante come um delicioso jantar com 2 000 kcal. Arrependido da gula, ele deseja “gastar” esta enegia fazendo uma exercícios físicos no ginásio, levantando uma barra de pesos de 50,0 kg. Quantas vezes ele deve elevar a barra para gastar esta energia consumida no jantar? Suponha que ele levanta a barra 2,00 m cada vez que ele levanta a barra e que ele não recupera a energia quando a barra cai no chão. 7) Suponha que 1,00 g de água vaporiza-se isobaricamente na atmosfera pressão (1,013*105 Pa). Seu volume no estado líquido é Vi=Vliquido=1,00 cm3, e seu volume no estado de vapor é Vf=Vvapor=1,671 cm3 . Encontre o trabalho realizado na expansão e a variação da energia interna do sistema. Ignore a existência de qualquer mistura de vapor no ar circundante. 8) Um gás ideal executa o ciclo termodinâmico da figura abaixo, que consiste de duas transformações isobáricas e duas transformações isotérmicas. Mostre que o trabalho líquido realizado em um ciclo completo é dado pela equação: 𝑃2 𝑊𝑙𝑖𝑞 = 𝑃1 (𝑉2 − 𝑉1 )𝑙𝑛 𝑃1 9)Como resultado de um aumento de temperatura de 32°C uma barra com uma rachadura no centro dobra para cima. Se a distância L0 é 3.77m e o coeficiente de dilatação linear da barra vale 25* 10-6 °C-1 , determine a altura y do centro da barra. 10) O calor específico de uma substância varia de acordo co a equação: c= 0,20 + 0,14T + 0,023T², com T medido em °C e c em cal/g*°C. Determine a energia necessária para aumentar a temperatura de 2,0g desta substância de 5,0°C para 15°C. 11) Um pequeno aquecedor elétrico de imersão é usado para esquentar 100g de água, com o objetivo de preparar uma xícara de café solúvel. Trata-se de um aquecedor de 200 W. Calcule o tempo necessário para aquecer a água de 23°C para 100°C, desprezando as perdas de calor. 12) O dono de um posto de gasolina consulta uma tabela de coeficientes de dilatação volumétrica, obtendo para o álcool o valor 1 · 10–3 °C–1. Assim, ele verifica que se comprar 20.000 l de álcool em um dia em que a temperatura é de 27 °C e vendê-los em um dia frio a 15 °C, estará tendo um prejuízo de n litros. Qual o valor de n?(use ∆𝑉 = 𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 ∙ 𝛾 ∙ ∆𝑇 , onde 𝛾 é 𝑜 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑙𝑎𝑡𝑎çã𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎). 13)Um relógio de pêndulo simples é montado no pátio de um laboratório em Novosibirsk, na Sibéria, utilizando um fio de suspensão de coeficiente de dilatação 1 · 10–5 °C–1. O pêndulo é calibrado para marcar a hora certa em um bonito dia de verão de 20 °C. Em um dos menos agradáveis dias do inverno, com a temperatura a –40 °C, o relógio: a) adianta 52 s por dia. b) atrasa 26 s por dia. c) adianta 26 s por dia. d) atrasa 52 s por dia. e) atrasa 3 s por dia.