- Campus de Parnaíba

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.