INSTITUTO DE FSICA DEPARTAMENTO DE FSICA APLICADA E TERMODINMICA
FISICA TERICA E EXPERIMENTAL II OITAVA LISTA DE EXERCCIOS CAP. 20 -
SEGUNDA LEI DA TERMODINMICA
1) Uma mquina trmica absorve 52 kcal de calor e libera 36 kcal
de calor a cada ciclo. Calcule: (a) o rendimento e (b) o trabalho
realizado em quilocalorias por ciclo. (16 kcal ; 31%) 2) Um mol de
um gs monoatmico ideal inicialmente em um volume de 10 l e a uma
temperatura de 300 k e aquecido a volume constante at uma
temperatura de 600 k, expandido isotermicamente at sua presso
inicial e, finalmente , comprimido isobaricamente (isto , a presso
constante) at o volume, presso e temperatura iniciais. (a) calcule
o calor inserido no sistema durante um ciclo. (b) Qual o trabalho
lquido realizado pelo gs durante um ciclo ? (c) Qual o rendimento
desse ciclo ? (7200 J; 960 J; 13%) 3) Para fazer gelo, um "frezzer"
extrai 42 kcal de calor a -12o C. O "frezzer" tem um coeficiente de
desempenho de 5,7. A temperatura ambiente de 26o C. (a) Quanto de
calor foi liberado para o ambiente ? (b) Qual foi o trabalho
realizado ? (49,4 kcal; 31,0 kcal) 4) Quanto trabalho deve ser
realizado para transferir 1.0 l de calor ? (a) de um reservatrio a
7 o C para uma a 27o C mediante um refrigerador que opere usando um
ciclo de Carnot; (b) de um reservatrio a - 73o C para outro a 27o
C; (c) de um a - 173o C para outro a 27o C e (d) de um a 223o C
para outro a 27o C ? (0,071 J; 0,50 J; 2,0 J; 5,0 J) 5) Uma mquina
de Carnot tem um rendimento de 22%. Ela opera, entre dois
reservatrios trmicos cuja diferena de temperatura de 75o C. Quais
so as temperaturas dos reservatrios ? (TB = 341 K; TC = 266 K) 6)
(a) Uma mquina de Carnot opera entre um reservatrio quente a 320 k
e um reservatrio frio a 260 k. Se ela absorve 500 J de calor, por
ciclo, do reservatrio quente, que trabalho ela pode fornecer por
ciclo ? (b) Se a mesma mquina, trabalhando ao contrrio, funcionar
como refrigerador entre os msmos dois reservatrios, quanto trabalho
por ciclo deve ser fornecido para retirar 1000 J de calor do
reservatrio frio ? (94 J; 230 J) 7) Uma mquina de Carnot produz uma
potncia de 500 W. Ela opera entre reservatrios trmicos a 100o C e
60o C. Calcule: (a) a taxa de calor absorvido e (b) a taxa de calor
liberado em quilocalorias por segundo. (1,11 kcal/s; 0,99 kcal/s)
8) Como esto relacionados o rendimento de uma mquina trmica
reversvel ideal e o coeficiente de desempenho do refrigerador
reversvel que obtemos fazendo o ciclo se inverter na mquina trmica
? (e = 1/(k + 1) 9) Um mol de um gs monoatmico ideal formado a
seguir o ciclo mostrado na figura abaixo. O processo bc uma expanso
adiabtica. Considerando pb = 10 atm: Vb = 1,0 m3 e Vc = 8,0 m3 ,
calcule: a) o calor absorvido pelo gs; (1,468. 106 J) b) O calor
rejeitado pelo gs; (- 5,54. 105 J) c) O trabalho lquido realizado
pelo gs; (9,16. 105 J ou 1,467.106 e d) O redimento do ciclo.
(62%)
