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Prof. Renato Pugliese
Física II - 1º semestre de 2016
Prova 3 – junho
Nome: ________________________________________________________________ Matr.: _____________
ATENÇÃO: Resolva apenas 4 questões, à sua escolha, das 5 sugeridas. Antes de entregar a avaliação resolvidapara mim, preencha abaixo quais questões que você DISPENSOU. Caso você resolva as 5 questões, apenas as 4primeiras serão corrigidas.Você DISPENSOU a questão: (1) (2) (3) (4) (5)
Dados/formulárioTc−0
100−0=Tf−32
212−32=Tk−273
373−273Δl = li.α.ΔTΔS = Si.β.ΔTΔV = Vi.γ.ΔTβ = 2.αγ = 3.αQS = m.c.ΔTQL = m.LQR + QC = 0 (equilíbrio)
ΔEint = Q – WQq = W + Qfe = |W|/|Qq| K = |Qf|/|W|emáx = (Tq – Tf)/TqKmáx
= Tf/(Tq – Tf)P = W/ΔtW = p.ΔV1,0 atm = 1.10 Pa⁵1 m³ = 1.10³ L
Questões
1. (2,5) Em uma escala linear de temperatura E criada por estudantes num experimento, a água evapora a +37,5ºE e congela a –120 ºE.
a) (1,5) Escreva uma equação que sirva para converter qualquer valor de temperatura entre as escalas E e C(Celsius).
(TC – 0)/(100 - 0) = (TE + 120)/(37,5 + 120)
TC/100 = (TE + 120)/157,5
b) (1,0) Quanto vale a temperatura de 37 ºC na escala E?
37/100 = (TE + 120)/157,5
TE = - 61,7 ºE
2. (2,5) Uma xícara de alumínio com um volume de 100 cm³ está cheia de glicerina a 22 ºC. Que volume deglicerina é derramado se a temperatura da glicerina e da xícara aumenta para 28 ºC?(γGlicerina = 5,1.10-4 ºC-1 ; αAlumínio = 2,3.10-5 ºC-1)
ΔV(Al) = Vi.γ.ΔT = 100.3.2,3.10-5.6 = 4,14.10-2 cm³
ΔV(Gl.) = Vi.γ.ΔT = 100.5,1.10-4.6 = 3,06.10-1 cm³
ΔV(Gl.derr.) = ΔV(Gl.) - ΔV(Al) = 2,6.10-1 cm³
3. (2,5) Dois cubos de gelo de 50 g são misturados com 200 g de água em um recipiente termicamente isolado.Se a água está inicialmente a 25 ºC e o gelo foi removido de um congelador a -15 ºC, qual é a temperatura finalem equilíbrio térmico?(cgelo = 0,5 cal/g.ºC ; cágua = 1,0 cal/g.ºC ; Lfusão.água = 80 cal/g)
Supondo que todo o gelo esquentou e derreteu (fundiu para água fria) no equilíbrio, temos:
QS(gelo) + QL(fusão) + QS(água fria) + QS(água quente) = 02.50.0,5.(0 + 15) + 2.50.80 + 2.50.1,0.(TF – 0) + 200.1,0.(TF – 25) = 0750 + 8000 + 100.TF + 200.TF – 5000 = 0TF = - 12,5 ºC (essa resposta não faz sentido pois foi suposto todo o derretimento em 0ºC)
Supondo que o gelo não derreteu completamente e o equilíbrio se deu em 0ºC:
QS(gelo) + QL(fusão) + QS(água quente) = 02.50.0,5.(0 + 15) + m.80 + 200.1,0.(0 – 25) = 0750 + 80.m – 5000 = 0m = 53,1 g (valor da massa está coerente → Derreteram-se 53,1 g de gelo, sobrando 46,9 g sólidos)
TF = 0 ºC
4. (2,5) Um gás em uma câmara fechada passa pelo ciclo mostrado no diagrama p-V da figura abaixo. A escalado eixo horizontal é definida por VS = 4,0 m³. Calcule a energia líquida adicionada ao sistema em forma decalor durante um ciclo completo.
ΔEint(AB) = Q(AB) – W(AB)ΔEint(AB) = Q(AB) – p.ΔV(Área.sob.curva.AB)ΔEint(AB) = Q(AB) – 60
ΔEint(BC) = Q(BC) – W(BC)ΔEint(BC) = Q(BC) – (- 90)
ΔEint(CA) = Q(CA) – (0)
ΔEint(ABCA) = Q(ABCA) – W(ABCA)0 = Q(ABCA) – (60 – 90 + 0)Q(ABCA) = - 30 J
5. (2,5) Uma máquina de Carnot opera entre 23 ºC e 115 ºC, absorvendo 6,30.10 J por ciclo na temperatura⁴mais alta.
a) (1,0) Qual é a eficiência da máquina?
emáx = (Tq – Tf)/Tq = (388 – 296)/388 = 23,7 %
b) (1,5) Qual é o trabalho por ciclo que essa máquina é capaz de realizar?
Em um ciclo: e = |W|/|Qq| 0,237 = W/6,30.10⁴W(ciclo) = 1,49.10 J⁴