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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 resolvida para mim, preencha abaixo quais questões que você DISPENSOU. Caso você resolva as 5 questões, apenas as 4 primeiras serão corrigidas. Você DISPENSOU a questão: (1) (2) (3) (4) (5) Dados/formulário Tc0 1000 = Tf 32 21232 = Tk 273 373 273 Δl = l i .α.ΔT ΔS = S i .β.ΔT ΔV = V i .γ.ΔT β = 2.α γ = 3.α Q S = m.c.ΔT Q L = m.L Q R + Q C = 0 (equilíbrio) ΔE int = Q – W Qq = W + Qf e = |W|/|Qq| K = |Qf|/|W| e máx = (Tq – Tf)/Tq K máx = Tf/(Tq – Tf) P = W/Δt W = p.ΔV 1,0 atm = 1.10 Pa 1 m³ = 1.10³ L Questões 1. (2,5) Em uma escala linear de temperatura E criada por estudantes num experimento, a água evapora a +37,5 ºE 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). (T C – 0)/(100 - 0) = (T E + 120)/(37,5 + 120) T C /100 = (T E + 120)/157,5 b) (1,0) Quanto vale a temperatura de 37 ºC na escala E? 37/100 = (T E + 120)/157,5 T E = - 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 de glicerina é derramado se a temperatura da glicerina e da xícara aumenta para 28 ºC? Glicerina = 5,1.10 -4 ºC -1 ; α Alumínio = 2,3.10 -5 ºC -1 ) ΔV(Al) = V i .γ.ΔT = 100.3.2,3.10 -5 .6 = 4,14.10 -2 cm³ ΔV(Gl.) = V i .γ.ΔT = 100.5,1.10 -4 .6 = 3,06.10 -1 cm³ Δ V(Gl.derr.) = ΔV(Gl.) - ΔV(Al) = 2,6.10 -1 cm³

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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

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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