Conversão de Temperaturas e Dilatação Térmica

Módulo 182 As Escalas Celsius e Fahrenheit 4 a Em 1964 a temperatura na aldeia de Oymyakon na Sibéria chegou a 71C Qual é o valor dessa temperatura em graus Fahrenheit b A temperatura mais alta registrada oficialmente nos Estados Unidos foi 1348 F no Vale da Morte Califórnia Qual é o valor dessa temperatura em graus Celsius 7 Em uma escala linear de temperatura X a água evapora a 535X e congela a 170X Quanto vale a temperatura de 340 K na escala X Aproxime o ponto de ebulição da água para 373 K Módulo 183 Dilatação térmica 11 Qual é o volume de uma bola de chumbo a 3000C se o volume da bola é 5000 𝑐𝑚3 a 6000C 13 Determine a variação de volume de uma esfera de alumínio com um raio inicial de 10 cm quando a esfera é aquecida de 00C para 100C 17 Uma xícara de alumínio com um volume de 100 𝑐𝑚3 está cheia de glicerina a 22C Que volume de glicerina é derramado se a temperatura da glicerina e da xícara aumenta para 28C O coeficiente de dilatação volumétrica da glicerina é 51 104 C Módulo 184 Absorção de Calor 23 Para preparar uma xícara de café solúvel um pequeno aquecedor elétrico de imersão é usado para esquentar 100 g de água O rótulo diz que se trata de um aquecedor de 200 watts essa é a taxa de conversão de energia elétrica em energia térmica Calcule o tempo necessário para aquecer a água de 230C para 100C desprezando as perdas de calor 27 Calcule a menor quantidade de energia em joules necessária para fundir 130 g de prata inicialmente a 150C 37 Uma pessoa faz chá gelado misturando 500 g de chá quente que se comporta como água pura com a mesma massa de gelo no ponto de fusão Suponha que a troca de energia entre a mistura e o ambiente é desprezível Se a temperatura inicial do chá é 𝑇𝑖 90C qual é a a temperatura da mistura 𝑇𝑓 e b qual a massa 𝑚𝑓 do gelo remanescente quando o equilíbrio térmico é atingido Módulo 185 A Primeira Lei da Termodinâmica 43 Na Fig uma amostra de gás se expande de 𝑉0 para 40 𝑉0 enquanto a pressão diminui de 𝑝0 para 𝑝0 40 Se 𝑉0 10 𝑚3 e 𝑝0 40 Pa qual é o trabalho realizado pelo gás se a pressão varia com o volume de acordo a com a trajetória A b com a trajetória B e c com a trajetória C 44 Um sistema termodinâmico passa do estado A para o estado B do estado B para o estado C e de volta para o estado A como mostra o diagrama pV da Fig A escala do eixo vertical é definida por 𝑝𝑠 40 Pa e a escala do eixo horizontal é definida por 𝑉𝑠 40 𝑚3 ag Complete a tabela da Fig introduzindo um sinal positivo um sinal negativo ou um zero na célula indicada h Qual é o trabalho realizado pelo sistema no ciclo ABCA 45 Um gás em uma câmara fechada passa pelo ciclo mostrado no diagrama pV da Fig A escala do eixo horizontal é definida por 𝑉𝑠 40 𝑚3 Calcule a energia adicionada ao sistema na forma de calor durante um ciclo completo 49 A Fig mostra um ciclo fechado de um gás a figura não foi desenhada em escala A variação da energia interna do gás ao passar de a para c ao longo da trajetória abc é 200 J Quando passa de c para d o gás recebe 180 J na forma de calor Mais 80 J são recebidos quando o gás passa de d para a Qual é o trabalho realizado sobre o gás quando passa de c para d Módulo 192 Gases Ideais 5 O melhor vácuo produzido em laboratório tem uma pressão de aproximadamente 100 1018 atm ou 101 1013 Pa Quantas moléculas do gás existem por centímetro cúbico nesse vácuo a 293 K 9 Um pneu de automóvel tem um volume de 164 102 𝑚3 e contém ar à pressão manométrica pressão acima da pressão atmosférica de 165 kPa quando a temperatura é 000C Qual é a pressão manométrica do ar no pneu quando a temperatura aumenta para 270C e o volume aumenta para 167 102 𝑚3 Suponha que a pressão atmosférica é 101 105 Pa 13 Uma amostra de um gás ideal é submetida ao processo cíclico abca mostrado na Fig A escala do eixo vertical é definida por 𝑝𝑏 75 kPa e 𝑝𝑎𝑐 25 kPa No ponto a T 200 K a Quantos mols do gás estão presentes na amostra Qual é b a temperatura do gás no ponto b c qual é a temperatura do gás no ponto c e d qual a energia adicionada ao gás na forma de calor ao ser completado o ciclo Módulo 193 Pressão Temperatura e Velocidade Média Quadrática 19 a Calcule a velocidade média quadrática de uma molécula de nitrogênio a 200C A massa molar da molécula de nitrogênio N2 é dada na Tabela 191 A que temperatura a velocidade média quadrática é b metade desse valor e c o dobro desse valor Módulo 194 Energia Cinética de Translação 25 Determine o valor médio da energia cinética de translação das moléculas de um gás ideal a a 000C e b a 100C Qual é a energia cinética de translação média por mol de um gás ideal c a 000C e d a 100C Módulo 201 Entropia 5 Determine a a energia absorvida na forma de calor e b a variação de entropia de um bloco de cobre de 200 kg cuja temperatura aumenta reversivelmente de 250C para 100C O calor específico do cobre é 386 Jkg K 14 a Para 10 mol de um gás monoatômico ideal submetido ao ciclo da Fig em que 𝑉1 400𝑉0 qual é o valor de W𝑝0𝑉0 quando o gás vai do estado a ao estado c ao longo da trajetória abc Quanto é o valor de ΔEint𝑝0𝑉0 quando o gás b vai de b a c e c descreve um ciclo completo Quanto é o valor de ΔS quando o gás d vai de b a c e e descreve um ciclo completo Módulo 202 Entropia no Mundo Real Máquinas Térmicas 23 Uma máquina de Carnot cuja fonte fria está a 17C tem uma eficiência de 40 De quanto deve ser elevada a temperatura da fonte quente para que a eficiência aumente para 50 31 A eficiência de um motor de automóvel é 25 quando o motor realiza um trabalho de 82 kJ por ciclo Suponha que o processo é reversível Determine a a energia 𝑄𝑔𝑎𝑛ℎ𝑜 que o motor ganha por ciclo em forma de calor graças à queima do combustível e b a energia 𝑄𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑜 que o motor perde por ciclo em forma de calor por causa do atrito Se uma regulagem do motor aumenta a eficiência para 31 qual é o novo valor c de 𝑄𝑔𝑎𝑛ℎ𝑜 e d de 𝑄𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑜 para o mesmo valor do trabalho realizado por ciclo