Cálculos e Conceitos de Termodinâmica

dQ dW dU PV nRT CV R γ 1 γ CpCv Primeira lei da termodinâmica Transformações isocóricas ou isovolumétricas Transformações isobáricas O trabalho é a área W PV U nCvT Q W U Transformações isotérmicas O trabalho é a área W nRTlnVBVA U 0 Q W Transformações adiabáticas O trabalho é a área W U U nCvT Q 0 PV constante Um gás ideal c15R e γ53 ocupa o volume de 4m³ a 8 atm e 400K O gás se expande até a pressão de 1 atm Para cada um dos dois processos abaixo calcule a variação de energia interna e o calor absorvido aexpansão tenha sido isoterma reversível bexpansão tenha sido adiabática reversível ΔQ ΔW nRTlnVBVA n 9754 moles ΔQ 6742027 J 6742 kJ 67 MJ b Expansão adiabática ΔQ 0 ΔU nCvΔT ΔU nCvΔT Mas TA 400 K TB ΔU 0 ΔQ Trabalho Área ΔQ 12767 kJ 128 MJ Num aquecedor solar de água a energia solar é absorvida em coletores no telhado de uma casa através de uma cobertura transparente A água a ser aquecida circula em tubos que passam através dos coletores e é armazenada num tanque apropriado Supondo que a eficiência global seja de 20 qual deve se a área do coletor necessária para aquecer 200litros de água e fazer a sua temperatura aumentar de 20 para 40ºC em 1h A intensidade da luz solar é igual a 700Wm² R 33m² Calcule o calor específico de um metal com os seguintes dados Um recipiente feito do metal tem uma massa de 36kg e contém 14kg de água Uma peça do metal de massa 18kg inicialmente à temperatura de 180ºC é colocada na água O recipiente e a água têm uma temperatura inicial de 160ºC e a temperatura de equilíbrio térmico do sistema é de 180ºC R 413JkgK 22 Considere que 200J de trabalho é realizado sobre um sistema e 700cal de calor é extraído do sistema Com base na 1ª lei determine incluindo o sinal a W b Q c ΔU R ΔU93J Do enunciado W 200 J Do enunciado Q 70 cal 293 J Da primeira lei da Termodinâmica dQ dW dU 293 200 dU dU 93 J 23 Um gás dentro de um recipiente passa pelo ciclo indicado na figura 3 Determine o calor transferido no processo CA se QAB200J calor adicionado no processo AB nenhum calor é adicionado no processo BC e o trabalho realizado no ciclo é de 150J R 5J dQ dW dU Processo AB WAB0 QAB20 ΔUAB20 Processo BC WBC0 QBC0 ΔUBCWBC Processo CA WCA QCA ΔUCA Ciclo W 15 WAB WBC WCA ΔUAB ΔUBC ΔUCA 0 QCA WCA ΔUCA Um bloco de gelo a 0ºC cuja massa inicial é de 50kg desliza ao longo de uma superfície horizontal com velocidade inicial de 538ms e finalmente atinge o repouso após percorrer 283m Calcule a massa de gelo derretido em consequência do atrito entre o bloco e a superfície Suponha que todo o calor gerado com a fricção seja absorvido pelo gelo R 217g dQ dW dU Processo AB WAB0 QAB20 ΔUAB20 Processo BC WBC QBC0 ΔUBCWBC Processo CA WCA QCA ΔUCA Ciclo W15 WAB WBC WCA ΔUAB ΔUBC ΔUCA0 QCA WCA ΔUCA QCA15 WBC ΔUAB ΔUBC QCA15 WBC QCA15 20 QCA5J