Exercícios - Calorimetria - Física 2 - 2023-2

5. Um recipiente de paredes adiabáticas contém 2 ℓ de água a 27 ºC. Coloca-se nele um bloco de 500 g de gelo. O calor específico da água é 1 cal/(g.ºC) e do gelo é 0,5 cal/(g.ºC). O calor latente de fusão do gelo é de 80 cal/g. Calcule: (a) (1,0) A temperatura (em K) final do sistema. (b) (1,0) A variação de entropia do sistema (em cal/K). 3. Um mol de um gás ideal com C_v = 5R/2 , 27 ºC e 1 atm, tem sua pressão reduzida à metade, através de um processo adiabático. Calcule: (a) (0,5) O volume final, V_f, em litro. (b) (0,5) A temperatura final, T_f, em Kelvin. (c) (0,5) O trabalho, W, em Joule. (d) (0,5) A variação de energia interna, ΔU, em Joule. 4. O motor a combustão interna de Diesel, com o ciclo representado abaixo é composto por duas adiabáticas (AB e CD), uma isobárica (BC) e uma isovolumétrica (DA). A ingestão de combustível é realizada no final do ciclo. Tomando V1 = 1,5 ℓ, V2 = 3,2 ℓ e V3 = 6,9 ℓ, P_A = 1,0 atm, P_B = P_C = 7,2 atm P_D = 2,8 atm Calcule neste ciclo completo: (a) (0,5) A constante γ (γ = C_p/C_v). (b) (1,5) O trabalho total (em Joule). Q3 (a) Processo adiabático: PV^δ = constante C_v = \frac{5}{2}R C_p = C_v + R = \frac{7}{2}R γ = \frac{C_p}{C_v} = \frac{\frac{7}{2}R}{\frac{5}{2}R} = \frac{7}{5} PV = nRT → PV = 1,R,300 → V = \frac{R.300}{P} Digitalizado com CamScanner P_V_1^γ = P_v_2_v_2^γ P\left(\frac{R_1}{300}\right)^γ = \frac{P}{2}\text{v}_2^γ (0,082 . 300)^\frac{7}{5} 2 = V_2^\frac{7}{5} V_1\approx40,36L b)\ PV = nRT \frac{1}{2} . 40,36 = 1 . 0,082 . T_f \rightarrow T_1 \approx 246,09K c)Q-W=ΔU Q=0 ; ΔU=-W \rightarrow W=-n_{cp) ΔT W=-\frac{1}{2}.0,082 .(246,09 - 300) W=15,47J d)ΔU=−W \ ΔU=-15,47J Q4 a) ADIABÁTICA_ab : P_A V_A^γ = P_B V_B^γ 1,6(1)^8 = 7,2 (1,5)^γ γ=1,29358 b) W_TOTAL W_AB = -ΔU_AB = -n_{cp}ΔT [c]_δ = \frac{c_p}{c_v}=\frac{c_p}{c_p-R}\rightarrow c_p=\frac{\delta R}{δ-1} W_AB=\left(\frac{(1,69-7,2.15) . \frac{1,23}[54 . 0,082 . 100)}{0,082}\right)\frac{. 100\lt}_{0,29538} W_AB=-40,24J W_BC=PΔV=7,2(3,2-4,5).100=1224J W_CD=-100 . \frac{0,29358 . (29,8.69-7,2,3,2)}{0,29358} W_DA=0 W_TOTAL=-40,24+1224+1639,116=-1150,884 J Q5 Densidade água: 1,19 g/ml 27°C=273+27=300K a) FUSÃO do GELO: Qf=500.80=40000cal ΣQ=0 40000+2,1.1.(-27)+500.1.(T-0)=0 T=194\approx7,185°C 7,183°C=273+7,193=280,183K b) ΔS=\frac{ΔQ}{T}=mcdT=mc\ln\left(\frac{Tf}{Ti}\right) \Delta S=ΔS_funcão+ΔS_1+ΔS_2 \Delta S=\frac{40000}{273}+2,1.1.\ln\left(\frac{280,183}{27 + 273}\right)+500.1.\ln\left(\frac{280,183}{273}\right) \Delta S=\frac{40000}{273}+2,000\ln\left(\frac{280,183}{300}\right)+500\ln\left(\frac{280,183}{273}\right)calK