Oscilações e Termodinamica

UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE DISCIPLINA DE NÚCLEO COMM 20232 DISCIPLINA OSCILAÇÕES E TERMODINÂMICA ATIVIDADE AVALIATIVA 3 NOME CURSO DATA Instruções para a realização da prova O celular deve ser mantido desligado durante a avaliação e guardado em algum container bolsa mochila etc O container com o celular deve ser mantido no chão e fechado É expressamente proibido guardar o celular nas bolsas É permitido o uso de uma calculadora porém o uso de calculadoras programáveis HP é proibido O desenvolvimento das questões deve ser apresentado A resposta final das questões deve ser apresentada a caneta e circulado Todas as folhas devem ser assinadas A interpretação das questões faz parte da avaliação Questões com resposta sem unidade de medida serão descontadas de 01 Questões com erro transformação de unidades terão nota ZERO Questões com resolução inadequada incompleta mal resolvidas ou sem demonstração do raciocínio terão nota ZERO 1 10 A 273 K e 100 102 atm a massa específica de um gás é 124 105 gcm³ a Determine a vrms para as moléculas do gás b Determine a massa molar do gás 2 15 Calcule o livre caminho médio λ das moléculas de ar para uma pressão de 35 1013 atm e uma temperatura de 300 K Considere as moléculas de ar como esferas com raio de 20 1010 m 3 15 a Qual é o calor necessário para fazer a temperatura de 25 moles de um gás ideal diatômico aumentar de 30 K nas vizinhanças da temperatura ambiente se o gás for mantido com uma volume constante b Qual seria a resposta do item a se o gás fosse monoatômico e não diatômico 4 15 Três moles de um gás monoatômico ideal se expandem a uma pressão constante de 25 atm O volume do gás varia de 32 102 m³ a 45 102 m³ a Calcule as temperaturas inicial e final do gás b Calcule a quantidade de trabalho que o gás realiza ao se expandir c Calcule a quantidade de calor fornecida ao gás d Calcule a variação da energia interna do gás 5 15 Em um experimento 200 g de alumínio com um calor específico de 900 JkgK a 100 C são misturados com 50 g de água a 20 C com a mistura isolada termicamente a Qual é a temperatura de equilíbrio Quais são as variações de entropia b do alumínio c da água e d do sistema alumínioágua 6 15 Certa usina termelétrica alimentada por reação nuclear produz uma potência mecânica usada para operar um gerador elétrico igual a 330 MW Sua taxa de absorção de calor do reator nuclear é igual a 1300 MW a Qual é a eficiência térmica b Com que taxa o calor é rejeitado 7 15 Um freezer possui um coeficiente de desempenho igual a 240 O freezer deve converter 180 kg de água a 25 C em 180 kg de gelo a 5 C em uma hora a Que quantidade de calor deve ser removida da água a 25 C para convertêla em gelo a 5 C b Qual é a energia elétrica consumida pelo freezer durante uma hora c Qual é a quantidade de calor rejeitado para a sala na qual o freezer está localizado Boa Prova 1 a Temos a relação Vrms 3pρ onde ρ é a densidade Então se ρ 1 102 atm 101 103 Pa e ρ 124105 gcm³ 124102 kgm³ daí Vrms 3 101103124102 Vrms 4943 ms b Temos Vrms 3RTM M 3RT Vrms² 3 8314 273 4943² M 00279 kgmol 2 Vale a relação λ kB T 2 π d² ρ com ρ 35 1013 atm 355 108 Pa Logo λ 138 1023 300 2 π 2 1010² 355 108 λ 164 105 m 3 a Q n Cv ΔT com Cv 5R2 para o gás diatômico Logo Q 25 5 8314 2 30 Q 15589 J b Se o gás é monoatômico Cv 3R2 e Q 25 3 8314 2 30 Q 9353 J 4 a Temos sabendo que PV nRT 25 atm 253 105 Pa T1 PV1 nR 253 105 32 102 3 8314 T1 3246 K Além disso T2 PV2 nR 253 105 45 102 3 8314 T2 4564 K b W P ΔV 253 105 45 32 102 W 3289 J c Q n Cp Δt 3 5 8314 2 456 325 Q 82184 J d 1ª Lei ΔU Q W 49294 J 5 a A energia se conserva logo ΣQ0 ou seja mal cal ΔTal ma ca ΔTa 0 02 900 T 373 005 4190 T 293 0 T 128524390 T 3205 K b ΔSal dQT mal cal dtT mal cal ln 3205373 ΔSal 02 900 ln 3205373 223 JK c ΔSa ma ca dtT ma ca ln 3205293 005 4190 ln 3205293 ΔSa 246 JK d ΔStotal ΔSa ΔSal 246 223 ΔStotal 23 JK 6 a Termo ε WQH Wt QHt 330 MW 1300 MW Logo ε 025 ou 25 b Termo Qct QHt Wt 1300 MW 330 MW Qct 970 MW W 337 105 J c Ora QH W Qc Daí QH 337 105 808 105 QH 114 106 J