Exercícios - Primeira Lei da Termodinâmica - 2021-2

Física 2 – FE/IS – UNESP Prof. Haroldo N Nagashima LLiissttaa ddee EExxeerrccíícciiooss PPrriim meeiirraa LLeeii ddaa TTeerrm mooddiinnââm miiccaa Questão 1 - O diagrama pV da figura indica uma série de processos termodinâmicos. No processo ab, 150 J de calor são fornecidos ao sistema e no processo bd, 600 J de calor são fornecidos ao sistema. Ache (a) a variação da energia interna no processo ab; (b) a variação da energia interna no processo abd; (c) a variação da energia interna no processo acd. Questão 2 – Um gás ideal diatômico se expande lentamente até ocupar um volume igual ao dobro do volume inicial, realizando um trabalho igual a 500 J neste processo. Calcule o calor fornecido ao gás e a variação da energia interna do gás, sabendo que o processo é (a) isotérmico; (b) adiabático; (c) isobárico. Questão 3 – Um cilindro contém 1,20 mols de gás ideal monoatômico inicialmente a uma pressão de 3,60x105 Pa e à temperatura de 300 K e se expande até o triplo do seu volume inicial. Calcule o trabalho realizado pelo gás quando a expansão é (a) isotérmica; (b) adiabática; (c) isobárica. (d) Usando um diagrama pV, indique cada um desses processos. Questão 4 – Você deseja converter 1,00 kg de água líquida a 100 oC para vapor d´água a 100 oC sob uma pressão de 2,0 x 105 Pa. O volume de água varia de um volume inicial Vi = 1,00x10-3 m3 para um volume final Vf = 1,501 m3. (a) Qual é o trabalho realizado pelo sistema durante este processo? (b) Qual a energia transferida sob a forma de calor durante o processo? (c) Qual a variação da energia interna? Considere: Lv = 2256 kJ/kg. Questão 5 – A razão entre o calor específico molar à pressão constante e à volume constante de um gás ideal é igual a γ. Uma amostra deste gás inicialmente ocupa um volume Vo a uma pressão po e a uma temperatura To. O gás se expande isobaricamente até um volume 2Vo, a seguir sofre uma expansão adiabática até um volume final igual a 4Vo. (a) Desenhe um diagrama pV para esta sequência de processos. (b) Calcule o trabalho realizado pelo gás na expansão isobárica. (c) Calcule o trabalho realizado pelo gás na expansão adiabática. (d) Determine a temperatura final do gás. (e) Ache o valor absoluto do calor Q trocado com as vizinhanças nesta sequência de processos e determine o sentido do fluxo de calor. Física 2 – FE/IS – UNESP Prof. Haroldo N Nagashima Questão 6 – Um gás dentro de uma câmara realiza trabalho de 15,0 J quando percorre o ciclo na figura abaixo. O processo termodinâmico BC do diagrama pV é isotérmico. A energia envolvida na forma de calor no processo AB é de 20,0 J. O trabalho realizado sobre o gás no processo CA é de - 30 J. Se o gás for considerado ideal, qual é a energia transferida pelo sistema no processo CA? Questão 7 - Um gás no interior de uma câmara passa pelo ciclo mostrado na figura abaixo. (a) Determine a energia transferida pelo sistema sob a forma de calor durante o processo CA se a energia adicionada sob a forma de calor QAB durante o processo AB for 20,0 J, se nenhuma energia for transferida sob a forma de calor durante o processo BC e se o trabalho resultante realizado durante o ciclo for de 15,0 J. (b) Qual é a energia interna no estado termodinâmico B se a energia interna no estado termodinâmico A é UA = 5,0 J? Questão 8 - Quando um sistema é levado do estado i para o estado f ao longo da trajetória iaf, conforme figura abaixo, Q = 50,0 cal e W = 20,0 cal. Ao longo da trajetória ibf, Q = 36,0 cal. (a) Qual o valor de W ao longo da trajetória ibf? (b) Se W = -13 cal para a trajetória de volta fi, qual será Q para esta trajetória? (c) Considere a energia interna inicial Ui = 10,0 cal. Qual é a energia interna final Uf?