Física 2 3ee - 2011 2

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO - DEPARTAMENTO DE FÍSICA FÍSICA GERAL 2 - 2011.2 3º EXERCÍCIO ESCOLAR - 30 DE NOVEMBRO DE 2011 ORIENTAÇÕES GERAIS: (1) NÃO É PERMITIDO O USO DE CALCULADORAS. (2) É EXPRESSAMENTE PROIBIDO O FORTE DE TELEFONES CELULARES, MP3 PLAYER OU QUALQUER OUTRO DISPOSITIVO ELETRÔNICO. (3) SÓ SERÃO ACEITAS RESPOSTAS QUE MOSTREM CLARAMENTE COMO FORAM OBTIDAS. (4) NÃO SERÃO PERMITIDOS QUESTIONAMENTOS AOS PROFESSORES E/OU MONITORES DURANTE A PROVA. AS QUESTÕES SÃO INTERPRETATIVAS E AUTOEXPLICATIVAS. UFPE\n\nQUESTÃO 1: Um mol de um gás ideal monoatômico pode efetuar uma transformação do estado inicial i ao estado final f através das duas trajetórias mostradas na figura ao lado.\n\n(a) (1.5) Calcule a transferência de energia na forma de calor, o trabalho realizado e a variação de energia interna do gás através da trajetória i-f.\n(b) (1.5) Obtenha a transferência de energia na forma de calor através da trajetória f-i.\n\nQUESTÃO 2: Um gás ideal monoatômico, inicialmente a uma temperatura T0, está confinado em um recipiente adiabático cujo volume inicial é V0. Inicialmente, o êmbolo adiabático, de área A e massa desprezível, está em repouso equilibrado pela pressão atmosférica p0. Em seguida, um líquido de densidade uniforme ρ é derramado lentamente sobre o êmbolo, até que forme uma coluna de altura h, conforme indicado na figura ao lado. Considere que nesse processo o gás sofre uma compressão adiabática e que a aceleração da gravidade é g.\n\n(a) (2.0) Calcule o volume do gás após a compressão e o deslocamento y realizado pelo êmbolo.\n(b) (1.5) Obtenha a temperatura do gás após a compressão.\n\nQUESTÃO 3: Uma máquina de Stirling tem ciclo constituído por dois processos isotérmicos e dois processos ivasoultativos. Considerando que na figura ao lado temos V = 4,5V0, T2 = 27\, e que a máquina opera usando como substância de trabalho n moles de um gás ideal monoatômico, calcule:\n\n(a) (1.0) o trabalho realizado por ciclo.\n(b) (1.0) o calor absorvido pelo gás a cada ciclo.\n(c) (1.0) Quantas vezes uma máquina de Carnot operando entre as temperaturas extremas T1 e T2 deste ciclo é mais eficiente que a máquina de Stirling em questão.\n(d) (0.5) A variação de energia no processo ab.\n\nConsidere em (4.5) T = 1.5 e deixe suas respostas em função de R, T1.