Física 2 3ee - 2014 2

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO\nDepartamento de Física\nFísica Geral 2 - Terceiro Exercício Escolar\n26/01/2015 - 2º Semestre/2014\nNão é permitido o uso de calculadoras. Indicar claramente apenas uma resposta nas questões. Para os problemas ao sério, assinale as respostas que mostram claramente como foram obtidas.\n\nNome: ________ CPF: ________\n\nQuestão 1: (1.0 ponto)\nUma amostra de gás passa pelo ciclo ABCA mostrado no diagrama p-V da figura abaixo, o trabalho realizado no ciclo é +1.2 J. Ao longo da trajetória AB a variação da energia interna é + 3.0 e o trabalho realizado é 6.0 J. Ao longo da linha CA o calor absorvido pelo gás é -2.5 J. Podemos afirmar que o calor transferido nas duas trajetórias AB e BC são, respectivamente,\na) J b) J c) J d) J e) J f) J\n\nQuestão 2: (1.0 ponto)\nConsiderando as seguintes afirmativas:\n\nI. Na expansão lenta de um gás ideal não ocorre troca de calor e a entropia permanece constante;\nII. Na expansão lenta de um gás ideal ao longo de uma isoterma não há troca de calor e a entropia permanece constante;\nIII. Quando dois corpos inicialmente em temperaturas diferentes são colocados em contato térmico, mantendo isolados do resto do universo, o calor total trocado entre o corpo e o meio e a entropia não varia;\nIV. Na expansão lenta de um gás ideal ao longo de uma adiabática não há troca de calor e a entropia do gás permanece constante;\nV. A passagem de um sistema isolado de um estado de menor entropia para outro de maior entropia é um processo irreversível;\n\nPodemos afirmar que não são verdadeiras as afirmativas\n\na) I, IV e V; b) I, IV e II; c) II, III e IV; d) I, II e IV; e) I, III e V.\n\nQuestão 3: (1.0 ponto)\nConsidero o ciclo mostrado na figura abaixo em que um gás ideal passa pelos estados a, b, e c. Em quais etapas o gás está calorico, isto é,\n\na) b) c) d) e) f)\n\nQuestão 4: (1.0 ponto)\nO bloco de material condutor térmico da figura abaixo tem a forma de um paralelepípedo de base quadrada de lado a e comprimento b. Este bloco é usado para conduzir calor entre dois reservatórios térmicos com temperaturas T1 e T2. Considere as duas configurações (I) e (II) em que o bloco pode ser usado, conforme mostrado na figura.\n\nA razão entre as potências térmicas conduzidas para as configurações (I) e (II), dada por\n\na) d) e) f) g)\n\nQuestão 5: (1.0 ponto)\nEm um ciclo completo uma máquina de Carnot operando entre as temperaturas constantes de K realiza o trabalho J. O calor absorvido e rejeitado pelo resfriador, denominados\n\na) J b) J c) J d) J e) J.\n\nProblema 1: (2.5 pontos)\nUm cilindro de paredes adiabáticas é dividido em duas partes por um pistão móvel de área A, também adiabático. As partes são preenchidas por: gases 1 e 2, com densidades ρ1 e ρ2, respectivamente. Ambos os gases estão em equilíbrio e têm a temperatura T, considerando fazendo a figura abaixo, transferindo o pistão externamente em equilíbrio no interior do cilindro, dividido em dois volumes iguais a V.\n\ngás 1 gás 2\na) (0.5) Determine a temperatura inicial do gás 1 e do gás 2:\nb) (1.0) Suponha agora que o pistão é deslocado lentamente por um agente externo a fim de medir o volume do gás 2 a metade (V/2). Qual a força exercida pelo agente externo nesta situação final destes processos?\nc) (1.0) Calcule o calor total recebido pelo gás 1 para o processo descrito no item (b).\n\nProblema 2: (2.5 pontos)\nA figura abaixo e o diagrama p-V do ciclo de uma máquina que faz uso de métodos de um gás ideal macroscópico. Os processos {\u2026} são adiabáticos, enquanto {\u2026} são processos de pressão constante (isotérmicos). Sejam {\u2026} as temperaturas nos estágios {\u2026} respectivamente. Para as questões abaixo, expresse seu resultado em termos das temperaturas, da constante dos gases, e do número de moles, n.\n\na) (1.0) Calcule o calor trocado em cada etapa do ciclo e o trabalho realizado no ciclo.\nb) (1.0) Calcule a eficiência de uma máquina operando neste ciclo fazendo uso de um gás ideal.\nc) (0.5) Calcule a variação da entropia do gás em cada etapa do ciclo. Questão 4: (1.0 ponto)\nO bloco de material condutor térmico da figura abaixo tem a forma de um paralelepípedo de base quadrada de lado a e comprimento b. Este bloco é usado para conduzir calor entre dois reservatórios térmicos com temperaturas T1 e T2. Considere as duas configurações (I) e (II) em que o bloco pode ser usado, conforme mostrado na figura.\n\nA razão entre as potências térmicas conduzidas para as configurações (I) e (II), dada por\n\n\na) d) e) f) g)\n\nQuestão 5: (1.0 ponto)\nEm um ciclo completo uma máquina de Carnot operando entre as temperaturas constantes de K realiza o trabalho J. O calor absorvido e rejeitado pelo resfriador, denominados\n\n\na) J b) J c) J d) J e) J.\n\nProblema 1: (2.5 pontos)\nUm cilindro de paredes adiabáticas é dividido em duas partes por um pistão móvel de área A, também adiabático. As partes são preenchidas por: gases 1 e 2, com densidades ρ1 e ρ2, respectivamente. Ambos os gases estão em temperatura T, considerando fazendo a figura abaixo, transferindo o pistão externamente em equilíbrio no interior do cilindro, dividido em dois volumes iguais a V.\n\ngás 1 gás 2\na) (0.5) Determine a temperatura inicial do gás 1 e do gás 2:\nb) (1.0) Suponha agora que o pistão é deslocado lentamente por um agente externo a fim de medir o volume do gás 2 a metade (V/2). Qual a força exercida pelo agente externo nesta situação final destes processos?\nc) (1.0) Calcule o calor total recebido pelo gás 1 para o processo descrito no item (b).\n\nProblema 2: (2.5 pontos)\nA figura abaixo e o diagrama p-V do ciclo de uma máquina que faz uso de métodos de um gás ideal macroscópico. Os processos {\u2026} são adiabáticos, enquanto {\u2026} são processos de pressão constante (isotérmicos). Sejam {\u2026} as temperaturas nos estágios {\u2026} respectivamente. Para as questões abaixo, expresse seu resultado em termos das temperaturas, da constante dos gases, e do número de moles, n.\n\na) (1.0) Calcule o calor trocado em cada etapa do ciclo e o trabalho realizado no ciclo.\nb) (1.0) Calcule a eficiência de uma máquina operando neste ciclo fazendo uso de um gás ideal.\nc) (0.5) Calcule a variação da entropia do gás em cada etapa do ciclo.