Prova 1 de Física 3 termodinâmica - Gabaritada

Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Instituto de Física - Física IIIC Nome: 1. Um tubo de vidro vertical de comprimento L = 2,1m está cheio até a metade com um líquido a 15°C. De quanto a altura do líquido no tubo varia quando o tubo é aquecido para 35°C? Suponha que αvidro = 1,2 x 10^-5/K e βliquido = 5,0 x 10^-5/K. Qual a altura inicial máxima do líquido para que ele não transborde do recipiente após o aumento de temperatura? a) L = 2m ΔT = 20°C hvar = βQΔT hvar = hliq(1 + 3/2βΔT) - *(1 + βΔT) Vliq = V(t=0) - Vt.0(α + βΔT) hmax = 2,089m Δh = 5,45 x 10^-4m Área II Aviso: toda e qualquer fórmula que não constar no formulário cedido nesta prova deve ser deduzida ou justificada. Não utilize folhas extras. Todas as respostas devem estar a caneta. Respostas sem justificativas não serão aceitas! 1/4 2. Uma amostra de 0,4 kg é colocada em uma geladeira que remove calor a uma taxa constante de 3,56 W. A figura abaixo mostra a temperatura T da amostra em função do tempo t. A escala de temperatura é definida por Tf = 40°C, e a escala de tempo é definida por tf = 15 min. Qual o calor específico da amostra? 3,56 J - As x - 900s = 15min x = 3,204 Q = mcΔT -3204J = 0,4kg c - (-33,333) C = 240,3 J/kgK Área I 2/4 Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Instituto de Física - Física IIIC Nome: 3. A representação da temperatura do ar em função da distância a uma janela com uma vidraça, num dia calmo de inverno, é mostrada na figura abaixo. As dimensões da janela são: 20cm x 20cm x 0,7cm. (a) Calcule a taxa de calor que flui para fora através da janela. (Considere a queda de temperatura através do vidro muito pequena.) (b) Faça uma estimativa da diferença de temperatura entre as superfícies externa e interna do vidro. (Esta diferença não é visível na escala do gráfico.) φe = K.A.ΔT/l φ = 0,2039 J/s ΔT = 0,035K Área I 3/4 4. Uma amostra de gás sofre uma transição de um estado inicial a para um estado final b por três trajetórias diferentes (processos), como mostra o diagrama p - V da figura abaixo, onde Vb = 5,0 Vi. A energia transferida para o gás como calor no processo 1 é 10,0 p1Vi. Em termos de p1Vi, quais são (a) a energia transferida para o gás como calor no processo 2 e (b) a variação da energia interna do gás no processo 3? ΔU1 = ΔU2 = ΔU3 = 6p1V1 ΔU3 = Q3 - W3 Q1 - W1 ΔU1 = 10p1V1 - 4p1V1 = 6p1V1 Q2 Q2 = 6p1V1 (a) ΔU2 = Q2 - W2 6p1V1 = Q2 - 5p1V1 (b) ΔU3 = ΔU1 = ΔU2 = 6p1V1 ΔU3 = 6p1V1 p 3p1/2 2 p1 p1/2 1 3 a b i Vi Vb = 5Vi Q1 = 10p1Vi W1 = p1Vi W1 = 4p1Vi = 4 W2 = 4p1Vi = 4 p1V1 = - W2 = 4p1Vi W3 = -?N! P! Vi = hv, öu Hv.u \ P = 309 V1 área i