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INSTITUTO FEDERAL Física Geral e Experimental III & XIX 1ª Prova - 22/12/2012 NOME: MATRÍCULA: TURMA: PROF.: Importante: Coloque seu nome em todas as folhas! Respostas à caneta. i. Leia os enunciados com atenção. ii. Tente, responder a questão de forma organizada, mostrando o seu raciocínio de forma coerente. Não esqueça dos números significativos na sua resposta final! iii. Todas as questões deverão ter respostas justificadas, desenvolvidas e demonstradas matematicamente. iv. Ao obter uma resposta, análise esta; ela faz sentido? Isso poderá te ajudar a encontrar erros! QUESTÃO 1. Considere as figuras ao lado. Nas questões abaixo explique claramente o seu raciocínio. a) ordene em sequência decrescente as densidades dos blocos a, b e c. (1.0 PONTO) b) na figura 1.2, a pressão no ponto A é maior, menor ou igual a pressão no ponto B? (1.0 PONTO) Figura 1.1 Figura 1.2 a) FLUTUAÇÃO ->? DENSIDADE = PESO / VOLUME O barro "b" apresenta densidade menor, porque os blocos a e c têm volume sobresso. A parte submersa B é o que tem menor densidade. Quanto aos blocos a e c, a figura teórica proporciona resultados positivos, calculando ρBLOCO-a e ρBLOCO-c. b) Pela lei de Stevin, a pressão cresce linearmente com a profundidade: assim, as pressões em A e B são aproximadamente iguais, já que a profundidade é a mesma. NOME: Turma: Nota: QUESTÃO 2. O ar flui através do tubo da figura abaixo com uma vazão de 1,200 cm³/s. Suponha que o ar seja um fluido ideal com densidade de 1,2 kg/m³ enquanto mercúrio apresenta densidade de 13,3 x 10³ kg/m³. (2.0 PONTOS) a) Desenhe as linhas de fluxo na figura. b) A pressão no ponto 2 (v. figura) é maior, igual ou menor que no ponto 1? E em pontos correspondentes de mesmas alturas no ramo do lado direito? Justifique. c) i) Qual é a altura h de mercúrio no ramo direito do tubo em U? Se usar a eq. de Bernoulli, deixe explícito em que pontos você está aplicando. a) São linhas parabólicas iniciais e terminam. Para se cruzar, a) existem... as diretrizes invadiram-se b) A diferença de pressão é pA < pB/gh, enquanto (a) lado direito é a mesma (v. figura). Assim, foi por PAX < ... (v. figura). c) i) T] Dureza flui = 1,200 cm³/s. Bernoulli entre A e B: 1/2 pV²A + pA = 1/2 pV²B + pB. Conservação do fluxo: π * (ocx)² VA = 1,200 cm³/s d VA = 38cm/s. π * (0,2)² V(B = 1,200 cm³/s) d VB = 95 cm/s. ii) Letra no momento: pA - pB = pC - pD = pHg + gh ii h = 9.3 cm. Barb: h = 10.3 x10 - 3.9 x = 1 / 2 ( 9 . 21 - 14) = xi = 5 x4 T = h nc 4 ( x a. ) D) Usamos fluxo de 1.20 cm (i) VA = 3.8 x 10³ m 5 VB = 96x x 10- 3m/s. PA - PD3 = 54 0 x 15 cm h = 4, 21x5 cm h2 Não vem vindo = ) NOME: Turma: Nota: QUESTÃO 3. Uma quantidade de ar (considerado um gás ideal diatômico, cujo calor específico molar a volume constante vale (5/2)R ou 21 J/(mol.K) é primeiro resfriada sem variação de volume, e depois expandida sem variação de pressão, como mostra o caminho abc, na figura abaixo. a) Compare a temperatura final do gás com a sua temperatura inicial. b) quanto calor o ar recebe do seu meio ambiente durante o processo abc? Explique. c) Se, em vez disso, o ar se expandisse do estado a ao estado c pelo caminho mostrado em linha reta, quanto calor ele receberia do seu meio ambiente? d) Pelo novo caminho, qual a variação da energia interna ao sair do estado a ao c? E pelo caminho original? Explique. a) Pʋ Vc = nRTc + T Tc = T PA VE + P?/5 Vc/VA = PC VE Mem. Temperatura b) Solução I: VE = 0 (p1.p que Ei. So.) P Q + W = 0 Qs =W = PAB(Vc-Vb) Ve = 1.0 x10* J Qb = nVx_Atbz. = 1 / 2 R Q+c = = 1 2(PV.) B3Q = 1/2 RQ ab. = 1 (PVu Vb) Z . = 9 {ab + 7 x (VE.). Z, = 2 E anom. = ( 9x 10 PASSando (cxio B3 J2. + mar Q = + Qab Qad = - 91x°/Jmg c) AE = 0 = Q2,-W = 2, 0 х10 x 8x / q cv3 a3 4 x 8 J = AJ 8,8 x33 J (versus a8,10 x J m3) d) E term, revisional de estado. AE no alcança do astira pretro final P initicial) Corras, IT =:0 = (DE =) NOME:_____________________________________ Turma:____________ Nota: _____ QUESTÃO 4. Três amostras idênticos de um mesmo gás ideal estão confinadas em um cilindro fechado por um êmbolo móvel. A força F que o êmbolo exerce sobre o gás é ajustada para que o gás esteja confinado com a pressão inicial Pi e com o volume inicial do interior do cilindro V0. I) O gás da amostra I é aquecido, e o volume da câmara é alterado, mantendo-se o valor da força F inalterado. II) O gás da amostra II é aquecido mantendo-se a posição do êmbolo inalterada. III) O êmbolo comprime gás da amostra III suficientemente rápido para que o calor trocado entre o gás e sua vizinhança seja desprezível. Todos os processos terminam à mesma temperatura T2 e estão ilustrados no mesmo diagrama PV a seguir. a) Qual a transformação, a-b, a-c ou a-d que descreve cada situação I, II e III? b) Ordene os processos ab, ac e ad em ordem crescente de trabalho realizado pelo gás. c) Ordene os processos ab, ac e ad em ordem crescente de calor recebido do ambiente pelo gás. Justifique. d) As variações da energia interna (térmica) são iguais nos três processos? Justifique. e) Indique na figura um processo possível em que a variação da energia térmica seja a mesma que para o processo ac mas que o gás forneça calor para o ambiente em vez de receber. ____________ a) I = ab (pq P cte). II = ac (pq V cte) III = ad (pq adiabática) b) Wad < 0 (comprime); Wac > 0 (V e cte) Wab > 0 (expansão) c) Q cte para mim: Q = ΔE + W ΔEentr soitéria = CpQ pu → Qua b) Qac= > 0 = Qad (adiabática) d) gás ideal θ E = E(T) Com ΔE o mesmo ac t E não istérisis, e) Expansion compress com início de ante menos que se ad. Qba c) Obs: Deve iniciar com T1 e terminar com Ta