P3 - Termodinâmica - 2019-1

Verificação de Aprendizagem 3 Física Geral 2 / 2019.1 Prof. M. Reza Dousti 1) (3,0 pontos) Um mol de um gás monoatômico tem uma pressão inicial P1 = 2 atm e um volume inicial V1 = 3 L. O gás é submetido ao seguinte ciclo quase-estático, i) uma expansão isobárica até o volume V2 = 5 L., ii) um resfriamento a volume constante até atingir ao pressão P3, iii) uma compressão isotérmica até voltar ao seu estado inicial. R = 8,31 J/mol.K (a) Mostre o ciclo em um diagrama PV. (b) Determine as temperaturas T1, T2, e T3, assim como a pressão P3. (c) Calcule o calor transferido, o trabalho realizado e a variação de energia interna do gás durante cada parte do ciclo e durante o ciclo completo. (d) Se um ciclo demora 3 segundo, qual é a potência da máquina, e qual é a sua eficiência. 2) (2,0 pontos) Um gás ideal com γ =5/3 sofre uma expansão isotérmica em que seu volume aumenta de 50%, seguida de uma contração isobárica até o volume inicial e de aquecimento a volume constante, até a temperatura inicial. (a) Calcule o rendimento deste ciclo. (b) Compare o resultado com o rendimento de um ciclo de Carnot que opere entre as mesmas temperaturas externas. 3) (3,0 pontos) Um bloco de 8,00 kg é conectado a uma mola e colocado sobre uma superfície horizontal lisa. É preciso aplicar uma força horizontal de 50,0 N para manter o bloco em repouso quando ele é puxado 0,250 m de sua posição de equilíbrio. O bloco é solto, com velocidade nula, a partir deste ponto. Encontre (a) A constante de elasticidade da mola. (b) A frequência das oscilações, e (c) A velocidade máxima do bloco. (d) Encontre a aceleração máxima do bloco. (e) Calcule a energia total do sistema oscilante. (f) posição onde acontecem velocidade e aceleração máxima. 4) (2,0 pontos) Um afinador de piano estica a corda de aço de um piano com urna tensão de 660 N. O comprimento da corda é 42,0 cm e sua massa é 3,00 g. (a) Qual é a frequência fundamental de oscilação nessa corda? (b) Qual é o comprimento de onda do som produzido pela corda oscilando na frequência fundamental? (c) Qual é a ordem do maior harmônico que pode ser ouvido por uma pessoa que pode ouvir frequências até 22 KHz? (d) Faça um gráfico de ondas estacionários das frequências fundamental e o harmônico da (c). Velocidade de som no ar é 343 m/s.