Atividades de Física 2 sobre Trabalho de Termodinâmica

1 Pt 20 Uma estrutura de alumínio possui uma forma geométrica de um hemisfério oco quase perfeito e de espessura desprezível seu diâmetro é de 70 m medido em um dia de inverno onde o termômetro marca 200C Determine o aumento do espaço interior do hemisfério no verão quando o termômetro marca 345C 2 Pt 20 Um engenheiro muito criativo desenvolve uma nova escala de temperatura a escala G Ele adota a temperatura do ponto de ebulição do nitrogênio como 0G e a temperatura do ponto de fusão do ferro como 1000G a Qual é o ponto de ebulição da água na escala G b Converta 600G para graus Celsius e para kelvins e fahrenheits 3 Pt 20 O calor específico molar de certa substância varia com a temperatura de acordo com a seguinte equação empírica C 30 J mol K 870 103 J mol K3 T2 Qual é o calor necessário para fazer a temperatura de 300 mol dessa substância variar de 27C até 227C Dica use a Equação na forma dQ nC dT e integre 4 Pt 20 Um determinado gás realiza uma expansão isotérmica até atingir seu volume final a uma pressão de 100atm Em seguida é aquecido isocoricamente até atingir sua pressão final a Faça um diagrama PV para ilustrar o processo realizado pelo gás b Calcule o trabalho realizado pelo gás durante o processo c Determine o calor absorvido pelo gás durante o processo 5 Pt 20 Um cilindro de 10 cm de diâmetro contém gás argônio a uma pressão de 10 atm e uma temperatura de 50C Um pistão pode deslizar para dentro e para fora do cilindro A altura inicial do cilindro é de 20 cm Dois mil e quinhentos joules de calor são transferidos para o gás fazendo com que ele se expanda a pressão constante Quanto valem a a temperatura final e b o comprimento final do cilindro 1 Sabemos que alumínio tem metalic do volume de uma esfera logo VH VE 14 π R3 como o diâmetro do hemísferio é 70m seu raio é R diâmetro 2 T652642 K Além disso sabemos que ΔUQW e como é um processo isobárico ΔUQPΔV ΔU nCvΔT onde Cv 3249 JmolK ΔT ΔU 059 3248 2500 149783 J 059 2083 Q 2 500 J Logo W2500 149783 100217 PΔV ΔV 100217 300217 103 m3 100217L 10 105 V6300217157257L V6 π 052 h 257 h 327cm 4 3 C30 j 87103 J2 Sabemos que dQ n C dT dQ n 30 87 103 T2 dT dQ 30 ndT 87 103 nT2 dT Para n3 Ti300K e T6 500K dQ 30 dT 261103 T2 dT Q necessário 18000 1087500 2 34900 Q necessário 87061053 J 5 4 Pgm3 0 A C P1 P6 B V Vi Vr Utotal WAB WBC porém em expansão e compressão isobárica o trabalhoW é zero logo WBC0 assim Utotal WAB e sabemos que o W de uma expansão isotérmica é dado por W NRTemVrVi assim Utotal nRTlnVrVi Sabemos pela 1ª lei da Termodinâmica que U Q U logo UAB QAB WAB como AB é isotérmico UAB 0 assim QAB nRTln VbVi UBC QBC WBC mas NV de processo isocórico é dado por nCvT onde Cv é o calor específico molar a volume constante logo UBC QBC nCvT calculando T Ti JVfnR Tf PbVfnR assim QBC nCv Vf Pb1RR Cv Vf Pf1R logo Qass nRTln VfVi Cv Vf Pf1R 2 Escala G Escalo C Anote que PftFe 1000G J538C Pftfe em C 1538 PctH2O xGI 68 100C PftNA 0G 1958C PftNA em C 1958 Dessa forma realizaremos uma correlação entre as duas escalas para que possamos encontrar x 1000xx0 15381001001958 1000xx 14382958 2958002358 x 1438 x x 1706 G 5 Vi 323K Pi 10atm Vi π052 2 L Vi 65π2 η PVRT 1005π0082323 η 059 mol Sabemos que Qp nCpT onde Cp é o calor específico molar a pressão constante no caso CpAr 2083 logo 2500 059 2083 T Tf 52642 K