Questões calor e onda

Universidade Estadual do Maranhão

Centro de Ciências Tecnológicas

Engenharia de Produção

Grupo: Lucélia Claudina Abrantes Prazeres (141k116), Rafaela Lemos Gaspar (141k101), Wendel Reis dos Santos (141k126).

Questões: Capítulo 20

São Luís - MA

2014

10) Uma amostra de gás sofre uma expansão isotérmica reversível. A fig mostra a variação ∆S da entropia do gás em função do volume final Vf do gás. A escala do eixo vertical é definida por ∆S = 64 J/K. Quantos mols de gás existem na amostra?

[pic 1]

[pic 2]

N = 3.5

20) Uma garrafa térmica isolada contém 130g de água a 80,0°C. Um cubo de gelo de 12,0 a 0°C é introduzido na garrafa térmica, formando um sistema gelo + agua original. (a) quais são as variações de entropia da água que era originalmente gelo (b) ao derreter e (c) ao se aquecer até a temperatura de equilíbrio? (d) qual é a variação de entropia da água original ao esfriar até a temperatura de equilíbrio? (e) qual é a variação total de entropia do sistema gelo + agua original ao atingir a temperatura de equilíbrio?

(a) Lf = 333⋅103 J/kg, c = 4190 J/(kg·Cº), m = 0.13 kg  m = 0.012 kg, Tf = 66.5ºC (339.67 K).

(b) Q/T = Lf m / 273,15 K = (333.103x0,012) / 273,15 = 14.6 J/K .

(c) [pic 3]

(d) [pic 4]

(e) A mudança de entropia é dada pela soma dos dois anteriores, nesse caso é 4,39 J/K. 

30) Uma máquina de Carnot é projetada para produzir um certo trabalho W por ciclo. Em cada ciclo, energia em forma de calor  é transferida para a substância de trabalho da máquina a partir da fonte quente, que está a uma temperatura ajustável . A fonte fria é mantida à temperatura  = 250 K. A fig mostra  para uma faixa de valores de . A escala do eixo vertical é definida por  = 6,0 Kj. Se  é ajustada para 550 K, qual é o valor de ?[pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12]

Qq = 4000J

TH = 325 K

ɛ = 1- Tf/Tq

W/Q = 1- Tf/Tq  -> W = 923 J

T’q = 550 K

W/Q’ = 1- Tf/T’q  -> Q’ = 1,7 kj

  

40) Qual deve ser o trabalho realizado por um refrigerador de Carnot para transferir 1,0 J em forma de calor (a) de uma fonte de calor a 7,0°C para uma a 27°C, (b) de uma fonte a -73°C para uma a 27° C, (c) de uma fonte a -173°C para uma a 27°C e (d) de uma fonte a -223 para uma a 27°C?

(a) |W| = 0.071 J[pic 13]

(b) |W| = 0.5 J[pic 14]

(c)  |W| = 2. J[pic 15]

(d)  |W| = 5 J[pic 16]

50) Um ciclo de três etapas é realizado por 3,4 mol de um gás diatômico ideal: (1) a temperatura é aumentada de 200K para 500K a volume constante; (2) o gás é expandido isotermicamente até a pressão original; (3) o gás é contraído a pressão constante de volta ao volume original. Durante o ciclo, as moléculas giram, mas não oscilam. Qual a eficiência do ciclo?

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