Mecânica Geral

Lista de exercícios 2

1) Converta 380 K na unidade de:

a) °C

b) °F

Resposta: a) 106, 85 °C b) 224,33 °F

2) Uma barra metálica tem um comprimento de 27 m a 2 °C. Sabendo-se que o coeficiente de dilatação linear é 1,9 x 10 -5°C-1. Calcule:

a) A dilatação linear quando a barra é aquecida até 20 °C. R: 9,23 x 10 -3 m

b) O comprimento final da barra a 20°C. R: 27,009 m

3) Um paralelepípedo a 25 °C tem dimensões de 5 cm X 25 cm X 40 cm e é constituído de um material cujo coeficiente de dilatação linear é 1,2 x 10 -5°C-1. Qual o volume final do paralelepípedo quando este é aquecido até 90 °C. R: Vf= 5011,7 cm3.

4) Qual o volume de um objeto feito de cobre a 23 °C sabendo-se que seu volume a 50°C é 20 cm3. O coeficiente de dilatação linear do cobre é 1,7 x 10 -5 °C-1. Vf=19,97 cm3.

5) Um recipiente de 50 L está totalmente cheio de um líquido cujo coeficiente de dilatação volumétrica de 2,5 x 10-5°C-1 à 25 °C. O coeficiente de dilatação volumétrica do recipiente é de 7,5 x 10-6° C-1. Calcule o volume de líquido que transbordou quando a temperatura é aumentada até 300 K. R: 1,62 mL.

6) PLT Uma forma de evitar que os objetos que se encontram no interior de uma garagem congelem em uma noite fria de inverno, em que a temperatura cai abaixo do ponto de congelamento da água, é colocar uma banheira velha com água na garagem. Se a massa da água é 125 kg é a temperatura inicial é 20°C (a) que energia a água deve transferir para o ambiente para congelar totalmente e (b) qual é a menor temperatura possível da água até que isso aconteça? c água= 4187 J/kg.K e Lcond=-333 kJ/kg R: a) Q=-52092,5 kJ e b) 0°C.

7) PLT Calcule a menor quantidade de energia, em joules, necessária para fundir 130 g de prata inicialmente a 15,0 °C. Sabe-se que a temperatura de fusão da prata é 1235 K e que o calor de fusão Lf=105 J/g e o calor específico é 236 J/kg.K. R: Q=42,7 kJ.

8) PLT Que massa de água permanece no estado líquido depois que 50,2 kJ são transferidos na forma de calor a partir de 260g de água inicialmente no ponto de congelamento? Lf= 333 kJ/kg. R: 150,7 g.

9) Uma mãe prepara um banho para seu filho. A temperatura da água da torneira é 25 °C e a temperatura ideal para o banho é 36 °C. Quantos litros de água fervendo a mãe deve misturar com 8L de água de torneira para obter água a temperatura ideal? Considere que 1 L de água corresponde a 1 Kg. c água= 4187 J/kg.K. R: V= 1,38 L.

10) Uma haste cilíndrica de cobre com comprimento de 1,2 m e área da seção transversal de 4,8 cm2 está isolada para prevenir perdas de calor através da sua superfície. As extremidades são mantidas a uma diferença de temperatura de 100° C, tendo uma extremidade em uma mistura de água e gelo e a outra em água fervendo e vapor d’água. (a) Encontre a taxa com que a energia é conduzida ao longo da haste. (b) Encontre a taxa com que o gelo derrete na extremidade fria. K=401 J/s.m.K, R: a) 16 J/s; b) 0,048 g/s.