Universidade de Caxias do Sul FIS0269 – Fluidos e Termodinâmica Lista de Problemas – Entropia e Segunda Lei
1. Suponha que 4,0 moles de um gás ideal sofrem uma expansão isotérmica reversível do volume V1 para o volume V2 = 2,0.V1 em uma temperatura T = 400 K. Encontre a) o trabalho realizado pelo gás e b) a variação de entropia do gás. c) Se a expansão fosse reversível e adiabática em vez de isotérmica, qual seria a variação de entropia do gás? R. a) 9,22.103 J; b) 23,1 J/K; c) 0 2. Quanta energia deve ser transferida na forma de calor para uma expansão isotérmica reversível de um gás ideal a 132 ºC se a entropia do gás aumenta por 46,0 J/K? R. 1,86.104 J 3. Uma amostra de 2,5 moles de um gás ideal se expande reversível e isotermicamente …exibir mais conteúdo…

a) qual é a eficiência da máquina? b) quanto trabalho por ciclo esta máquina é capaz de realizar? R. a) 23,6 %;
b) 1,49.104 J

8. Uma máquina de Carnot absorve 52 kJ na forma de calor e expele 36 kJ sob a forma de calor em cada ciclo. Calcule a) a eficiência da máquina e b) o trabalho realizado por ciclo em quilojoules. R. a) 31 %; b) 16 kJ 9. Uma máquina de Carnot possui uma eficiência de 22,0 %. Ela opera entre reservatórios de temperaturas constantes diferindo em temperatura por 75,0 ºC. Quais são as temperaturas dos reservatórios a) de alta temperatura e b) de baixa temperatura? R. a) 341 K; b) 266 K 10. A figura mostra um ciclo reversível percorrido por 1,0 mol de um gás monoatômico ideal. O processo bc é uma expansão adiabática, com pb = 10,0 atm e Vb = 1,0.10-3 m3. Para o ciclo, encontre a) a energia adicionada ao gás na forma de calor, b) a energia liberada pelo gás na forma de calor, c) o trabalho líquido realizado pelo gás e d) a eficiência do ciclo. R. a) 1,47.103 J; b) -5,54.102 J; c) 9,18.102 J; d) 62,4 %

11. Para fazer gelo, um refrigerador, que é o inverso de uma máquina de Carnot, extrai 42 kJ sob a forma de calor a -15 ºC durante cada ciclo, com coeficiente de desempenho 5,7. A temperatura ambiente é 30,3 ºC. a) quanta energia por ciclo é fornecida na forma de calor para o ambiente e b) quanto trabalho por ciclo é necessário para funcionar o refrigerador? R. a) 42 kJ; b) 7,4 kJ

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