Exercícios de Termodinâmica Cap 17 do Sears e Zemansky...
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Pedro
Exercícios de Termodinâmica Cap 17 do Sears e Zemansky - Primeira Lei da Termodinâmica
RESPOSTAS AOS EXERCÍCIOSSEARS/ZEMANSKY: FÍSICA 10ª EDIÇÃO
CAPÍTULO 17
17-20: Para um processo isotérmico, ΔU = 0, portanto W = Q = -335 J.
17-22: a)
b) pV2 – pV1 = nR(T2 – T1)
= (0.250 mol)(8.3145 J/mol⋅K)(100.0 K) = 208 J.
c) O trabalho é realizado sobre o pistão.
d) Como a Eq. (17-13) vale para qualquer processo, usando a Tabela 17.1,encontramos
ΔU = nCvΔT = (0.250 mol)(28.46 J/mol⋅K)(100.0 K) = 711,5 J.
e) Como ΔU = Q – W, usando o resultado dos itens (b) e (d) obtemos
Q = ΔU + W = 711,5 J + 208 J = 919,5 J.
f) A pressão externa é a metade do valor anterior porém como estamosconsiderando os mesmos valores de n e de T do item (b), concluímos queo trabalho realizado possui o mesmo valor encontrado no item (b).
17-34: a) .5.21)0.40)(/07.29(
)105.2(_ 4
molKKmolJ
Jx
TC
Qn
p
=⋅
=Δ
=
b) .1079.107.29
76.20)105.2( 44 JxJx
C
CQTnCU
P
VV −=−==Δ−Δ
c) W = Q - ΔU = -7.15 x 103 J.
a) ΔU é o mesmo para ambos processos, e se dV = 0, W = 0 e portanto
Q = ΔU = -1.79 x 104 J.
17-42: a)
b) O trabalho realizado é
W = p0(2V0 – V0) + )).4()2(( 0300 VpVpRCV −
p3 =p0(2V0/4V0)γ e portanto
−+= − )22(1 200
γ
RC
VpW V
Note que p0 é uma pressão absoluta.
c) O modo mais direto para calcular a temperatura consiste em achar a razãoentre os valores finais da pressão e do volume em relação aos valoresoriginais e considerar o ar como um gás ideal;
γγγ
−=
=
== 2
003
3
3
20
11
3303 )2(4
2
1TT
V
V
V
VT
Vp
VpTT
d) Como .1)2)((, 00000
0
0
0 00
+=−+==RC
VpTTRCRT
pQ
RT
pn V
VVV
Isto significa uma quantidade de calor que entra no gás.
17-48: a)
b) Para uma pressão constante, quando o volume cai para a metade atemperatura Kelvin também cai para a metade, e a temperatura no começoda expansão adiabática é igual a 150 K.
c) O volume dobra durante a expansão adiabática, e pela Eq. (17-22), atemperatura no final expansão adiabática é dado por
(150 K)(1/2)0.40 = 114 K.
d) A pressão mínima ocorre no final da expansão adiabática. Durante oaquecimento o volume é mantido constante, portanto a pressão mínima éproporcional à temperatura Kelvin,
pmin = (1.80 x 105 Pa)(113.7 K/300 K) = 6.82 x 104 Pa.
RESPOSTAS AOS EXERCÍCIOSSEARS/ZEMANSKY: FÍSICA 10ª EDIÇÃO
CAPÍTULO 18
18-4: a) .1043.6)280.0(
)00.1)(10180(1 53
JxsWx
Pte
Q ===
b) Q – Pt = 6.43 x 105 J – (180 x 103 W) (1.00 s) = 4.63 x 105 J.
18-12: a)
( ).1009.8
)0.5)(/2100(/33410)80.1(
)(
5
3
Jx
KKkgJkgJkg
TcTcLmQ águaáguagelogelofC
=
⋅+=
Δ+Δ+=
