Aula 14 - Exercícios de Sala

1> Considere que 200 J de trabalho são realizados sobre um sistema e que 70,0 cal são extraídas do sistema na forma de calor. No sentido da primeira lei da termodinâmica, quais são os valores (incluindo sinais) de:

(a) Trabalho;

(b) Quantidade de Calor;

(c) Variação da energia interna.

2> Um gás no interior de uma câmara passa pelo ciclo mostrado na figura. Determine a energia transferida pelo sistema sob forma de calor durante o processo CA se a energia adicionada sob a forma de calor Q(AB) durante o processo AB for 20,0 J, se nenhuma energia for transferida sob forma de calor durante o processo BC e se o trabalho resultante realizado durante o ciclo for 15,0 J.

3> Uma amostra de gás se expande a partir de uma pressão e um volume iniciais de 10 Pa e 1,0 mˆ3 para um volume final de 2,0 mˆ3. Durante a expansão, a pressão e o volume são obtidos pela equação p = a Vˆ2 , onde a = 10 N/mˆ8. Determine o trabalho realizado pelo gás durante a expansão.

4> A substância trabalhante de uma máquina térmica realiza ciclos entre duas fontes térmicas, trocando com elas as quantidades  180 J e 240 J. Determine:

(a) o trabalho realizado em calorias;

(b) a potência útil obtida na máquina, sabendo que os ciclos são realizados com a frequência de 4 Hz;

(c) o rendimento dessa máquina.

5> Um motor de Carnot absorve 52 kJ sob a forma de calor e expele 36 kJ sob forma de calor em cada ciclo. Calcule (a) a eficiência do motor e (b) o trabalho realizado por ciclo em kJ.

Aula 14 - Termodinâmica - Parte Final

Em nossa última aula falaremos da 1ª Lei da Termodinâmica:

Suas aplicações nos processos de transformações.

Logo depois falaremos da 2ª Lei da Termodinâmica - Máquinas Térmicas.

Falaremos da eficiência dessas máquinas.

No final da aula falaremos sobre a prova.

A História dos Motores:

Aula na UFF:

Aula 13 - Resultados do Carrinho com Bexiga

Resultados:

Carrinhos e Disputas:

4º Lugar:

3º Lugar:

2º Lugar:

1º Lugar:

Aula 13 - Iniciação Tecnológica - Carrinho com bexiga

Em nossa aula 13, teremos a Iniciação Tecnológica do Carrinho com Bexiga.

Lembrando das Regras

1> A massa do carrinho é livre.

2> Os carrinhos devem ser movidos exclusivamente por ar expelido por uma bexiga. A bexiga deverá ser trazida pelo grupo. O grupo pode ter de 1 aluno a 5 alunos.

3> O carrinho deverá percorrer uma pista de 3 m de comprimento por 90 cm de largura, caso ele queime as linhas demarcatórias da pista, ele estará automaticamente desclassificado naquele ponto.

4> Os carrinhos deverão cumprir uma prova mínima. A prova consiste em colocar o carrinho na pista e completar o percurso sem queimar as linhas que a delimitam em no máximo 5 s.

5> A competição será realizada como em corridas de “dragstars” ou arrancadas, ou seja, competem dois a dois competidores. O vencedor elimina o derrotado (em melhor de 3, na final será apenas uma corrida).

6> O carrinho deverá ter contato com a pista, em todo o seu percurso, caso contrário será desclassificado.

7> Qualquer dúvida existente durante a competição será resolvida pela comissão julgadora e tem palavra final do professor Maurício Ruv Lemes. A comissão julgadora é soberana.

O Relatório deve conter:

1> Nomes completos e curso

2> Objetivos do projeto

3> Projeto do Carrinho (desenho, foto, dimensões)

4> Problemas e Soluções

5> Relacionar a Física desenvolvida em sala com o carrinho de bexiga.

6> Conclusão

7> Referências

Aula 12- Pós Aula

Após a aula 12 o aluno deverá saber responder as seguintes questões?

1> Como ocorre a Irradiação?

2> Como interpretar o sinal da Potência Resultante Radiada?

3> Qual o objeto de estudo da Termodinâmica?

4> Como proceder para calcular o trabalho realizado por um gás se o processo não for adiabático?

5> O que é uma transformação cíclica?

Aula 12 - Exercícios de Sala

1> A radiação emitida por uma superfície real é calculada comparando-a com um corpo negro. Um corpo negro é definido como um corpo hipotético que absorve toda a radiação térmica que nele incidir, ou seja, ele emite radiação exatamente na mesma taxa que absorve. A Lei de Stefan-Boltzmann relaciona o poder emissivo de um corpo negro com a temperatura da sua superfície, como mostra a equação:

Enegro =σ⋅Ts4

Em que σ é a constante de Stefan-Boltzmann e Ts é a temperatura da superfície do corpo negro, em Kelvin.

O fluxo térmico E máximo de uma superfície real, cuja emissividade e absortividade valem 0,8 e 0,6, respectivamente, pode ser calculado através da equação:

a) E = 0,6⋅σ ⋅Ts4 .
b) E = 0,8⋅σ ⋅Ts4.
c) E = σ⋅Ts4  / 1, 4.
d) E = 0,4⋅σ ⋅Ts4 . 
e) E = σ⋅Ts4  / 1, 2.

2> Uma esfera de Raio 0,500 m, temperatura 27,0ºC e emissividade de 0,850, está localizada em um ambiente de temperatura  igual a 77,0ºC. A que taxa a esfera (a) emite e (b) absorve radiação térmica? (c) Qual a taxa resultante de troca de energia da esfera?

3> Considere que 200 J de trabalho são realizados sobre um sistema e que 70,0 cal são extraídas do sistema na forma de calor. No sentido da primeira lei da termodinâmica, quais são os valores (incluindo sinais) de:

(a) Trabalho;

(b) Quantidade de Calor;

(c) Variação da energia interna.

4> Uma amostra de gás se expande de 1,0 mˆ3 para 4,0 mˆ3 enquanto sua pressão diminui de 40 Pa para 10 Pa. Quanto trabalho é realizado pelo gás se a sua pressão varia com o volume passando por cada uma das três trajetórias mostradas no diagrama p - V?

5> Um gás no interior de uma câmara passa pelo ciclo mostrado na figura. Determine a energia transferida pelo sistema sob forma de calor durante o processo CA se a energia adicionada sob a forma de calor Q(AB) durante o processo AB for 20,0 J, se nenhuma energia for transferida sob forma de calor durante o processo BC e se o trabalho resultante realizado durante o ciclo for 15,0 J.

6> Uma amostra de gás se expande a partir de uma pressão e um volume iniciais de 10 Pa e 1,0 mˆ3 para um volume final de 2,0 mˆ3. Durante a expansão, a pressão e o volume são obtidos pela equação p = a Vˆ2 , onde a = 10 N/mˆ8. Determine o trabalho realizado pelo gás durante a expansão.

7> Um cubo, de 6,0 × 10ˆ–6 m de aresta e emissividade 0,75, à temperatura de –100°C, flutua no espaço sideral, onde a temperatura é –150°C. Qual é a taxa líquida de transferência da radiação térmica do cubo?

Aula 12 - Radiação e Termodinâmica I

Em nossa 12ª aula falaremos sobre o último processo de transferência de calor a Radiação ou Irradiação.

Aprenderemos a calcular a taxa de emissão de energia via radiação e utilizaremos a constante de Stefan-Boltzmann. 

Falaremos também de radiador de corpo negro.

Logo depois iniciaremos a discussão sobre Termodinâmica, definiremos as variáveis de estado e suas respectivas transformações.

Discutiremos o trabalho realizado por um gás e introduziremos a primeira Lei da Termodinâmica.

Universo Mecânico

Aula Introdutória - Unicamp