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?