Geociências

LISTA DE EXERCÍCIOS - TERMODINÂMICA

2010.1

1) O pêndulo de um relógio feito de invar (α = 0,7 10-6 / o C) tem período de 0,50 s e é exato a 20 oC. Se levarmos o relógio para um local à temperatura de 30 oC, qual a correção necessária aproximada do relógio, após 30 dias? Resp: 9 s. 2) Num termômetro de mercúrio, acopla-se um tubo capilar de vidro a um reservatório numa extremidade do tubo. A uma dada temperatura T0, o mercúrio está todo contido no reservatório de volume V0. Sendo V0=0.2 cm3, qual deve ser o diâmetro do capilar em mm para que a coluna do mercúrio suba de 1cm quando a temperatura aumenta de 1oC. Considere α= 9 x 10-6 /oC para o vidro e γ=1.8 x 10-4 / oC para o mercúrio. Resp: 0.062 mm 3) Em temperaturas muito baixas, o calor específico de um metal pode ser expresso por c = aT + bT3. No caso do cobre, a = 0,0108 J/kg.K2 e b = 7,62.10-4 J/kg.K4. (A) Qual é o calor específico do cobre a 4 K? (B) Qual o calor necessário para aquecer 1 kg do metal de 1 a 3 K? Resp: 0,0920 J/kg.K e 0,0584 J 4) Considere um fluido escoando estacionariamente através de um calorímetro, com vazão mássica Vm constante. Penetrando à temperatura Ti, o fluido passa por um aquecedor elétrico de potência P constante emergindo a uma temperatura Tf. Encontre uma expressão para medir o calor especifico de um fluido. Resp: c = P / [Vm. (Tf-Ti)] 5) Num dia de inverno de uma cidade no hemisfério norte, a temperatura externa é de –20 oF e a temperatura interna de uma casa é de 72 oF. Supondo que a condução de calor seja o único mecanismo importante para a perda de calor e que as condutividades do vidro e do ar sejam respectivamente 1.0 W/m K e 0.026 W/m K, ache a taxa de perda de calor por unidade de área (em W/m2): a) Através de uma janela de 3,0 mm de espessura. Resp: 1,70 x 104 W/m2 b) No caso de uma janela dupla, instalada com vidros de mesma espessura, mas com uma camada de ar de 7,5 cm de espessura entre os vidros. Resp: 17,7 W/m2 6) Seja um aparato constituído de uma mistura de