Lista de exercicios termodinamica 2

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Problema 1 
 
Um mol de um gás ideal monoatômico, inicialmente se encontra em um estado A com temperatura T0, 
pressão P0 e volume V0, e sofre a série de processos termodinâmicos listados a seguir. 
Primeiro, uma expansão isotérmica que o leva do estado A para um estado B, onde o volume é 2V0. Em 
seguida, uma expansão adiabática que o leva do estado B para um estado C, onde o volume é 4V0. Uma 
nova expansão isotérmica que o leva do estado C até um estado D, com volume 6V0. Finalmente, uma 
expansão livre que o leva do estado D ao estado E, onde o volume é 8V0. 
Encontre a variação de energia interna e a variação de entropia do gás em cada um dos processos. Em 
suas respostas utilize, no máximo, P0, V0, T0, R. 
 
Problema 2 
A equação de estado de van der Waals é a representação aproximada do comportamento de gases em 
pressões elevadas e é dada por: 
�� + ����� ��� − ��	 = �
� 
onde a e b são constantes que dependem de cada material. Calcule o trabalho realizado por um gás de 
van der Waals quando ele se expande isotermicamente de um volume V1 até um volume V2. 
 
Problema 3 
A pressão P, o volume V e a temperatura T de um determinado material estão relacionados pela equação 
de estado a seguir: 
�� = �� − ��
�
, 
onde a e b são constantes que dependem do material. Encontre uma expressão para o trabalho realizado 
pelo material, quando sua temperatura muda de um valor T1 para outro T2, enquanto a pressão permanece 
constante. Sua resposta deve ser dada em termos de, no máximo, P, T1, T2, a e b. 
 
Problema 4 
Uma empresa de laticínios vai construir um tanque refrigerado para armazenar leite numa temperatura 
baixa e constante TL. Esse reservatório deve ter um volume V e altura D. As suas paredes serão finas, 
com espessura x e condutividade térmica k. Você deve decidir se o tanque será um cilindro com seção 
reta circular, ou com seção reta quadrada. O objetivo da sua escolha é minimizar a troca de calor do leite 
com o ambiente, reduzindo o consumo de energia na empresa. 
a) Calcule o raio r do tanque circular e o lado a da seção reta quadrada do outro tanque em função de V e 
D. 
b) Obtenha expressões para a taxa de transferência de calor entre o ambiente e o interior de cada tanque. 
As suas respostas devem estar em função dos dados do projeto (V, D, x, k e TL) e da temperatura 
ambiente (TA). 
c) Qual dos tanques propostos é mais apropriado? Justifique a sua resposta. Nota: √π ≈ 1,78.