sexta-feira, 3 de agosto de 2007

Termodinâmica

Lição:
1. Numa experiência, verificou-se que 0,2 metros cúbicos de um determinado gás, inicialmente a temperatura de 400K e pressão de 2.105 N/m2, ao ser aquecido a 600K , passou a ocupar 0,5 metros cúbicos. Determine qual a pressão final observada no experimento.

2. A contribuição científica para a revolução industrial foi a concepção de uma máquina térmica que funciona com vapor de água, idealizada por James Watt. Apesar de um baixo rendimento, a máquina de Watt conseguia realizar o trabalho de vários homens. Considere o calor fornecido por uma fornalha igual a 6200 cal imprimindo a um pistão o trabalho de 8000 J . Qual a variação de energia interna dessa máquina? Considere 1 cal = 4 J



3. Com a instalação do gasoduto Brasil-Bolívia, a quota de participação do gás natural na geração de energia elétrica no Brasil foi significativamente ampliada. Ao se queimar 16 Mol de um gás natural a 1227 °C obtém-se 5,0 x 10^6 J de calor, parte do qual pode ser convertido em trabalho em uma usina termoelétrica.. Considere a constante universal dos gases R = 8,31 mol/J.K e = p.V. Determine:
a) O trabalho realizado pelo gás.
b) a variação de energia interna








4. Um dos aparelhos indispensáveis em uma residência é a geladeira. A refrigeração do seu interior é feita de maneira não-espontânea, retirando-se energia térmica da parte interna e transferindo essa energia par o ambiente da cozinha. A transferência de calor só é espontânea quando o calor transita no sentido de temperatura decrescentes. Na parte interna da geladeira existe o congelador, no qual, normalmente, a substancia freon se vaporiza a baixa pressão, absorvendo energia térmica. O freon, no estado gasoso, expande-se até o radiador( serpentina traseira), no qual, sob alta pressão, se condensa, liberando energia térmica para o meio externo.
A pressão do freon é aumentada no radiador graças a um compressor e diminuída no congelador devido a uma válvula. A eficiência e de uma geladeira é determinada pela razão entre a energia térmica Q que é retirada do seu congelador e o trabalho W que o compressor teve de realizar. eficiência = Q/W (faça isso!!!).
Considere um refrigerador (geladeira) ideal cujo compressor tenha potência útil igual a 5,0 kW. Se, durante cada minuto de funcionamento desse compressor, o radiador( serpentina traseira) transfere para o meio ambiente 4,5.10^5 Joules de energia térmica, a eficiência do refrigerador é igual a:
a) 33% b)50% c) 67% d) 75% e)100 %
solução:
w = Pot.t, onde w é o trabalho e t, tempo:
w = 5000.60 (SI) , temos w = 300 000 J (lembre-se, na compressão w < 0)
De acordo com o enunciado, e = 450000
300000
Portanto, temos e = 1,5 ou seja 50 % alternativa b
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Einstein, Picasso e a quarta dimensão

No início do século 20, uma revolução ocorreu simultaneamente nas artes e nas ciências físicas. De um lado, Pablo Picasso destruiu a rigidez plástica na pintura, tentando, com o cubismo, expandir as possibilidades de representação de imagens tridimensionais em telas bidimensionais. Aproximadamente na mesma época, Albert Einstein destruiu a rigidez da concepção newtoniana de espaço e tempo, mostrando que medidas de distância e de tempo não são absolutas, independentes do estado de movimento de quem as faz, mas, sim, dependentes do movimento relativo entre observadores. Dada a proximidade nas datas (o quadro de Picasso "Les Demoiselles D'Avignon" é de 1907, e a teoria da relatividade especial de Einstein é de 1905), é natural se conjecturar que houve uma influência da física nas artes.Em recente livro, "Einstein, Picasso: Espaço, Tempo e a Beleza que Causa Confusão", Arthur I. Miller revisita esse tema, oferecendo uma explicação muito plausível para a aparente coincidência de datas. Segundo Miller, não houve, na verdade, uma influência direta entre os trabalhos de Einstein e de Picasso; ambos são partes de uma profunda transformação cultural que já ocorria no princípio do século, cujo foco maior de atenção era justamente o questionamento da natureza do espaço e da relação entre a realidade e sua percepção sensorial.Picasso tentou representar a totalidade de uma imagem, vista ao mesmo tempo de vários ângulos diferentes, como se o observador existisse em uma dimensão a mais, a quarta dimensão. Explico: imagine uma bola flutuando no espaço. Vemos a superfície dessa bola que, como toda superfície, tem duas dimensões. Mas nós sabemos que essa superfície é curva e não plana, como, por exemplo, o topo de uma mesa. Por quê? Porque vemos a bola em três dimensões. Sabemos que ela tem também um raio que define a distância entre a superfície da bola e o seu centro. Caso o raio variasse de ponto a ponto, isto é, se a distância entre os pontos na superfície e o centro não fosse fixa, a bola teria uma aspecto distorcido.Imaginemos, então, uma bola distorcida, como a superfície da Lua, repleta de crateras e montanhas, ou uma cabeça. De nossa perspectiva tridimensional, jamais poderemos captar a totalidade da bola: veremos apenas a parte que se encontra voltada para nós, e não a face oculta. Com o cubismo, Picasso tentou representar todos os aspectos de uma superfície, como se pudéssemos ver a frente e as costas de uma pessoa ao mesmo tempo, transformando-nos em observadores de uma quarta dimensão espacial.Já Einstein, em sua teoria da relatividade especial, mostrou que observadores com um movimento relativo entre si, por exemplo, uma pessoa em pé numa calçada e outra passando de carro, obterão resultados diferentes ao medirem distâncias e intervalos de tempo. Se a pessoa em pé na calçada estiver segurando uma régua de um metro na horizontal (medida por ela), a pessoa passando de carro verá essa régua um pouco mais curta. Não percebemos isso, pois esses efeitos só se tornam importantes a velocidades próximas da velocidade da luz, de 300 mil quilômetros por segundo.O oposto ocorre com o tempo: para o observador passando de carro, um relógio na mão da pessoa na calçada bate mais devagar, ou seja, a passagem do tempo dilata. Einstein concluiu que tempo e espaço são manifestações conjuntas da realidade física. Poucos anos mais tarde, ficou claro que a teoria da relatividade trata o tempo como uma dimensão a mais, em pé de igualdade com as três espaciais.Picasso e Einstein foram influenciados pelo matemático francês Henri Poincaré que, no início do século, propôs que a geometria descrevendo a realidade não era única. Picasso, através de seu amigo Maurice Princet, e Einstein, ao ler o livro "Ciência e Hipótese", publicado em alemão em 1904. Para ambos, a função da ciência e da arte é revelar a essência da realidade que se esconde por trás da limitada percepção sensorial. Mesmo que a quarta dimensão de Picasso seja diferente da de Einstein, nossa visão de mundo foi profundamente mudada por ambas.
MARCELO GLEISER da Folha de S.Paulo