Lista 2 P2

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1. Transforme:
a) 15oC para graus Fahrenheit c) 37oC para Kelvin (P2 Fisica 2)
b) -10oF para graus Celsius d) 345 K para graus Fahrenheit 
2. Um pesquisador dispõe de um termômetro C, de alta precisão, calibrado na escala Celsius, e um termômetro F, defeituoso, calibrado na escala Fahrenheit. Para o ponto do gelo, o termômetro F assinala 30oF, e, quando o termômetro C indica 40oC, o F indica 106oF. Determine a indicação do termômetro F correspondente ao ponto de vapor. Resp: 220OF.
3. A ponte Humber, na Inglaterra, cujo comprimento é de 1410 m, possui o maior vão sem apoio do mundo. Calcule a variação do comprimento da base de aço do vão, quando a temperatura aumenta de -5oC até 18OC. Resp: 0,39 m.
4. Um tanque cuja capacidade é de 1000 litros está cheio de água e é aquecido de 5 oC até 75 oC, empregando-se como combustível carvão de poder calorífico 8000 kcal/kg. Supondo que somente se aproveita 50% do calor liberado, determinar a quantidade de carvão necessária. Resp.: 17,5 kg.
5. Determinar a temperatura de equilíbrio térmico da mistura de 1 kg de gelo a 0 oC com 9 kg de água a 50 oC. Resp. 37 oC.
6. Calcule:
a) Um estudante típico, assistindo a uma aula de física com atenção, produz calor a uma taxa de 100 W. Qual a quantidade de calor produzida por uma turma de 90 alunos, em um anfiteatro, durante 50 minutos de aula? Resp: 2,7.107 J 
b) Suponha que todo calor calculado no item (a) seja transferido para 3200 m3 de ar do anfiteatro. A densidade do ar é igual a 1,20 kg/m3 e o seu calor específico, 1020 J/kg oC (=0,24 cal/g oC). Sabendo que não ocorre nenhuma perda de calor e o condicionador de ar está desligado, qual é o aumento da temperatura do ar do anfiteatro, durante os 50 minutos de aula? Resp: 6,89 K
7. Enche-se um frasco de vidro de volume 200 cm3 com mercúrio a 20 oC. Que volume de mercúrio transborda quando a temperatura do conjunto aumenta para 100 oC ? O coeficiente de dilatação volumétrica do vidro é 1,2x10-5 oC‑1 e do mercúrio, 18x10-5 oC-1. Resp: 2,7 cm3
8. Uma certa quantidade de calor é fornecida a uma massa de alumínio (c=0,21 cal/g 0C), e sua temperatura aumenta 57 0C. Suponha que a mesma quantidade de calor seja fornecida a uma massa igual de cobre (c=0,093 cal/g 0C). De quanto aumentará a temperatura do cobre ? Resp: 128,7oC 
9. Uma barra de aço de 10 cm de comprimento está soldada por sua extremidade a uma barra de cobre de 20 cm de comprimento. Cada barra tem uma seção transversal quadrada de 2 cm de lado. O lado livre da barra de aço está em contato com vapor a 100 oC e o lado livre do cobre, com gelo a 0 oC. Determinar a temperatura na junção das duas barras e o fluxo de calor, quando o sistema estiver em estado estacionário.
(kaço=0,12 cal.s-1.cm-1.(oC)-1 e kcobre=0,92 cal.s-1.cm-1.(oC)-1) Resp: 20,7oC; 3,8 cal/s 
10. Um teto de madeira, de resistência térmica R1 é coberto com uma camada de isolante, com resistência térmica R2. Prove que a resistência térmica resultante desta combinação é dada por R = R1+ R2.
Determinar a temperatura de equilíbrio térmico da mistura de 1 kg de gelo a 0 oC com 9 kg de água a 50 oC. Resp. 37 oC.
11. Uma janela dupla consiste em duas lâminas de vidro de 3 mm de espessura, separadas por uma camada de ar de 12 mm. Determine o fluxo de calor por metro quadrado através dessa janela, se a diferença de temperatura entre os ambientes interno e externo é de 20oC. Despreze a convecção. (condutividade térmica do vidro = 1 W/moC; condutividade térmica do ar = 0,02 W/moC)
12. Um sistema para aquecer água usando energia solar é instalado em uma casa para fornecer 300 l de água quente a 55oC durante um dia (consumo médio de uma família com 4 pessoas). Calcule a área da superfície dos painéis necessária, supondo que a água seja fornecida para a casa a 15oC, que a potência média por unidade de área dos raios solares seja de 130 W/m2 (valor típico para a extremidade sul do Brasil) e que os painéis solares possuem uma eficiência de 60%. 
13. Uma usina termelétrica no Tennessee, Estados Unidos, possui uma capacidade geradora igual a 1,3 GW de potência elétrica. A usina queima 46200 toneladas de carvão por dia, cujo calor de combustão é 6,2.106 J/kg. Qual a eficiência da usina? 
(%)
100
x
consumida
energia
útil
energia
e
=
14. Uma casa sem isolamento tem um fluxo de calor de 400 W/m2 por unidade de área no teto, quando a diferença de temperatura entre o interior e o exterior é de 25oC. Mantendo a mesma diferença de temperatura, qual a espessura do isolamento de fibra de vidro (k=0,04 W/moC) que deve ser adicionado ao teto a fim de reduzir para 40 W/m2 o fluxo de calor por unidade de área ?
15. Um carpinteiro constrói a parede externa de uma casa com uma camada de madeira, com espessura de 3 cm, na parte externa e uma camada de isopor, com espessura de 2,2 cm, como a superfície interna da parede. A madeira possui k=0,080 W/moC e o isopor k=0,010W/moC. A temperatura da superfície interna da parede é igual a 19oC e a temperatura da superfície externa é igual a -10oC.
a) Qual a temperatura na superfície da junção entre a madeira e o isopor? 
b) Qual é a taxa de fluxo de calor por metro quadrado através da parede? 
c) Qual o valor da resistência térmica da camada de isopor? 
 
16. A equação de conversão de uma escala X para a escala Celsius é dada pela equação 
14
T
5
4
T
X
C
+
=
, onde TX é a temperatura em graus X e TC a temperatura em graus Celsius. Determine as temperaturas na escala X correspondentes à fusão do gelo e à ebulição da água.
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_1354010514.unknown