FAP2293 Fısica para Engenharia Eletrica 4

Q1 Q2 Q3 Q4

Aluno: N◦ USP: Turma

Avisos:

F Esta prova tem duracao de 120 minutos.

F Resolva cada questao em sua propria folha. Use o verso se necessario.

F Escreva de forma legıvel.

F E permitido o uso de calculadora. F Justifique formulas utilizadas fora do formulario.

F Apos 60 minutos, perguntas nao serao respondidas.

PEDIDO DE REVISAO Justifique seu pedido para cada ıtem em que deseja revisao. Seja sucinto e objetivo.

Questao 1. Decisao

Questao 2. Decisao

Questao 3. Decisao Questao 4. Decisao

Q1. A energia potencial entre os atomos numa molecula de H2 e dada por

a) (1,0) Determine o valor da separacao de equilıbrio entre os atomos de hidrogenio, r0.

b) (1,0) A massa de um atomo de hidrogenio e mH = 1,007825 u. Determine o valor da energia

(em eV) que deve ser absorvida por uma molecula de H2 para que ela passe do estado rotacional fundamental para o primeiro estado excitado.

c) (0,5) A energia necessaria para excitar a molecula de H2 para o seu primeiro estado vibracional excitado e maior ou menor do que a energia determinada noıtem (b)? Explique qualitativamente sua resposta.

Q2. O nucleo de uranio-238 (23892 U) decai por emissao de partıculas alfa se transformando em torio (Th). A meia vida do uranio-238 e T1/2 = 4,47×109 ano.

a) (0,5) Quais sao o numero atomico, o numero de neutrons e o numero de massa do torio produzido no decaimento? b) (1,0) Determine as energias cineticas (em MeV) da partıcula alfa e do nucleo de torio.

c) (1,0) Quantas partıculas alfa sao produzidas por segundo por grama de U238 decorrentes do decaimento descrito?

Q3. Considere um recipiente cubico de aresta a = 1,0 m, com n = 0,25 mol de um gas ideal monoatomico em equilıbrio a uma temperatura absoluta T. A distribuicao de energia cinetica dos atomos do gas e dada por

onde N = nNA e o numero de atomos do gas.

a) (1,0) Faca um grafico da distribuicao N(Ec). Calcule a energia cinetica mais provavel (Ecmp) em funcao da temperatura e indique o resultado no grafico.

b) (1,0) A energia cinetica media, Ecm dos atomos, para a mesma temperatura, e maior, menor ou igual a Ecmp? Explique.

c) (0,5) Calcule a forca F (em N) exercida pelo gas em cada parede do recipiente a T = 400 K.

Q4. Uma maquina termica de Carnot, que utiliza um mol de gas ideal monoatomico como substancia de trabalho, opera entre dois reservatorios a 20◦C e 200◦C. Durante a expansao isotermica, o gas absorve 1500 J de calor do reservatorio quente.

a) (1,0) Calcule o trabalho W realizado sobre o gas durante a expansao isotermica e faca um diagrama PV do ciclo.

b) (1,0) Calcule o trabalho lıquido feito pelo maquina, Wm, e o calor rejeitado para o reservatorio frio, Qf, no ciclo.

c) (0,5) Se a substancia de trabalho fosse um gas ideal diatomico, a eficiencia da maquina seria melhor ou nao? Explique sua resposta.

φ ≈ 2pi dsenθ dsenθbril = mλ

Φ ≈ 2pi asenθ

I = Imax

λC = h

vf = w

p vg = dk = dE

√ pi une−audu = n!

8pi

2pikBT

Vi PdV

Comentários