Show Teste seus conhecimentos com questões sobre as leis da termodinâmica e tire suas dúvidas com os comentários nas resoluções. Questão 1Determine qual o trabalho realizado por um gás em expansão, que teve seu volume alterado de 5.10-6 m3 para 10.10-6 m3, em uma transformação à pressão constante de 4.105 N/m2.
Resposta correta: 2 J. Em uma transformação com a pressão mantida constante, utiliza-se a fórmula abaixo para calcular o trabalho: A pressão exercida pelo gás é representada por p e a variação do volume do gás é dada por  Substituindo os valores do enunciado na fórmula, calculamos o trabalho da seguinte forma: Em uma transformação isobárica, um gás realizou um trabalho mecânico de 1.104 J sob uma pressão de 2.105 N. Se o volume inicial do gás é de 6 m3, qual o seu volume final após a expansão?
Resposta correta: 6,05 m3. Utilizando a fórmula de trabalho para uma transformação isobárica, ou seja, com pressão constante, calculamos o volume final do gás da seguinte forma: Sabendo que 1 J equivale a 1 N.m, substituímos os dados do enunciado na fórmula e encontramos o volume final. Questão 3(Med. Taubaté-SP) Considere as afirmações abaixo: l. Em uma transformação isobárica não varia a pressão. ll. Em uma transformação isocórica não varia o volume. lll. Em uma transformação isométrica não varia a temperatura. Com relação às três afirmações acima, podemos dizer que... a) apenas l é verdadeira b) apenas ll é verdadeira c) apenas lll é verdadeira d) l e ll são verdadeiras e) todas são verdadeiras
Alternativa correta: d) l e ll são verdadeiras. I. CORRETA. A pressão é constante e as grandezas que variam são volume e temperatura. II. CORRETA. Também é chamada de isométrica ou isovolumétrica. Nesse tipo de mudança o volume permanece constante e as grandezas que variam são pressão e temperatura. III. ERRADA. A transformação isométrica permanece com o volume constante, enquanto a transformação isotérmica mantém a temperatura constante. Veja também: Termodinâmica Questão 4(FAM-SP) Se a energia cinética média das moléculas de um gás aumentar e o volume permanecer constante: a) a pressão do gás aumentará e a sua temperatura permanecerá constante. b) a pressão permanecerá constante e a temperatura aumentará. c) a pressão e a temperatura aumentarão. d) a pressão diminuirá e a temperatura aumentará. e) a temperatura diminuirá e a pressão permanecerá constante.
Alternativa correta: c) a pressão e a temperatura aumentarão. Com o aumento da energia cinética média das moléculas a temperatura aumentará, pois ela mede o grau de agitação das moléculas. A pressão do sistema também aumentará, devido ao aumento da energia interna do sistema, já que a velocidade das moléculas aumenta enquanto se movimentam desordenadamente. Veja também: Entropia Questão 5(UECE) Do ponto de vista da primeira lei da termodinâmica, o balanço de energia de um dado sistema é dado em termos de três grandezas: a) pressão, volume e temperatura. b) calor, energia interna e volume. c) trabalho, calor e energia interna. d) trabalho, calor e densidade.
Alternativa correta: c) trabalho, calor e energia interna. O balando de energia ou variação da energia interna do sistema ( U) é dado pela diferença entre a quantidade de calor trocada com o ambiente (Q) e o trabalho realizado durante a transformação (t). U = Q – t Esse princípio estabelece a conservação de energia no sistema, pela recepção ou doação de calor e também pela realização ou recebimento de trabalho, que acarretam no aumento ou diminuição da energia do sistema. Questão 6(UEFS BA/2017) A primeira lei da termodinâmica para sistemas fechados foi originalmente comprovada pela observação empírica, no entanto é hoje considerada como a definição de calor através da lei da conservação da energia e da definição de trabalho em termos de mudanças nos parâmetros externos de um sistema. Com base nos conhecimentos sobre a Termodinâmica, é correto afirmar: a) A energia interna de uma amostra de um gás ideal é função da pressão e da temperatura absoluta. b) Ao receber uma quantidade de calor Q igual a 48,0J, um gás realiza um trabalho igual a 16,0J, tendo uma variação da energia interna do sistema igual 64,0J. c) A energia interna, o trabalho realizado e a quantidade de calor recebida ou cedida independem do processo que leva o sistema do estado inicial A até um estado final B. d) Quando se fornece a um sistema certa quantidade de energia Q, esta energia pode ser usada apenas para o sistema realizar trabalho. e) Nos processos cíclicos, a energia interna não varia, pois volume, pressão e temperatura são iguais no estado inicial e final.
Alternativa correta: e) Nos processos cíclicos, a energia interna não varia, pois volume, pressão e temperatura são iguais no estado inicial e final. a) ERRADA. A energia interna tem valor zero, pois o trabalho realizado é igual à troca de calor com o ambiente. b) ERRADA. O trabalho recebido é igual a quantidade de calor recebida, ou seja, 48,0 J. c) ERRADA. As variáveis dependem do ciclo realizado na transformação. Por exemplo, se o ciclo for realizado no sentido horário, o gás converte calor em trabalho. d) ERRADA. Quando um ciclo é realizado no sentido anti-horário, o gás converte trabalho em calor. e) CORRETA. Após uma sequência de transformações em um processo cíclico as variáveis do sistema (volume, pressão e temperatura) retornam aos valores iniciais. Veja também: Primeira Lei da Termodinâmica Questão 7(Ufpa) Um técnico de manutenção de máquinas pôs para funcionar um motor térmico que executa 20 ciclos por segundo. Considerando-se que, em cada ciclo, o motor retira uma quantidade de calor de 1200 J de uma fonte quente e cede 800 J a uma fonte fria, é correto afirmar que o rendimento de cada ciclo é a) 13,3% b) 23,3% c) 33,3% d) 43,3% e) 53,3%
Alternativa correta: c) 33,3%. 1º passo: calcular o trabalho realizado pela diferença de energia total e dissipada. 2º passo: calcular o rendimento pela razão entre o trabalho realizado pela máquina e o calor recebido. Veja também: Segunda Lei da Termodinâmica Questão 8(IFG) As máquinas térmicas são dispositivos que operam sempre em ciclos, isto é, retornam periodicamente às condições iniciais. Uma maneira de estudá-las é por meio de transformações que ocorrem dentro destes ciclos, representados por um gráfico do comportamento da pressão de um gás de trabalho em função do volume por ele ocupado. O gráfico a seguir representa um ciclo de uma máquina térmica realizado por um sistema gasoso: Analise as afirmativas. I. De A para B ocorre uma expansão isobárica. II. De B para C o trabalho é motor, ou seja, realizado pelo sistema. III. A variação de energia interna no ciclo ABCDA é positiva. IV. No ciclo fechado, ABCDA, não há variação de energia interna e o trabalho total é nulo. Está(ão) correta(s). a) Apenas a afirmativa I. b) Apenas as afirmativas I e II. c) Apenas as afirmativas I e IV. d) Apenas as afirmativas I, II e III. e) Apenas as afirmativas I, II e IV.
Alternativa correta: a) Apenas a afirmativa I. I. CORRETA. A pressão, representada no eixo y, permaneceu constante, caracterizando uma transformação isobárica, enquanto que o volume aumentou. II. ERRADA. Como o volume não varia de B para C, então o trabalho é nulo, já que . III. ERRADA. A variação de energia interna é nula, pois ao término do ciclo retorna-se às condições iniciais. IV. ERRADA. O trabalho realizado não é nulo, ele pode ser calculado pela área do retângulo no gráfico. Veja também: Ciclo de Carnot Questão 9(UFRS) Qual é a variação de energia interna de um gás ideal sobre a qual é realizado um trabalho de 80J, durante uma compressão adiabática? a) 80 J b) 40 J c) zero d) – 40 J e) – 80 J
Alternativa correta: a) 80 J. Em uma transformação adiabática não há variação de temperatura, o que indica que não ocorreram trocas de calor entre o sistema e o ambiente. Em uma compressão adiabática o gás é comprimido e, por isso, é realizado um trabalho sobre ele. Logo, o trabalho recebe sinal negativo, - 80 J. A variação de energia é então calculada da seguinte forma: U = Q – t U = 0 – (-80) U = 80 J Portanto, como não há transferência de calor, a variação de energia interna é de 80 J. Questão 10(UNAMA) Um motor de Carnot cujo reservatório à baixa temperatura está a 7,0 °C apresenta um rendimento de 30%. A variação de temperatura, em Kelvin, da fonte quente a fim de aumentarmos seu rendimento para 50%, será de: a) 400 b) 280 c) 160 d) 560
Alternativa correta: c) 160. 1º passo: converter a temperatura de Celsius para Kelvin. 2º passo: calcular a temperatura da fonte quente no ciclo de Carnot para o rendimento de 30%. 3º passo: calcular a temperatura da fonte quente para o rendimento de 50%. 4º passo: calcular a variação de temperatura. Portanto, a variação de temperatura, em Kelvin, da fonte quente a fim de aumentarmos seu rendimento para 50%, será de 160 K. Complemente seus estudos lendo os textos a seguir. |
A temperatura de um sistema pode permanecer constante mesmo quando ele recebe ou cede calor
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