Exercícios de Termodinâmica

Um motor só poderá realizar trabalho se receber uma quantidade de energia de outro sistema. No caso, a energia armazenada no combustível é, em parte, liberada durante a combustão para que o aparelho possa funcionar. Quando o motor funciona, parte da energia convertida ou transformada na combustão não pode ser utilizada para realização de trabalho, Isso significa dizer que há vazamento da energia em outra forma.

CARVALHO, A. X. Z. Física Térmica. Belo Horizonte: Pax, 2009 (adaptado).

De acordo com o texto, as transformações de energia que ocorrem durante o funcionamento do motor são decorrentes de:

Para determinar o equivalente mecânico do calor, faz-se um experimento que consiste em deixar cair um recipiente muito resistente com água de uma altura h em relação ao solo. O recipiente é termicamente isolado para impedir trocas de calor com o meio, mas contém um termômetro acoplado para medir as variações de temperatura ΔT da água. As colisões com o solo são inelásticas e toda a energia é transferida para a água. O gráfico abaixo foi obtido com dados do experimento realizado com 1,0kg de água. Considere g = 10 m/s².

Sobre o assunto tratado e com base no gráfico acima, é CORRETO afirmar que:

Considere as afirmações com relação à Termodinâmica.

I. A energia interna de uma dada quantidade de gás ideal depende apenas da temperatura.
II. Quando um sistema pode ir do estado (1) para o estado (2) por vários processos diferentes, a quantidade de calor absorvida pelo sistema será a mesma para todos os processos.
III. Quando um sistema pode ir do estado (1) para o estado (2) por vários processos diferentes, a variação da entropia do sistema será a mesma para todos os processos.
IV. Quando um sistema pode ir do estado (1) para o estado (2) por vários processos diferentes, a variação da energia interna do sistema será a mesma para todos os processos.
V. Quando um sistema pode ir do estado (1) para o estado (2) por vários processos diferentes, a quantidade de trabalho realizado sobre o sistema será a mesma para todos os processos.

Assinale a alternativa correta.

As Figuras 1 e 2 apresentam a variação da densidade da água como função da temperatura medida a uma atmosfera de pressão. A Figura 1 representa essa variação na faixa de -20 a 100ºC, e a Figura 2 representa a expansão da Figura 1 na faixa de 0 a 10ºC.

Com relação às figuras acima, assinale a alternativa correta.

Com relação à termodinâmica, analise as proposições.

I. Todas as substâncias aumentam de volume quando a temperatura delas aumenta.
II. Analisando o calor específico de um corpo, pode-se saber como é a taxa de aquecimento ou de resfriamento dele.
III. Correntes de convecção são geradas devido à variação de energia interna de um gás em um recipiente fechado.
IV. Uma transformação adiabática ocorre sem trocas de energia térmica entre o sistema e o meio externo e, consequentemente, sem variação de temperatura.

Assinale a alternativa correta.

Uma garrafa tem um cilindro afixado em sua boca, no qual um êmbolo pode se movimentar sem atrito, mantendo constante a massa de ar dentro da garrafa, como ilustra a figura. Inicialmente, o sistema está em equilíbrio à temperatura de 27 ºC. O volume de ar na garrafa é igual a 600 cm³ e o êmbolo tem uma área transversal igual a 3 cm². Na condição de equilíbrio, com a pressão atmosférica constante, para cada 1 ºC de aumento da temperatura do sistema, o êmbolo subirá aproximadamente:

As altas temperaturas de combustão e o atrito entre suas peças móveis são alguns dos fatores que provocam o aquecimento dos motores à combustão interna. Para evitar o superaquecimento e consequentes danos a esses motores, foram desenvolvidos os atuais sistemas de refrigeração, em que um fluido arrefecedor com propriedades especiais circula pelo interior do motor, absorvendo o calor que, ao passar pelo radiador, é transferido para a atmosfera.

Qual propriedade o fluido arrefecedor deve possuir para cumprir seu objetivo com maior eficiência?

Num experimento, um professor deixa duas bandejas de mesma massa, uma de plástico e outra de alumínio, sobre a mesa do laboratório. Após algumas horas, ele pede aos alunos que avaliem a temperatura das duas bandejas, usando para isso o tato. Seus alunos afirmam, categoricamente, que a bandeja de alumínio encontra-se numa temperatura mais baixa. Intrigado, ele propõe uma segunda atividade, em que coloca um cubo de gelo sobre cada uma das bandejas, que estão em equilíbrio térmico com o ambiente, e os questiona em qual delas a taxa de derretimento do gelo será maior.

O aluno que responder corretamente ao questionamento do professor dirá que o derretimento ocorrerá:

Os fenômenos macroscópicos são, a rigor, irreversíveis a menos de situações experimentalmente controladas “quase-reversíveis”. A expansão livre de um gás, por exemplo, é um fenômeno irreversível. Um outro exemplo é a passagem espontânea de calor de um corpo para outro de menor temperatura (ou mais frio). A lei física ligada a irreversibilidade dos fenômenos macroscópicos corresponde a:

A constante calorífica de derretimento do gelo, sob pressão atmosférica padrão, é cerca de 80cal/g. Ou seja, para derreter cada grama de gelo à 0 graus Celcius sob pressão atmosférica padrão é necessário transferir para ele 80cal de energia térmica. A quantidade de energia térmica necessária para derreter 10g de gelo à 0 graus Celcius sob pressão padrão é cerca de:

Assinale a alternativa INCORRETA:

Considere o texto a seguir:

Um sistema macroscópico, seja sólido, líquido ou gás, tem seu (macro)estado de equilíbrio termodinâmico representado por valores bem definidos das variáveis pressão P, volume V, massa M e temperatura T. Caso o sistema possua massa fixa seu estado de equilíbrio pode ser representado em termos de (P,V,T). Mas cada sistema termodinâmico possui uma relação entre P, V e T que é obtida empiricamente, designada como equação de estado. Assim o estado de equilíbrio pode ser representado em termos de qualquer par de variáveis (P,V), (P,T) ou (V,T). Exemplos de equações de estado são a equação do gás sob baixa densidade (gás ideal) PV/T=nR (T=temperatura em kelvins), a equação aproximada para sólidos e líquidos V=v[1+g(T-t)-k(P-p)], onde g é a expansibilidade (coeficiente de dilatação) e k é a compressibilidade. No caso em que a pressão atmosférica é constante temos P=p de modo que a equação de estado dos sólidos e líquidos fornece a equação de dilatação térmica volumétrica V-v=g.v.(T-t), onde v e t são o volume e a temperatura iniciais do sistema.

Com base neste texto podemos dizer que:

Sabemos por definição que “Calor é a energia térmica que se transfere entre corpos em temperaturas diferentes”. Sabemos também que existem três formas de ocorrer essa troca de energia: condução, convecção e irradiação. Com relação a isto, julgue os itens a seguir em (V) para as afirmativas verdadeiras e (F) para as falsas, depois assinale a alternativa que traz a sequência correta:

( ) Na irradiação, para que a energia térmica se propague é necessário existir um meio material.
( ) A condução acontece quando a troca de energia térmica é feita sem a presença de um meio material.
( ) A convecção é o processo de transmissão de calor em que a energia térmica se propaga em meios fluidos (líquidos e gases) através de correntes de convecção, ex: as brisas litorâneas.
( ) A forma como ocorre a refrigeração de uma geladeira é um exemplo de condução.
( ) Sentimos o calor do Sol devido as radiações eletromagnéticas que ele emite e que atravessam o vácuo existente entre o Sol e a Terra, isto é um exemplo de Irradiação.