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Exercícios de Leis da Termodinâmica

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  1. 31. UEL 2011
    TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Analise a figura a seguir e responda. A figura apresenta três possíveis transformações de fase de um gás, desde o estado a até o estado c. Na transformação de a até c, ao longo do caminho curvo do diagrama PV, o trabalho realizado pelo gás é de W = -35J e o calor absorvido pelo gás é Q = -63J. Ao longo do caminho abc, o trabalho realizado pelo gás é de W = -48J. Com base na figura, no enunciado e nos conhecimentos sobre o assunto, considere as afirmativas a seguir. I. Para o caminho abc, a quantidade de calor Q absorvida pelo gás vale -76J. II. Se a pressão Pc = 1/2. Pb, o trabalho W para o caminho cda vale 14J. III. Se a diferença de energia interna Ud - Uc = 15J, a quantidade de calor Q cedida para o caminho da vale 15J. IV. Se a diferença de energia interna Ud - Uc = 5J, a quantidade de calor Q cedida para o caminho da vale 23J. Assinale a alternativa correta.
  2. 32. ENEM 2016
    Até 1824 acreditava-se que as máquinas térmicas, cujos exemplos são as máquinas a vapor e os atuais motores a combustão, poderiam ter um funcionamento ideal. Sadi Carnot demonstrou a impossibilidade de uma máquina térmica, funcionando em ciclos entre duas fontes térmicas (uma quente e outra fria), obter 100% de rendimento. Tal limitação ocorre porque essas máquinas
  3. 33. UFPA 2012
    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
  4. 34. UECE 2015
    Em um motor de carro convencional a primeira transformação de energia em trabalho ocorre dentro do cilindro que aloja o pistão. De modo simplificado, pode-se entender esse sistema como um cilindro fechado contendo um êmbolo móvel, que é o pistão. Em um dado instante a mistura ar e combustível sofre combustão forçando os gases resultantes dessa queima a sofrerem expansão, movimentando o pistão ao longo do eixo do cilindro. É correto afirmar que a energia térmica contida nos gases imediatamente após a combustão é
  5. 35. UFPB
    Antes de iniciar uma viagem, um motorista cuidadoso calibra os pneus de seu carro, que estão à temperatura ambiente de 27 °C, com uma pressão de 30 lbf/pol². Ao final da viagem, para determinar a temperatura dos pneus, o motorista mede a pressão deles e descobre que esta aumentou para 32 lbf/pol². Se o volume dos pneus permanece inalterado e se o gás no interior deles é ideal, o motorista determinou a temperatura dos pneus como sendo:
  6. 36. G1 - IFSC 2014
    De acordo com a 2ª Lei da Termodinâmica leia e analise as seguintes afirmações: I. Para produzir trabalho continuamente, uma máquina térmica, operando em ciclos, deve necessariamente receber calor de uma fonte quente e ceder parte dele a uma fonte fria. II. A Segunda Lei da Termodinâmica não se aplica aos refrigeradores, porque estes transferem calor da fonte fria para a fonte quente. III. A importância do ciclo de Carnot reside no fato de ser o ciclo de rendimento igual a 100%. IV. É possível construir uma máquina térmica operando em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de uma fonte e transformá-lo em uma quantidade equivalente de trabalho. V. O rendimento das máquinas térmicas quentes é definido como a razão entre o trabalho realizado pela máquina e a energia total fornecida à mesma. Assinale a alternativa CORRETA.
  7. 37. UEL 2009
    Leia o texto a seguir. "Por trás de toda cerveja gelada, há sempre um bom freezer. E por trás de todo bom freezer, há sempre um bom compressor - a peça mais importante para que qualquer sistema de refrigeração funcione bem. Popularmente conhecido como 'motor', o compressor hermético é considerado a alma de um sistema de refrigeração. A fabricação desses aparelhos requer tecnologia de ponta, e o Brasil é destaque mundial nesse segmento".  (KUGLER, H. Eficiência gelada. "Ciência Hoje". v. 42, n. 252. set. 2008. p. 46.) Assinale a alternativa que representa corretamente o diagrama de fluxo do refrigerador.
  8. 38. UFU 2011
    Certa quantidade de gás ideal ocupa inicialmente um volume V0, à pressão p0 e temperatura T0. Esse gás se expande à temperatura constante e realiza trabalho sobre o sistema, o qual é representado nos gráficos pela área sob a curva. Assinale a alternativa que melhor representa a quantidade de calor trocada com o meio.  
  9. 39. IMED 2015
    Podemos considerar como máquina térmica qualquer dispositivo que receba uma quantidade de calor Q1 e converta parte da energia recebida dessa maneira em trabalho mecânico W O calor não aproveitado, chamado Q2 = Q1 - W é devolvido ao ambiente sem ser aproveitado. Em relação a essas trocas de calor, definimos como eficiência de uma máquina térmica a razão entre o trabalho mecânico W produzido e a quantidade de calor Q1 entregue à máquina. Em particular, considere uma máquina térmica que opera entre as temperaturas 300K e 1200K Sobre as informações acima descritas, assinale a alternativa INCORRETA.
  10. 40. PUC-RS 2014
    Numa turbina, o vapor de água é admitido a 800K e é expulso a 400K. Se o rendimento real dessa turbina é 80% do seu rendimento ideal ou limite, fornecendo-se 100kJ de calor à turbina ela poderá realizar um trabalho igual a
  11. 41. PUCCAMP
    A turbina de um avião tem rendimento de 80% do rendimento de uma máquina ideal de Carnot operando às mesmas temperaturas. Em voo de cruzeiro, a turbina retira calor da fonte quente a 127 °C e ejeta gases para a atmosfera, que está a –33 °C. O rendimento dessa turbina é de:
  12. 42. Stoodi
    A variação de volume sofrida por um gás ideal que ocupa inicialmente o volume de 10 L a 127 °C, quando sua temperatura se eleva isobaricamente para 327°C, foi aproximadamente de:
  13. 43. UFRGS 2015
    Sob condições de pressão constante, certa quantidade de calor Q fornecida a um gás ideal monoatômico, eleva sua temperatura em T Quanto calor seria necessário, em termos de Q para concluir a mesma elevação de temperatura T se o gás fosse mantido em volume constante?
  14. 44. ENEM - 3 APLICACAO 2014
    As máquinas térmicas foram aprimoradas durante a primeira Revolução Industrial, iniciada na Inglaterra no século XVIII. O trabalho do engenheiro francês Nicolas Léonard Sadi Carnot, que notou a relação entre a eficiência da máquina a vapor e a diferença de temperatura entre o vapor e o ambiente externo, foi fundamental para esse  aprimoramento. A solução desenvolvida por Carnot para aumentar a eficiência da máquina a vapor foi
  15. 45. FUVEST 2012
    Em uma sala fechada e isolada termicamente, uma geladeira, em funcionamento, tem, num dado instante, sua porta completamente aberta. Antes da abertura dessa porta, a temperatura da sala é maior que a do interior da geladeira. Após a abertura da porta, a temperatura da sala
  16. 46. UNIOESTE 2020
    O segundo princípio da Termodinâmica assegura que é impossível construir uma máquina térmica operando em ciclos cujo único efeito seja retirar calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em trabalho. Considerando as consequências deste princípio é CORRETO afirmar que: 
  17. 47. UFRGS 2020
    Uma máquina de Carnot apresenta um rendimento de 40% e a temperatura de sua fonte quente é 500 K. A máquina opera a uma potência de 4,2 KW e efetua 10 ciclos por segundo. Qual é a temperatura de sua fonte fria e o trabalho que a máquina realiza em cada ciclo? 
  18. 48. UFRGS 2020
    Uma amostra de gás ideal monoatômico encontra-se em um estado inicial 1. O gás sofre três transformações sucessivas até completar um ciclo: passa do estado 1 para o estado 2 através de uma compressão adiabática; depois, passa do estado 2 para o estado 3 através de uma transformação isocórica; e, finalmente, retorna ao estado inicial 1, sofrendo uma expansão isotérmica. Qual dos diagramas volume (V)x temperatura absoluta (T) abaixo melhor representa esse ciclo?
  19. 49. ITA 2003
    Considerando um buraco negro como um sistema termodinâmico, sua energia interna U varia com a sua massa M de acordo com a famosa relação de Einstein: ∆ U = ∆ M c². Stephen Hawking propôs que a entropia S de um buraco negro depende apenas de sua massa e de algumas constantes fundamentais da natureza. Desta forma, sabe-se que uma variação de massa acarreta uma variação de entropia dada por: ∆ S / ∆ M = 8π G M kB / ħc . Supondo que não haja realização de trabalho com a variação de massa, assinale a alternativa que melhor representa a temperatura absoluta T do buraco negro.
  20. 50. FUVEST 2015
    O desenvolvimento de teorias científicas, geralmente, tem forte relação com contextos políticos, econômicos, sociais e culturais mais amplos. A evolução dos conceitos básicos da Termodinâmica ocorre, principalmente, no contexto
  21. 51. UNIPAM 2011
    Desde os primórdios de século XVIII, vários físicos se esforçaram para desvendar os mistérios da Termodinâmica. Por volta de 1790, Lord Kelvin formulou a Primeira Lei da Termodinâmica. A partir dos conhecimentos da Termodinâmica, foi possível desenvolver vários dispositivos, tais como os motores à combustão, o refrigerador, o ar condicionado, entre outros, que, nos dias de hoje, geram muito conforto para nossas vidas. O princípio fundamental da Física, ao qual a Primeira Lei da Termodinâmica está relacionada, é a
  22. 52. UEMG 2011
    Há situações na natureza que são impossíveis de ocorrer. Com base nessa afirmação, assinale, abaixo, a alternativa em que se apresenta um fenômeno físico que NÃO ocorre.
  23. 53. OBF 2014
    Uma utilização dos coletores solares é a produção de eletricidade. De acordo com a segunda lei da termodinâmica, a eficiência de conversão de calor em trabalho está limitada pelas temperaturas do reservatório quente e da fonte fria. Para aumentarmos a eficiência na conversão devemos diminuir a temperatura da fonte fria, a qual está limitada pela temperatura do meio ambiente, ou aumentar a temperatura do reservatório de calor. Temperaturas muito acima de 100°C são difíceis de serem alcançadas apenas com as placas dos coletores solares. Uma maneira de se aumentar a temperatura do reservatório quente usando somente a radiação solar é concentrando-a numa pequena região do espaço. Deseja-se usar o coletor solar para produzir vapor para girar uma turbina e, com isso, produzir energia elétrica. Para isso, é necessário concentrar os raios solares numa pequena região e aquecer um fluido até seu ponto de ebulição. Isso tem sido feito em usinas termossolares através de um conjunto de espelhos parabólicos que focam a luz solar num ponto elevando a temperatura de um fluido até 400°C. O calor desse fluido é transferido para uma caldeira vaporizando água. O vapor em alta pressão movimenta uma turbina acoplada a um gerador de energia elétrica. Esse processo é feito através do ciclo Stirling composto das seguintes transformações:   . uma fonte de calor externa aquece o gás enquanto este se expande a fim de que sua temperatura permaneça constante   . o calor é retirado do gás isocoricamente   . o gás é refrigerado enquanto seu volume diminui para que sua temperatura não aumente   . o gás é aquecido isocoricamente até a temperatura inicial   . E o ciclo recomeça.     Qual é, aproximadamente, a eficiência máxima que pode ser alcançada quando a fonte fria está a 27°C e o reservatório quente está a 327°C?
  24. 54. ENEM PPL 2009
    Considere a forma de funcionamento de um equipamento que utiliza um ciclo de transferência de calor de um ambiente interno para um ambiente externo. Um fluido, normalmente um gás, circula por um sistema fechado dentro do ambiente interno, retirando o calor desse ambiente devido a um processo de evaporação. O calor absorvido pelo fluido é levado para o condensador, que dissipa o calor conduzido pelo fluido para o ambiente externo. Esse fluido é, então, forçado por um compressor a circular novamente pelo sistema fechado, dando continuidade ao processo de esfriamento do ambiente interno.  KUGLER, Henrique. Ciência Hoje. v. 42, n. 252. p. 46-47, set. 2008 (adaptado).    No texto acima, descreve-se o funcionamento básico de um 
  25. 55. FCMMG 2008
    Os motores dos automóveis são considerados máquinas térmicas e possuem três elementos: uma fonte quente, uma fonte fria e a própria máquina térmica.   Num motor, pode-se afirmar que:
  26. 56. UNIPAM 2012
    A Termodinâmica é o ramo da Física que estuda as causas e os efeitos de mudanças na temperatura, na pressão e no volume e relaciona duas formas de energia muito comuns: a energia térmica e a energia mecânica. Em essência, a Termodinâmica estuda o movimento da energia e como a energia cria movimento. Historicamente, a Termodinâmica se desenvolveu pela necessidade de se aumentar a eficiência das primeiras máquinas a vapor, sendo fundamentalmente uma ciência experimental. Essa preocupação com a eficiência levou muitos cientistas a imaginarem uma máquina ideal, ou seja, aquela que funcionasse com a maior eficiência possível. Sabe-se que essa máquina ideal é a “Máquina de Carnot”, que funciona segundo o “Ciclo de Carnot”. O Ciclo de Carnot é formado por
  27. 57. ITA 2009
    No ciclo de Carnot, que trata do rendimento de uma máquina térmica ideal, estão presentes as seguintes transformações:
  28. 58. UNAMA 2007
    Em um centro de pesquisa para a fabricação de máquinas a biodiesel, testa-se um modelo que recebe 400 J de calor e realiza 50 J de trabalho por ciclo. Se essa máquina opera com 30 ciclos por minuto, podemos afirmar que a quantidade de calor dissipada ao ambiente, por minuto, vale:
  29. 59. UNIPAM 2011
    Uma máquina térmica opera em ciclo, tendo como fluido de trabalho um gás que recebe calor de uma fonte que está à temperatura 5T e cede calor ao meio que está a uma temperatura T. Essa máquina térmica terá rendimento máximo de
  30. 60. ENEM 2011
    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 a 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 a
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