Uma massa gasosa ideal realiza uma expansão isotérmica nesse processo pode-se afirmar que

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Termodinamica-CapUFRR-2017

Professor no Colégio de Aplicação da UFRR,

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1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA CENTRO DE EDUCAÇÃO – CEDUC COORDENAÇÃO GERAL DA EDUCAÇÃO BÁSICA COLÉGIO DE APLICAÇÃO – CAP/UFRR – 2017 FÍSICA: PROF. MSC. RONALDO CUNHA APOSTILA 06 – TERMODINÂMICA FÍSICA – 2º ANO Página 1 de 6 TERMODINÂMICA 01 – Definição: A Termodinâmica estuda as relações entre o calor trocado e o trabalho realizado numa transformação de um sistema. 02 – Calor: Energia Térmica em trânsito de um corpo para outro em virtude da diferença de temperatura existente entre eles. 03 – Trabalho: Energia em trânsito entre dois corpos devido a ações de uma força. 04 – Variação de Energia Interna (∆U) e Energia Cinética (EC): A variação de energia interna (∆U) de um sistema é a soma de todas as energias que ele armazena dentro de si. Essa energia á responsável pela agitação de seus átomos ou moléculas. A energia interna de um sistema está diretamente associada à sua temperatura. T.R.n. 2 3 EU C  Como P.V = n.R.T, temos: V.P 2 3 EU C  Quando um sistema recebe uma determinada quantidade Q de calor, sofre um aumento ∆U de sua energia interna e conseqüentemente um aumento ∆T de temperatura. Assim se: ∆T > 0 → ∆U > 0: Energia Interna aumenta. ∆T < 0 → ∆U < 0: Energia Interna diminui. ∆T = 0 → ∆U = 0: Energia Interna não varia. Ex1: Um mol de um gás perfeito ocupa o volume de 22,4 L, sob pressão de 1atm e a 0 ºC. Sendo 1atm = 10 5 N/m 2 e 1 L = 10 -3 m 3 , qual é a energia interna do gás?                ?U ;K273C0T ;m/N10atm1P ;m10.4,22L4,22V ;mol1n 25 33 J10.36,3U 10.6,33 2 10.2,67 U 2 10.4,22.10.3 V.P 2 3 U 3 2 2 35     Ex2: Um mol de um gás ideal monoatômico realiza uma transformação a volume constante, enquanto sua temperatura se eleva de 27 °C para 50 °C. Qual a variação de energia interna do gás em calorias? (Dados: 1 cal = 4,2 J; R = 8,31 J/mol.K)               ?U )K.mol/J31,8R ;K323C50T ;K300C27T ;mol1n 2 1 cal2,68U 2,4J695,286U 2 39.573 2 23.93,24 U 2 )300323.(31,8.1.3 T.R.n. 2 3 U      EXERCÍCIOS 01 – Um mol de um gás perfeito ocupa o volume de 42 L, sob pressão de 5 atm e a 0 ºC. Sendo 1atm = 10 5 N/m 2 e 1 L = 10 -3 m 3 , qual é a energia interna do gás? 02 – Um mol de um gás perfeito ocupa o volume de 30 L, sob pressão de 4 atm e a 0 ºC. Sendo 1atm = 10 5 N/m 2 e 1 L = 10 -3 m 3 , qual é a energia interna do gás? 03 – Cinco mols de um gás ideal monoatômico realiza uma transformação a volume constante, enquanto sua temperatura se eleva de 27 °C para 127 °C. Qual a variação de energia interna do gás em calorias? (Dados: 1 cal = 4,2 J; R = 8,31 J/mol.K) 04 – Dois mols de um gás ideal monoatômico realiza uma transformação a volume constante, enquanto sua temperatura se eleva de 27 °C para 227 °C. Qual a variação de energia interna do gás em calorias? (Dados: 1 cal = 4,2 J; R = 8,31 J/mol.K) 05 – Trabalho (  ) NAS TRANSFORMAÇÕES GASOSAS. 5.1 – TRANSFORMAÇÃO ISOBÁRICA (P = constante). V.P  ou )VV.(P IF   = Trabalho realizado pelo gás (J – joule). P = Pressão exercida pelo gás (N/m²). ∆V = Variação do Volume (m³). VF = Volume Final (m³). VI = Volume Inicial (m³). Obs1:  > 0 (positivo) → ∆V > 0 → VF > VI: Expansão, (o gás realiza trabalho sobre o meio). Obs2:  < 0 (negativo) → ∆V < 0 → VF < VI: Compressão, (o meio realiza trabalho sobre o gás). Obs3:  = 0 (nulo) → ∆V = 0 → VF = VI: Compressão, (o sistema não troca trabalho). Ex3: Um gás ideal, sob pressão constante de 5.10 5 N/m 2 , tem seu volume aumentado de 3.10 -3 m 3 para 5.10 -3 m 3 . Determine: a) Se o gás sofre expansão ou compressão? 3333 IF m10.210.310.5)VV(V   ∆V > 0, o gás sofre expansão b) O trabalho realizado no processo? J1000ouJ10.0,1 10.1010.1010.2.10.5V.P 3 23535    EXERCÍCIOS 05 – Um gás ideal , sob pressão constante de 2.10 5 N/m 2 , tem seu volume reduzido de 12.10 -3 m 3 para 8.10 -3 m 3 . Determine: a) Se o gás sofre expansão ou compressão? b) O trabalho realizado no processo? 06 – Um gás ideal , sob pressão constante de 3.10 5 N/m 2 , tem seu volume reduzido de 16.10 -3 m 3 para 11.10 -3 m 3 . Determine: a) Se o gás sofre expansão ou compressão? b) O trabalho realizado no processo? 07 – Numa transformação sob pressão constante de 800 N/m 2 , o volume de um gás ideal se altera de 0,020 m 3 para 0,060 m 3 . Determine: a) Se o gás sofre expansão ou compressão? b) O trabalho realizado no processo? 08 – Sob pressão constante de 50 N/m 2 , o volume de um gás varia de 0,07 m 3 a 0,09 m 3 . Determine: a) Se o trabalho foi realizado pelo gás ou sobre o gás pelo meio exterior? b) O trabalho realizado no processo? 5.2 – Trabalho numa transformação gasosa qualquer (  ): O trabalho será calculado através do método gráfico, logo: “O trabalho é numericamente igual a área, num gráfico da pressão em função da variação do volume.”      A V .VA P.VA
2. 2. UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA CENTRO DE EDUCAÇÃO – CEDUC COORDENAÇÃO GERAL DA EDUCAÇÃO BÁSICA COLÉGIO DE APLICAÇÃO – CAP/UFRR – 2017 FÍSICA: PROF. MSC. RONALDO CUNHA APOSTILA 06 – TERMODINÂMICA FÍSICA – 2º ANO Página 2 de 6 5.2.1 – Área do Retângulo: AlturaH BaseB H.BA tRe    5.2.2 – Área do Triângulo: AlturaH BaseB 2 H.B ATriân    5.3.3 – Área do Trapézio: AlturaH menorBaseb maiorBaseB 2 h).bB( ATrap      Ex4: As figuras representam a transformação sofrida por um gás. Determinar o trabalho realizado de A para B em cada Processo. J40 8.5 H.BA tRe    J12 2 24 2 4.6 2 H.B ATriân    J75 2 150 2 10.15 2 H.B ATriân    J68 2 136 2 8.17 2 8).512( 2 H).bB( ATrap       J69 2 138 2 6.23 2 6).815( 2 H).bB( ATrap       EXERCÍCIOS 09 – A s figuras representam a transformação sofrida por um gás. Determinar o trabalho realizado de A para B em cada processo. 06 – Primeiro Princípio da Termodinâmica (Primeira Lei da Termodinâmica): De acordo com o princípio da Conservação da Energia, a energia não pode ser criada nem destruída, mas somente transformada de uma espécie em outra. O primeiro princípio da Termodinâmica estabelece uma equivalência entre o trabalho e o calor trocado entre um sistema e seu meio exterior. Consideremos um sistema recebendo uma certa quantidade de calor Q. Parte desse calor foi utilizado para realizar um trabalho  e o restante provocou um aumento na sua energia interna ∆U. “A variação de energia interna (∆U) de um sistema é igual à diferença entre o calor (Q) e o trabalho (  ) trocado pelo sistema com o meio exterior”.  QU ou  UQ Q = quantidade de calor  U = variação da energia interna  = trabalho. InicialFinal UUU 
3. 3. UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA CENTRO DE EDUCAÇÃO – CEDUC COORDENAÇÃO GERAL DA EDUCAÇÃO BÁSICA COLÉGIO DE APLICAÇÃO – CAP/UFRR – 2017 FÍSICA: PROF. MSC. RONALDO CUNHA APOSTILA 06 – TERMODINÂMICA FÍSICA – 2º ANO Página 3 de 6 Ex5: Um gás realiza um trabalho de 400 J e absorve uma quantidade de calor de 680 J. Determine a variação da energia interna do sistema.  = 400 J (realizado) Q = 680 J (recebido)  U = ? J280U 400680U QU    EXERCÍCIOS 10 – Num dado processo termodinâmico, certa massa de um gás recebe 260 joules de calor de uma fonte térmica. Verifica-se que nesse processo o gás sofre uma expansão, tendo sido realizado um trabalho de 60 joules. Determine a variação da energia interna. 11 – Um gás recebe um trabalho de 150 J e absorve uma quantidade de calor de 320 J. Determine a variação da energia interna do sistema. 12 – Um gás passa de um estado a outro trocando energia com o meio. Calcule a variação da energia interna do gás nos seguintes casos: a)o gás recebeu 200 J de calor e realizou um trabalho de 120 J. b) o gás recebeu 200J de calor e o trabalho realizado sobre ele é 120 J. c) o gás cedeu 200 J de calor e o trabalho realizado sobre ele é 120 J. 13 – Durante um processo, são realizados 100 J de trabalho sobre um sistema, observando-se um aumento de 50 J em sua energia interna. Determine a quantidade de calor trocada pelo sistema, especificando se foi adicionado ou retirado. 07 – Transformações Termodinâmicas Particulares: 7.1 – Transformação Isotérmica: Como a temperatura do sistema se mantém constante, a variação da Energia interna é nula. QQU0U  7.2 – Transformação Isovolumétrica, Isométrica ou Isocórica: Como o volume do sistema se mantém constante, não há realização de trabalho. QUQU00V  Todo o calor trocado com o meio externo é transformado em variação da energia interna. Se o sistema recebe ou cede calor: :0U0Q  Temperatura aumenta se o sistema recebe calor. :0U0Q  Temperatura diminui se o sistema cede calor. 7.3 – Transformação Isobárica: Numa transformação onde a pressão permanece constante, a temperatura e o volume são diretamente proporcionais, ou seja, quando a temperatura aumenta o volume também aumenta. aumenta.Volume0 aumenta.aTemperatur0U   Parte do calor que o sistema troca com o meio externo está relacionado com o trabalho realizado e o restante com a variação da energia interna do sistema.  UQ 7.4 – Transformação Adiabática: Nessa transformação o sistema não troca calor com o meio externo, o trabalho realizado é graças à variação de energia interna. UU0Qcomo,QU  Numa expansão adiabática, o sistema realiza trabalho sobre o meio e a energia interna diminui. 7.5 – Balanço Energético: Para aplicar o primeiro princípio, que envolve as grandezas calor, trabalho e energia interna, é preciso fazer um balanço energético, isto é, saber quando essas grandezas assumem valores positivos, negativos ou nulos. Temos as seguintes possibilidades. Q > 0: Calor absorvido ou recebido pelo sistema; Q < 0: Calor cedido pelo sistema; Q = 0: não há troca de calor (Transformação Adiabática);  > 0: Expansão, realiza trabalho (Volume aumenta);  < 0: Compressão, recebe trabalho (Volume diminui);  = 0: Não realiza nem recebe trabalho (volume constante, Transformação Isovolumétrica ou Isométrica ou Isocórica);  U > 0: aumenta a Energia Interna (Temperatura aumenta);  U < 0: diminui a Energia Interna (Temperatura diminui);  U = 0: não varia a energia interna (temperatura constante, transformação isotérmica Ex6: Um sistema gasoso recebe do meio externo 200 cal em forma de calor. Determinar em joules: a) o trabalho trocado com o meio, numa transformação isotérmica. Numa expansão isotérmica, a temperatura permanece constante (  U = 0). O gás ao receber calor aumenta de volume e realiza trabalho (Q = 200 cal). Q = 200.4,2 = 840 J. Como,  Q0U J840 b) a variação da energia interna numa transformação isométrica. Numa transformação isométrica, o volume permanece constante (  V = 0). O calor recebido é transformado em variação da energia interna. Q = 200.4,2 = 840 J. Como, UQ0V  J840U  EXERCÍCIOS 14 – São fornecidos 14 J para aquecer certa massa de gás a volume constante. Qual a variação na energia interna do gás? 15 – São fornecidos 50 J para aquecer certa massa de gás a volume constante. Qual a variação na energia interna do gás? 16 – Um sistema gasoso recebe do meio externo 200 cal em forma de calor. Determinar em joules: a) o trabalho trocado com o meio, numa transformação isotérmica. b) a variação da energia interna numa transformação isométrica. 7.6 – Lei de Poisson: Na transformação adiabática, o sistema tem sua energia Interna alterada por meio do trabalho realizado por ele ou pelo ambiente. tetanconsV.PV.P FFII   Em que o coeficiente  é chamado de expoente de Poison e dado pela razão entre o calor específico, à pressão constante cP e o calor específico do gás, a volume constante cV: V P c c  7.7 – Relação de Mayer (R): Relaciona as capacidades caloríficas molares a pressão CP e volume CV constantes, M é a massa molar. RCC VP  ou M R cc VP 
4. 4. UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA CENTRO DE EDUCAÇÃO – CEDUC COORDENAÇÃO GERAL DA EDUCAÇÃO BÁSICA COLÉGIO DE APLICAÇÃO – CAP/UFRR – 2017 FÍSICA: PROF. MSC. RONALDO CUNHA APOSTILA 06 – TERMODINÂMICA FÍSICA – 2º ANO Página 4 de 6 Ex7: Um gás perfeito ocupa o volume de 8 litros sob pressão de 2atm. Após uma transformação adiabática, o volume do gás passou a 2 litros. Sendo o expoente de Poisson  = 1,5. Determine a nova pressão do gás. Lembrando que para uma transformação adiabática podemos escrever.               ?P 5,1 ;L2V ;atm2P ;L8V F F I I   atm168.2P 2.22.2 2 8 .2 V V .PP V V .PPV.PV.P F 35,12 5,1 F I IF F I IFFFII                    EXERCÍCIOS 17 – Um gás perfeito ocupa o volume de 27 litros sob pressão de 5atm. Após uma transformação adiabática, o volume do gás passou a 3 litros. Sendo o expoente de Poisson  = 1,5. Determine a nova pressão do gás. 08 – TRABALHO NAS TRANSFORMAÇÕES CÍCLICAS: Considerando o ciclo ABCDA, podemos observar que o trabalho realizado pelo sistema é dado pela soma entre os trabalhos realizados nas transformações AB e CD uma vez que os trabalhos nas transformações BC e DA são nulos, pois essas transformações são isocóricas (volume constante). Logo o trabalho é dado pela área do ciclo. CicloCDABCiclo A Obs1: Quando o ciclo é percorrido no sentido horário, ele realiza trabalho sobre o meio externo. O trabalho realizado é positivo. Obs2: Quando o ciclo é percorrido no sentido anti-horário, ele está recebendo trabalho do meio externo. O trabalho recebido é negativo. Obs3: Como neste caso o gás terá seu estado final coincidente com o inicial, a energia interna do mesmo não varia, portanto:  Q0UUQ EM RESUMO: Isobárica V.P   UQ 0U  Isotérmica Q Q 0U  Isométrica 0 UQ  QU  Adiabática U 0Q  U Cíclica Q Q 0U  09 – Segundo Princípio da Termodinâmica (Segunda Lei da Termodinâmica): A segunda lei da termodinâmica, a exemplo da primeira, tem diferentes enunciados que se equivalem. O mais comum deles decorre da aceitação da irreversibilidade das transformações da natureza: “Nenhuma máquina térmica, operando em ciclos, pode retirar calor de uma fonte e transformá-lo integralmente em trabalho”. O calor flui espontaneamente de um corpo mais quente para um corpo mais frio, sempre nesse sentido. 9.1 – Máquinas Térmicas: são dispositivos que convertem calor em trabalho e vice-versa. Temos como exemplos: máquinas a vapor, motores a explosão, refrigeradores, etc. Uma máquina térmica opera em ciclos entre duas fontes térmicas de temperaturas diferentes, uma chamada de fonte quente e a outra, de fonte fria. A máquina retira calor da fonte quente Q1, transforma parte desse calor em trabalho  , e rejeita a outra parte Q2 para a fonte fria, assim: 21 QQ  Q1 = quantidade de calor fornecida para a máquina térmica;  = trabalho obtido; Q2 = quantidade de calor perdida. Obs1: Se todo o calor absorvido por uma máquina térmica fosse integralmente transformado em trabalho, teríamos o caso ideal de Rendimento cem por cento. Mas a experiência mostra que isto não é possível, o que constitui o Segundo Princípio da termodinâmica. Obs2: Enunciado de Clausius: “O Calor só pode passar, espontaneamente, de um corpo de maior para outro de menor temperatura”. Obs3: Enunciado de Kelvin: “É impossível construir máquina térmica que, operando em ciclo, extraia calor de uma fonte e o transforme integralmente em trabalho”. 9.2 – Rendimento da máquina térmica ( ): O rendimento de uma máquina é definido pelo percentual de calor transformado em trabalho. 1Q   ou 1 21 Q QQ    = Rendimento da máquina térmica (%); Q1 = quantidade de calor fornecida para a máquina térmica;  = trabalho obtido; Q2 = quantidade de calor perdida.
5. 5. UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA CENTRO DE EDUCAÇÃO – CEDUC COORDENAÇÃO GERAL DA EDUCAÇÃO BÁSICA COLÉGIO DE APLICAÇÃO – CAP/UFRR – 2017 FÍSICA: PROF. MSC. RONALDO CUNHA APOSTILA 06 – TERMODINÂMICA FÍSICA – 2º ANO Página 5 de 6 Ex8: Uma máquina térmica recebe 200 joules de energia, mas devido às perdas por aquecimento, ela aproveita somente 120 joules. Determine: a) A quantidade de calor rejeitada;         ?Q ;J120 ;J200Q 2 1 J80Q 120200Q Q200120 QQ 2 2 2 21     b) O rendimento dessa máquina?         ? ;J120 ;J200Q1 %60 %100.6,0 200 120 Q1     EXERCÍCIOS 18 – Uma máquina térmica recebe 400 joules de energia, mas devido às perdas por aquecimento, ela aproveita somente 360 joules. Determine: a) A quantidade de calor rejeitada; b) O rendimento dessa máquina? 19 – Uma máquina térmica recebe 300 joules de energia, mas devido às perdas por aquecimento, ela rejeita 100 joules. Determine: a) o trabalho obtido? b) o rendimento dessa máquina? 20 – Um motor elétrico recebe 80 J de energia, mas aproveita efetivamente apenas 60 J. Qual é o rendimento do motor? 21 – Uma máquina térmica, em cada ciclo, rejeita para a fonte fria 240 joules dos 300 joules que retirou da fonte quente. Determine o trabalho obtido por ciclo nessa máquina e o seu rendimento. 22 – O rendimento de uma máquina térmica é 60%. Em cada ciclo dessa máquina, o gás recebe 800 joules da fonte quente. Determine: a) o trabalho obtido por ciclo; b) a quantidade de calor que, em cada ciclo, é rejeitada para a fonte fria. 23 – Uma máquina térmica tem 40% de rendimento. Em cada ciclo, o gás dessa máquina rejeita 120 joules para a fonte fria. Determine: a) o trabalho obtido por ciclo nessa máquina; b) a quantidade de calor que o gás recebe, do ciclo, da fonte quente. 10 – Ciclo de Carnot: Estudando as máquinas térmicas, o cientista Sadi Carnot propôs, em 1824, um ciclo teórico composto de quatro transformações reversíveis, duas isotérmicas e duas adiabáticas, que proporciona o máximo rendimento para uma máquina térmica, entre duas temperaturas T1 e T2 das fontes quentes e frias. O desenho a seguir representa o ciclo de Carnot. Processo A  B: o gás sofre uma expansão isotérmica, recebendo calor da fonte quente Q1 e realizando trabalho. A energia interna do gás se mantém constante nesta transformação. Processo B  C: o gás sofre uma expansão adiabática. Sua temperatura diminui, mas não ocorre troca de calor com o meio. O gás realiza trabalho as custas de redução na sua energia interna. Processo C  D: o gás sofre uma compressão isotérmica, o meio exterior realiza trabalho sobre o gás, sem que haja variação na sua energia interna. Durante essa transformação, o gás rejeita a quantidade de calor Q2 para a fonte fria. Processo D  A: ocorre uma compressão adiabática, completando-se o ciclo. A temperatura do sistema aumenta, mas não ocorre troca de calor com o meio. O trabalho realizado contra o sistema, provoca aumento na sua energia interna. Carnot demonstrou que, para uma máquina que executasse o ciclo por ele proposto, as quantidades de calor trocadas com as fontes térmicas são diretamente proporcionais as temperaturas absolutas dessas fontes, ou seja: 1 2 1 2 T T Q Q  Como: 1 2 1 21 1 Q Q 1 Q QQ Q      Então o rendimento C de uma máquina de Carnot é dado por: 1 2 1 21 T T 1 T TT    Daí, tiramos uma importante conclusão: O rendimento da máquina de Carnot não depende da substância de trabalho utilizada (gás): é função exclusiva das temperaturas absolutas das fontes quente e fria. Estabelece o Teorema de Carnot que, entre duas temperaturas T1 e T2 das fontes quente e fria, a máquina de Carnot é a que apresenta o máximo rendimento. Portanto, nenhuma máquina térmica, entre as mesmas temperaturas, pode apresentar rendimento superior ao previsto para a máquina de Carnot. Ex9: Uma máquina térmica executa um ciclo entre as temperaturas 500 K (fonte quente) e 400 K (fonte fria). Determine o máximo rendimento que essa máquina poderia ter.         ? ;K400T ;K500T 2 1 %20%100.2,0 2,0 500 100 500 400500 T TT 1 21       EXERCÍCIOS 24 – Uma máquina térmica executa um ciclo entre as temperaturas 300 K (fonte quente) e 120 K (fonte fria). Determine o máximo rendimento que essa máquina poderia ter. 25 – Uma máquina térmica executa um ciclo entre as temperaturas 800 K (fonte quente) e 200 K (fonte fria). Determine o máximo rendimento que essa máquina poderia ter. 26 – Uma máquina de Carnot, cuja fonte quente está a 300 K, absorve 100 cal de calor desta fonte, em cada ciclo, e abandona 70 cal para a fonte fria. Determine a temperatura da fonte fria?: 27 – O rendimento de certa máquina térmica de Carnot é de 25% e a fonte fria é a própria atmosfera a 27 °C. Determine a temperatura da fonte quente? 28 – Uma máquina térmica, que opera segundo o ciclo de Carnot, absorve 200 calorias da fonte quente em cada ciclo e abandona 120 calorias para a fonte fria. Determine o rendimento desta máquina térmica?
6. 6. UNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA CENTRO DE EDUCAÇÃO – CEDUC COORDENAÇÃO GERAL DA EDUCAÇÃO BÁSICA COLÉGIO DE APLICAÇÃO – CAP/UFRR – 2017 FÍSICA: PROF. MSC. RONALDO CUNHA APOSTILA 06 – TERMODINÂMICA FÍSICA – 2º ANO Página 6 de 6 29 – O rendimento de certa máquina térmica de Carnot é de 30% e a fonte fria é a própria atmosfera a 27 °C. Determine a temperatura da fonte quente? 30 – Um gás perfeito realiza um ciclo de Carnot. A temperatura da fonte fria é 127 °C e a da fonte quente é 427 °C. Determine o rendimento do ciclo? TESTES DOS ÚLTIMOS VESTIBULARES 01 – (UERR – 2012.1) Se um gás ideal absorve calor à temperatura constante, necessariamente ele deve: a) comprimir-se; b) manter seu volume constante; c) realizar um processo adiabático; d) manter sua pressão constante; e) expandir-se. 02 – (UERR-2011.2) Quando um sistema realiza um processo isotérmico se pode assegurar que: a) A energia interna do sistema aumenta; b) Não existe troca de calor entre o sistema e o meio; c) O sistema troca calor com o meio; d) A energia interna do sistema diminui; e) O trabalho realizado sobre o sistema é nulo. 03 – (UERR 2011.1) Uma geladeira é uma máquina térmica que contem um gás que realiza um ciclo termodinâmico a partir de um trabalho realizado sobre este com o objetivo de absorver calor dos produtos que estão dentro da geladeira e ceder calor ao meio externo. A energia necessária para realizar esse trabalho resulta: a) Ligeiramente menor que o calor absorvido pelo gás; b) Muito menor que o calor absorvido pelo gás; c) Igual que o calor absorvido pelo gás; d) Maior que o calor absorvido pelo gás; e) nenhuma das alternativas anteriores. 04 – (UFRR – 2008) A máquina de Carnot é um modelo importante para o desenvolvimento de máquinas térmicas, onde podemos observar teoricamente os ciclos necessários para funcionamento destas máquinas. Porém, a termodinâmica mostra que a máquina não pode existir, sendo portanto uma idealização teórica. A respeito da máquina de Carnot podemos afirmar que: a) É caracterizada por duas transformações a temperatura constante e duas sem troca de calor com o ambiente, todas irreversíveis. O funcionamento da máquina é proibido pela segunda lei da termodinâmica; b) É caracterizada por duas transformações a temperatura constante e duas sem troca de calor com o ambiente, todas reversíveis. O funcionamento da máquina é proibido pela segunda lei da termodinâmica; c) É caracterizada apenas por duas transformações a temperatura constante, todas reversíveis. O funcionamento da máquina é proibido pela segunda lei da termodinâmica; d) É caracterizada por duas transformações a temperatura constante e duas sem troca de calor com o ambiente, todas reversíveis. O funcionamento da máquina está baseado na segunda lei da termodinâmica; e) É caracterizada apenas por duas transformações sem troca de calor com o ambiente, todas irreversíveis. O funcionamento da máquina é proibido pela segunda lei da termodinâmica. 05 – (UFRR – 2006) Numa expansão isotérmica de um gás ideal, o trabalho mecânico é: a) Inversamente proporcional à temperatura do gás; b) Igual a zero; c) Menor que zero; d) Independente da temperatura do gás; e) Proporcional a temperatura do gás. 06 – (UFRR-2004-F2) Um gás ideal com Cp = 4 cal/K.mol e Cv = 2 cal/K.mol sofre uma transformação adiabática entre dois estados. Se a pressão no estado inicial é quatro vezes maior do que a pressão no estado final, então a razão entre os volumes do gás nos estados final e inicial é: a) 1/16; b) 1/4; c) 1/2; d) 2; e) 4. 07 – (UFRR-2004-F1) Usando Uma massa gasosa ideal realiza uma expansão isotérmica. Nesse processo pode-se afirmar que: a) a pressão e o volume aumentam; b) o volume e a energia interna diminuem; c) a pressão aumenta e a energia interna diminui; d) o volume aumenta e a energia interna permanece constante; e) a energia interna e a entalpia diminuem. 08 – (UFRR-2003-F2) Um mol de um gás ideal realiza o processo cíclico ABCD representado abaixo no gráfico de pressão contra volume. O rendimento do ciclo é de 0,8. O trabalho no ciclo e o calor fornecido ao gás, em quilojoules, valem, respectivamente: a) 24 e 30; b) 8 e 10; c) 54 e 42; d) 12 e 16; e) 16 e 20. 09 – (UFRR-2000-F2) Um gás ideal realiza um ciclo ABCD, como mostra a figura. A pressão e o volume inicial do gás é P0 e V0. O trabalho realizado pelo gás neste ciclo é igual a: a) 2P0V0; b) 3P0V0; c) 4P0V0; d) 6P0V0; e) 9P0V0. 10 – (UFRR-2000-F1) Uma máquina térmica recebe 10 3 J de calor e realiza um trabalho útil de 2,0  10 2 J. Pode-se afirmar que a variação da energia interna e o rendimento da máquina são, respectivamente: a) 12  10 2 J e 0,20%; b) 12  10 3 J e 30%; c) 0,8 J e 30%; d) 20  10 2 J e 20%; e) 8  10 2 J e 20%. 11 – (ACAFE) Complete o enunciado que segue, com a alternativa verdadeira, dentre as relacionadas abaixo. O ciclo de Carnot é constituído de transformações: a) adiabáticas e isotérmicas; b) adiabáticas e isobáricas; c) isovolumétricas e isotérmicas; d) isovolumétricas e isobáricas; e) isovolumétricas e adiabáticas. 12 – (Mackenzie-SP) Um gás, contido em um recipiente dotado de um êmbolo que pode se mover, sofre uma transformação. Nessa transformação fornecemos 800 cal ao gás e ele realiza o trabalho de 209 J. Sendo 1 cal =4,18 J, o aumento da energia interna desse gás foi de: a) 209 J; b) 3.135 J; c) 3.344 J; d) 3.553 J; e) 3.762 J. 13 – (UEMA) Sobre um sistema realiza-se um trabalho de 3 000 J e, em resposta, ele fornece 500 cal de calor durante o mesmo intervalo de tempo. A variação de energia interna do sistema durante esse processo é: (Dado: 1 cal = 4,2 J). a) 2 500 J; b) 2900 J; c) 900 J; d) 2 100 J; e) 22 100 J. 14 – (UFRGS) Uma máquina térmica ideal opera recebendo 450 J de uma fonte de calor e liberando 300 J no ambiente. Uma segunda máquina térmica ideal opera recebendo 600 J e liberando 450 J. Se dividirmos o rendimento da segunda máquina pelo rendimento da primeira máquina, obteremos: a) 1,50; b) 1,33; c) 1,00; d) 0,75; e) 0,25. 15 – (PUC-RS) O Segundo Princípio da Termodinâmica pode ser enunciado da seguinte forma: “Nenhuma máquina térmica, operando em ciclo, pode transformar em _______ todo o __________ a ela fornecido”. a) calor – trabalho; b) trabalho – calor; c) força – calor; d) força – impulso; e) trabalho – impulso.

O que é uma expansão isotérmica?

Quando um gás sofre uma expansão isotérmica?

Quando um gás ideal sofre uma expansão isotérmica O que podemos dizer?

O que acontece na transformação isotérmica?