Termologia
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Carl Sagan
Termologia
LISTA 50 – TERMODINÂMICA
01. (UNESP) A figura representa um cilindro contendo um gás ideal em três estados, 1, 2 e 3, respectivamente.
No estado 1, o gás está submetido à pressão P1 = 1,2 × 105 Pa e ocupa um volume V1 = 0,008 m3 à temperatura T1. Acende-se uma chama de potência constante sob o cilindro, de maneira que ao receber 500 J de calor o gás sofre uma expansão lenta e isobárica até o estado 2, quando o êmbolo atinge o topo do cilindro e é impedido de continuar a se mover. Nesse estado, o gás passa a ocupar um volume V2 = 0,012 m3 à temperatura T2. Nesse momento, o êmbolo é travado de maneira que não possa mais descer e a chama é apagada. O gás é, então, resfriado até o estado 3, quando a temperatura volta ao valor inicial T1 e o gás fica submetido a uma nova pressão P3.
Considerando que o cilindro tenha capacidade térmica desprezível, calcule a variação de energia interna sofrida pelo gás quando ele é levado do estado 1 ao estado 2 e o valor da pressão final P3.
02. (FUVEST) No diagrama P x V da figura, A, B e C representam transformações possíveis de um gás entre os estados I e II.
Com relação à variação DU da energia interna do gás e ao trabalho W por ele realizado, entre esses estados, é correto afirmar que
(A) ΔUA = ΔUB = ΔUC e WC > WB > WA.
(B) ΔUA > ΔUC > ΔUB e WC = WA < WB.
(C) ΔUA < ΔUB < ΔUC e WC > WB > WA.
(D) ΔUA = ΔUB = ΔUC e WC = WA > WB.
(E) ΔUA > ΔUB > ΔUC e WC = WB = WA.
03. (FUVEST) Certa quantidade de gás sofre três transformações sucessivas, A → B, B → C e C → A, conforme o diagrama p-V apresentado na figura abaixo.
A respeito dessas transformações, afirmou-se o seguinte:
I. O trabalho total realizado no ciclo ABCA é nulo.
II. A energia interna do gás no estado C é maior que no estado A.
III. Durante a transformação A → B, o gás recebe calor e realiza trabalho.
Está correto apenas o que se afirma em
a) I.
b) II.
c) III.
d) I e II.
e) II e III.
Note e adote: o gás deve ser tratado como ideal; a transformação B → C é isotérmica.
04. (UNESP) A figura mostra uma máquina térmica em que a caldeira funciona como a fonte quente e o condensador como a fonte fria.
a) Considerando que, a cada minuto, a caldeira fornece, por meio do vapor, uma quantidade de calor igual a 1,6 × 109 J e que o condensador recebe uma quantidade de calor igual a 1,2 × 109 J, calcule o rendimento dessa máquina térmica.
b) Considerando que 6,0 × 103 kg de água de refrigeração fluem pelo condensador a cada minuto, que essa água msai do condensador com temperatura 20 ºC acima da temperatura de entrada e que o calor específico da água mé igual a 4,0 × 103 J/(kg ⋅ ºC), calcule a razão entre a quantidade de calor retirada pela água de refrigeração e a quantidade de calor recebida pelo condensador.
05. (FAMERP) A figura representa o diagrama de fluxo de energia de uma máquina térmica que, trabalhando em ciclos, retira calor (Q1) de uma fonte quente. Parte dessa quantidade de calor é transformada em trabalho mecânico (t) e a outra parte (Q2) transfere-se para uma fonte fria. A cada ciclo da máquina, Q1 e Q2 são iguais, em módulo, respectivamente, a 4 × 103 J e 2,8 × 103 J.
Sabendo que essa máquina executa 3000 ciclos por minuto, calcule:
a) o rendimento dessa máquina.
b) a potência, em watts, com que essa máquina opera.
06. (FAMEMA) Duas máquinas térmicas ideais, 1 e 2, têm seus ciclos termodinâmicos representados no diagrama pressão × volume, no qual estão representadas duas transformações isotérmicas (Tmaior e Tmenor) e quatro transformações adiabáticas. O ciclo ABCDA refere-se à máquina 1 e o ciclo EFGHE, à máquina 2.
Sobre essas máquinas, é correto afirmar que, a cada ciclo realizado,
(A) o rendimento da máquina 1 é maior do que o da máquina 2.
(B) a variação de energia interna sofrida pelo gás na máquina 1 é maior do que na máquina 2.
(C) a variação de energia interna sofrida pelo gás na máquina 1 é menor do que na máquina 2.
(D) nenhuma delas transforma integralmente calor em trabalho.
(E) o rendimento da máquina 2 é maior do que o da máquina 1.
07. (SANTA CASA) O diagrama P × V mostra as transformações isotérmica (AB), isovolumétrica (BC) e isobárica (CD) sofridas por certa massa de gás ideal.
A energia interna do gás diminuiu
(A) apenas nas transformações AB e BC.
(B) apenas nas transformações BC e CD.
(C) apenas na transformação CD.
(D) apenas na transformação AB.
(E) em todas as transformações.
08. (FUVEST) Um mol de um gás ideal percorre o
processo cíclico ABCA em um diagrama P-V, conforme mostrado na figura, sendo
que a etapa AB é isobárica, a etapa BC é isocórica e a etapa CA é isotérmica.
Considere as seguintes afirmações:
I. O gás libera calor tanto na etapa BC quanto na etapa CA.
II. O módulo do trabalho realizado pelo gás é não nulo tanto na etapa AB quanto na etapa BC.
III. O gás tem sua temperatura aumentada tanto na etapa AB quanto na etapa CA.
É correto o que se afirma em:
a) Nenhuma delas.
b) Apenas I.
c) Apenas II.
d) Apenas III.
e) Apenas I e II.
09. (SANTA CASA) Existe uma circulação vertical do ar na atmosfera terrestre. Em uma das células de circulação, o ar sobe na região do equador e desce nas regiões dos trópicos, como mostra a figura.
Quando uma massa de ar faz o trajeto de A para B indicado na figura, a pressão, a densidade e a temperatura dessa massa de ar aumentam. Considerando o ar como um gás ideal, o gráfico que representa a transformação sofrida por essa massa de ar quando se desloca de A para B é
10. (UNESP) Em um
recipiente de paredes rígidas, estão confinados 4 mols de um gás monoatômico
ideal que, ao absorver determinada quantidade de calor, sofreu uma
transformação isovolumétrica entre dois estados, I e II, representada no
diagrama P × V.
Adotando os valores para a constante universal dos gases R = 8 J/mol.K e cv = 12 J/mol.K para o calor específico molar desse gás a volume constante, a quantidade de calor absorvida pelo gás para que sofresse tal transformação foi de
(A) 16000 J.
(B) 14000 J.
(C) 18000 J.
(D) 12000 J.
(E) 10000 J.
Respostas
1- ΔU = 20J e P3 = 8,0×104 Pa
2- A
3- E
4-
a) 25%
b) 0,4
5-
a) 30%
b) 60000 W
6- D
7- B
8- B
9- A
10- D
