1ª LEI DA TERMODINÂMICA

01-(UFPEL-RS) De acordo com seus conhecimentos sobre Termodinâmica, analise as afirmativas abaixo. I - Sempre que um corpo muda de fase, sob pressão constante, ele recebe ou cede calor e a sua temperatura varia. II - Quando temos uma transformação isobárica, de uma certa massa de um gás perfeito, o aumento da temperatura fará com que aconteça um aumento de volume. III - Uma dada massa de um gás perfeito pode receber calor sem que a sua temperatura interna aumente. Isso ocorrerá se ele realizar um trabalho igual à quantidade de calor que recebeu. IV - Num processo de transformação isocórico a temperatura de uma certa massa de um gás permanece constante. Dessas afirmativas, estão CORRETAS apenas a) I e III. b) I, II e III. c) II e III. d) II e IV. e) II, III e IV. 02-(UFRJ-RJ) Considere certa massa de um gás ideal em equilíbrio termodinâmico. Numa primeira experiência, faz-se o gás sofrer uma expansão isotérmica durante a qual realiza um trabalho W e recebe 150J de calor do meio externo. Numa segunda experiência, faz-se o gás sofrer uma expansão adiabática, a partir das mesmas condições iniciais, durante a qual ele realiza o mesmo trabalho W. Calcule a variação de energia interna ΔU do gás nessa expansão adiabática. 03-(UFU-MG) Num dado recipiente contendo um líquido, é imerso um cilindro contendo gás ideal, confinado por um êmbolo móvel, conforme as figuras adiante.

O recipiente está sobre uma fonte térmica e a base do recipiente é diatérmica, permitindo trocas de calor entre a fonte e o recipiente. As demais paredes do recipiente são adiabáticas e as paredes do cilindro que contém o gás são diatérmicas. A fonte térmica fornece 2000 J para o sistema formado pelo líquido e o gás, conforme figura (I) acima. Devido ao calor fornecido pela fonte térmica, a temperatura do líquido aumenta de 3K, consumindo 1500 J. Por outro lado, o gás realiza uma expansão com um aumento de volume de 8 m3, a uma pressão constante de 50 N/m2, como representado na figura (II) acima. a) Calcule o trabalho realizado pelo gás. b) Calcule a variação da energia interna do gás. c) Nesse processo, o que acontece com a energia cinética das partículas que compõem o gás: aumenta, diminui ou não muda? Justifique a sua resposta. 04-(UFRS-RS) Em uma transformação termodinâmica sofrida por uma amostra de gás ideal, o volume e a temperatura absoluta variam como indica o gráfico a seguir, enquanto a pressão se mantém igual a 20 N/m2.

Sabendo-se que nessa transformação o gás absorve 250 J de calor, pode-se afirmar que a variação de sua energia interna é de a) 100 J. b) 150 J. c) 250 J. d) 350 J. e) 400 J. 05-(UNESP-SP) Um recipiente contendo certo gás tem seu volume aumentado graças ao trabalho de 1664 J realizado pelo gás. Neste processo, não houve troca de calor entre o gás, as paredes e o meio exterior. Considerando que o gás seja ideal, a energia de 1 mol desse gás e a sua temperatura obedecem à relação U = 20,8T, onde a temperatura T é medida em kelvin e a energia U em joule. Pode-se afirmar que nessa transformação a variação de temperatura de um mol desse gás, em kelvin, foi de: a) 50. b) - 60. c) - 80. d) 100. e) 90. 06-(UFRRJ-RJ) A figura a seguir representa o gráfico p-V de um gás, suposto ideal, que sofre primeiramente um processo isobárico, partindo do ponto A para o ponto B, e depois um processo isovolumétrico, atingindo o ponto C, que se situa sobre a mesma isoterma que A.

Calcule a) o trabalho realizado pelo gás ao final do processo ABC; b) o calor recebido pelo gás ao final do processo ABC. 07-(ENEM-MEC) No Brasil, o sistema de transporte depende do uso de combustíveis fósseis e de biomassa, cuja energia é convertida em movimento de veículos. Para esses combustíveis, a transformação de energia química em energia mecânica acontece a) na combustão, que gera gases quentes para mover os pistões no motor. b) nos eixos, que transferem torque às rodas e impulsionam o veículo. c) na ignição, quando a energia elétrica é convertida em trabalho. d) na exaustão, quando gases quentes são expelidos para trás. e) na carburação, com a difusão do combustível no ar.

08-(UFMG-MG) Um cilindro é fechado por um êmbolo que pode se mover livremente. Um gás, contido nesse cilindro, está sendo aquecido, como representado nesta figura: Com base nessas informações, é CORRETO afirmar que, nesse processo, a) a pressão do gás aumenta e o aumento da sua energia interna é menor que o calor fornecido. b) a pressão do gás permanece constante e o aumento da sua energia interna é igual ao calor fornecido. c) a pressão do gás aumenta e o aumento da sua energia interna é igual ao calor fornecido. d) a pressão do gás permanece constante e o aumento da sua energia interna é menor que o calor fornecido. 09-(UNESP-SP) Um pistão com êmbolo móvel contém 2 mols de O‚ e recebe 581J de calor. O gás sofre uma expansão isobárica na qual seu volume aumentou de 1,66 ℓ, a uma pressão constante de 105 N/m2. Considerando que nessas condições o gás se comporta como gás ideal, utilize R = 8,3 J/mol.K e calcule a) a variação de energia interna do gás. b) a variação de temperatura do gás. 10-(UFPB-PB) Um gás ideal é submetido a três transformações consecutivas, em que AB é isobárica, BC é isotérmica e CA é adiabática, como mostra o diagrama pxV a seguir.

Em relação a essas transformações, identifique com V a(s) afirmativa(s) verdadeira(s) e com F, a(s) falsa(s). ( ) Em AB, a energia interna do gás diminui. ( ) Em BC, o gás recebe calor. ( ) Em CA, não há variação da energia interna do gás. A seqüência correta é: a) VVF b) VFV c) FVF d) VVV e) FFF 11-(UFAL) Um gás sofre a transformação termodinâmica cíclica ABCA representada no gráfico p × V. No trecho AB a transformação é isotérmica.

Analise as afirmações: ( ) A pressão no ponto A é 2,5 × 105 N/m2. ( ) No trecho AB o sistema não troca calor com a vizinhança. ( ) No trecho BC o trabalho é realizado pelo gás e vale 2,0 × 104 J. ( ) No trecho CA não há realização de trabalho. ( ) Pelo gráfico, o trabalho realizado pelo gás no ciclo ABCA é maior do que 4,0 × 104J.

12-(UNESP-SP) Um mol de gás monoatômico, classificado como ideal, inicialmente à temperatura de 60 °C, sofre uma expansão adiabática, com realização de trabalho de 249 J. Se o valor da constante dos gases R é 8,3 J/(mol K) e a energia interna de um mol desse gás é (3/2)RT, calcule o valor da temperatura ao final da expansão. 13-(CEFET-PR) Em uma evolução cíclica, em que a curva representativa é uma circunferência e a evolução é realizada no sentido horário em um diagrama PV, pode-se afirmar que: a) a energia interna no estado inicial é diferente do final; b) o gás tem temperatura inicial e final diferentes; c) o gás não recebe calor; d) o gás absorve trabalho; e) o gás realiza trabalho por ciclo 14-(UFSC-SC) Uma amostra de dois moles de um gás ideal sofre uma transformação ao passar de um estado i para um estado f, conforme o gráfico a seguir:

Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01. A transformação representada no gráfico ocorre sem que nenhum trabalho seja realizado. 02. Sendo de 100 Joules a variação da energia interna do gás do estado i até f, então o calor que fluiu na transformação foi de 1380 Joules. 04. Certamente o processo ocorreu de forma isotérmica, pois a pressão e o volume variaram, mas o número de moles permaneceu constante. 08. A primeira lei da Termodinâmica nos assegura que o processo ocorreu com fluxo de calor. 16. Analisando o gráfico, conclui-se que o processo é adiabático. 15- (UCSal-BA) Um gás perfeito está aprisionado, em um recipiente cilíndrico e graduado em litros, que exerce uma pressão constante de 1,1.105 Pa, conforme esquema representado pela figura 1.Esse gás recebe 5,5.102J de calor e empurra o êmbolo para a posição representada pela figura 2. Nessa expansão, o trabalho realizado pelo gás e o aumento de energia interna, em joules, são, respectivamente, a) 2,2.103 e 2,5.102 b) 5,5.102 e zero c) 3,3.102 e 3,3.102

d) 2,2.102 e 3,3.102 e) 2,2.105 e 5,5.10-2

16-(UEPA) Um estudante verifica a ação do calor sobre um gás perfeito inserido em uma seringa de vidro, aquecendo-a com uma vela e mantendo fechada sua saída (ver figura). Desprezando o atrito entre o êmbolo da seringa e o vidro, pode-se afirmar que, durante o aquecimento: a) O gás se tornará mais denso;com isso,a pressão do ar atmosférico empurrará o êmbolo da seringa, comprimindo o gás. b) Se a pressão do gás se mantiver constante, a energia interna do sistema aumentará, fazendo com que o gás realize trabalho deslocando o êmbolo da seringa. c) Se a pressão do gás se mantiver constante, o sistema gasoso receberá trabalho, diminuindo o volume interno da seringa. d) Se a energia interna do sistema aumentar, certamente o gás sofrerá uma transformação isométrica. e) Toda a energia recebida será integralmente utilizada para deslocar o êmbolo, tratando-se, portanto, de uma transformação isobárica do gás. 17-(UDESC-SC-09) O gráfico a seguir apresenta dois processos termodinâmicos distintos, utilizados para levar uma massa gasosa de gás ideal de uma temperatura inicial To até uma temperatura TX. O primeiro (A) é um processo isobárico e o segundo (B) é um processo isocórico.

Analise as afirmativas a seguir, relacionadas aos processos termodinâmicos descritos no gráfico: I. A variação de energia interna do gás foi a mesma nos dois processos. II. A quantidade de calor fornecida ao gás foi a mesma nos dois processos. III. A temperatura TX é maior do que a temperatura To. Assinale a alternativa CORRETA.

a) Somente a afirmativa III é verdadeira. b) Somente as afirmativas I e II são verdadeiras. c) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras. d) Somente a afirmativa II é verdadeira. e) Todas as afirmativas são verdadeiras.

18-(UFRJ-RJ-010)) Um gás ideal em equilíbrio termodinâmico tem pressão de 1,0×105N/m2, volume de 2,0×10-3 m3 e temperatura de 300 K. O gás é aquecido lentamente à pressão constante recebendo uma quantidade de 375 J de calor até atingir um volume de 3,5×10-3 m3, no qual permanece em equilíbrio termodinâmico. a) Calcule a temperatura do gás em seu estado final de equilíbrio. b) Calcule a variação da energia interna do gás entre os estados inicial e final.

19-(UFSC-SC-010) Admita uma máquina térmica hipotética e ideal que funcione de acordo com o ciclo representado no gráfico de pressão versus volume (p x V) a seguir.

Sabendo que a transformação CD é adiabática, com base na primeira Lei da Termodinâmica e no gráfico acima, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01) A transformação BC é isotérmica. A energia absorvida pelo gás na forma de calor é transformada parcialmente em trabalho. 02) Na transformação AB o gás sofre uma expansão isobárica, realizando um trabalho de 1,6 kJ sobre a vizinhança. 04) Sabendo que a temperatura T2 vale 900 K, podemos afirmar que a temperatura T1 vale 1260 K e a pressão no estado C vale aproximadamente 6,22.105 Pa. 08) Na transformação cíclica – ABCDEA – apresentada, a variação da energia interna é zero, ou seja, a temperatura não varia durante todo o ciclo. 16) A transformação CD é uma compressão adiabática, onde a temperatura do gás diminui devido ao trabalho realizado sobre a vizinhança. 32) A transformação EA é isocórica. O aumento da temperatura do sistema, e consequentemente o aumento da energia interna, se deve ao calor recebido da vizinhança. 20-(UNIFESP-SP-011) Em um trocador de calor fechado por paredes diatérmicas, inicialmente o gás monoatômico ideal é resfriado por um processo isocórico e depois tem seu volume expandido por um processo isobárico, como mostra o diagrama pressão versus volume.

a) Indique a variação da pressão e do volume no processo isocórico e no processo isobárico e determine a relação entre a temperatura inicial, no estado termodinâmico a, e final, no estado termodinâmico c, do gás monoatômico ideal. b) Calcule a quantidade total de calor trocada em todo o processo termodinâmico abc. 21-(UPE-PE-011) O diagrama PV para uma determinada amostra de gás está representado na figura a seguir. Se o sistema é levado do estado a para o estado b, ao longo do percurso acb, fornece-se a ele uma quantidade de calor igual a 100 cal, e ele realiza um trabalho de 40 cal. Se, por meio do percurso adb, o calor fornecido é de 72 cal, então o trabalho realizado vale em cal: a) 28 b) 60 c) 12 d) 40 e) 24

22-(UEPG-PR-011) A 1ª lei da termodinâmica pode ser entendida como uma afirmação do princípio da conservação da

energia. Sua expressão analítica é dada por ΔU = Q – , onde ΔU corresponde à variação da energia interna do sistema, Q

e , respectivamente, calor

trocado e trabalho realizado. Sobre a 1ª lei da termodinâmica aplicada a transformações abertas, assinale o que for correto. 01) O sistema pode receber trabalho sem fornecer calor e sua energia interna aumenta. 02) O sistema pode receber calor sem realizar trabalho e sua energia interna aumenta. 04) O sistema pode, simultaneamente, receber calor e trabalho e sua energia interna aumenta. 08) O sistema pode realizar trabalho sem receber calor e sua energia interna diminui. 16) O sistema pode fornecer calor sem receber trabalho e sua energia interna diminui. 23-(ENEM-MEC-011) Os biocombustíveis de primeira geração

são derivados da soja, milho e cana-de-açúcar e sua produção ocorre através da fermentação. Biocombustíveis derivados de material celulósico ou biocombustíveis de segunda geração – coloquialmente chamados de “gasolina de capim” – são aqueles produzidos a partir de resíduos de madeira (serragem, por exemplo), talos de milho, palha de trigo ou capim de crescimento rápido e se apresentam como uma alternativa para os problemas enfrentados pelos de primeira geração, já que as matérias-primas são baratas e abundantes. DALE, B. E.; HUBER, G. W. Gasolina de capim e outros vegetais. Scientific American Brasil. Ago. 2009. n.° 87 (adaptado). O texto mostra um dos pontos de vista a respeito do uso dos biocombustíveis na atualidade, os quais: a) são matrizes energéticas com menor carga de poluição para o ambiente e podem propiciar a geração de novos empregos, entretanto, para serem oferecidos com baixo custo, a tecnologia da degradação da celulose nos biocombustíveis de segunda geração deve ser extremamente eficiente. b) oferecem múltiplas dificuldades, pois a produção é de alto custo, sua implantação não gera empregos, e deve-se ter cuidado com o risco ambiental, pois eles oferecem os mesmos riscos que o uso de combustíveis fósseis. c) sendo de segunda geração, são produzidos por uma tecnologia que acarreta problemas sociais, sobretudo decorrente ao fato de a matéria-prima ser abundante e facilmente encontrada, o que impede a geração de novos empregos. d) sendo de primeira e segunda geração, são produzidos por tecnologias que devem passar por uma avaliação criteriosa quanto ao uso, pois uma enfrenta o problema da falta de espaço

para plantio da matéria-prima e a outra impede a geração de novas fontes de emprego. e) podem acarretar sérios problemas econômicos e sociais, pois a substituição do uso de petróleo afeta negativamente toda uma cadeia produtiva na medida em que exclui diversas fontes de emprego nas refinarias, postos de gasolina e no transporte de petróleo e gasolina. 24-EsPCEx-012) Um gás ideal sofre uma compressão isobárica sob a pressão de 4·103 N/m2 e o seu volume diminui 0,2 m3. Durante o processo, o gás perde 1,8·103 J de calor. A variação da energia interna do gás foi de: a)1,8·103 J b)1,0·103 J c)-8,0·103 J d)-1,0·103 J e)-1,8·103 J

GABARITO

01-C 09- a)105 N/m2; b) 10 K

17-C

02- 150 J

10-E 18- a) 525 K b) 225 J

03- a)400 J; b)100 J; c)aumenta

11- V F F V F

19- SOMA = 38

04-B 12- 40 °C

20- a)1; b) 4.103 J

05-C 13-E 21-C

06- a)8.105 J; b) 8.105 J

14- SOMA = 10

22- SOMA = 31

07-A 15-D 23-A

08-D 16-B 24-D