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GASES E TERMODINÂMICA – PROF. MENDONÇA
RESUMO DE CONTEÚDO
Os gases representam o estado físico da matéria cujos valores de volume,
densidade ou forma própria não são definidos. Apresentam alto grau de
desordem causado pelo deslocamento livre das partículas que os constituem (átomos, moléculas ou íons – geralmente moléculas) e são
objetos de estudos por possuírem grande aplicabilidade
no cotidiano, e por ser a camada material na qual mais
mantemos contato, afinal, normalmente todo o nosso
corpo fica em contato com gases (ar atmosférico).
As propriedades dos gases são variáveis, ou seja, por haver determinados
e específicos espaços entre seus constituintes (que podem aumentar ou
diminuir) o volume, a densidade, a pressão, a viscosidade podem ser alterados. E, é dessa grande inconstância
dos gases, que se deriva o estudo dos gases.
Estudo dos Gases
Por possuírem grande mobilidade, os gases são altamente difusos: tendem a preencher
rapidamente todo e qualquer recipiente no qual está contido.
O estudo dos gases, em nível acadêmico
de ensino médio, restringe-se aos gases ideais ou perfeitos, que são aqueles que
apresentam proporção direta entre molaridade, volume, temperatura e pressão de um modo homogêneo e
previsível.
Dentre todas as propriedades que os gases podem apresentar, seguem as mais usuais:
Pressão: Somatória das forças que
cada constituinte de um gás exerce sobre as paredes de um corpo, ou
recipiente, em uma determinada área.
Volume: Espaço ocupado por um gás
em um determinado recipiente. Temperatura: Estado térmico de
agitação das partículas de um gás.
E, a essas variáveis (sobre gases ideais) são apresentadas as seguintes fórmulas:
1. Lei de Boyle-Mariotte -> PV = K 2. Lei de Charles -> VT-¹ = K
3. Lei de Gay-Lussac -> PT-¹ = K
Essas leis significam a constância dos gases perfeitos nas variáveis: pressão (P), volume (V) e temperatura (T); opondo-se
aos gases reais, onde essas leis não se aplicam.
Obs.: T-1 = 1/T
Lei de Boyle-Mariotte
A primeira lei dos gases informa que o produto pressão-volume de um gás ideal é
constante para certa temperatura e molaridade. Ou seja, mantendo-se a massa
de gás e temperatura constantes, aumentando ou diminuindo-se a pressão (ou volume), diminui-se ou aumenta-se o
volume (ou pressão), respectivamente, em uma relação inversamente proporcional.
Ex.: Se, a 1 atm de pressão, um gás
apresenta 2 l de volume. A 2 atm de pressão, o mesmo gás terá 1 l de volume,
de fato que: 1.2 = 2.1 = K
Lei de Charles
A segunda lei dos gases mostra que o
produto entre o volume e o inverso da temperatura é constante para a mesma
massa de gás e pressão. De modo que, se a uma temperatura de 298 K (ou 25°C), determinado gás possui 2l de volume, a
320 K o mesmo gás terá volume proporcional, de modo que:
2.298-1 = V.320-1
V = 320.2.298-1
V = 2,15 l
Ou seja, após aumentar a temperatura em
22K, o volume aumenta em 0,15 l.
Lei de Gay-Lussac
A última lei dos gases determina que o produto entre a pressão e o inverso da temperatura de um gás é constante para
um dada massa e volume constantes.
Ex.: Se determinado gás a 298 K possui pressão igual a 3 atm, à 100 K essa
pressão será igual a:
3.298-1 = P2.100-1
P2 = 3.100.298-1
P2 = 1,006 atm
Lei dos Gases Perfeitos e Equação de Clapeyron
Unificando-se as três leis dos gases ideiais,
tem-se a lei dos gases perfeitos:
PV / T = K
E, ainda, adicionando a relação de Avogadro, onde a massa de um gás é
proporcional à sua quantidade de matéria, tem-se:
PV / nT = R
E, a esse R foi dado a conotação de
constante dos gases perfeitos, donde deriva a equação de Clapeyron:
PV = nRT
Sendo: P = pressão que o gás se encontra,
em atm;
V = volume do recipiente onde o gás está contido, em l;
n = quantidade de matéria do gás, em mol;
R = constante dos gases perfeitos, em atm.l.mol-1.K-1;
T = temperatura do gás, em K.
EXERCÍCIOS
Questão 01 - (UNIOESTE PR/2008)
Um sistema termodinâmico percorre o caminho
CBA representado no diagrama PV abaixo.
Assinale a alternativa correta.
a) A transformação CB é isocórica.
b) O trabalho realizado pelo sistema no percurso
BA é de J10 x 0,5 4 .
c) Se a temperatura do sistema no ponto A for de
300 K, no ponto B será de 150 K.
d) Se a transformação CB for adiabática, o
sistema não trocará calor com o meio externo
nessa transformação.
e) O ciclo ACBA pode ser fechado com
uma transformação isotérmica.
Questão 02 - (UNIOESTE PR/2006)
O gráfico abaixo mostra o comportamento da
temperatura de uma amostra de óleo em função do
tempo de aquecimento. O volume da amostra de
óleo é de 1,0 litro e a pressão é mantida constante
durante todo o período de aquecimento. Ao final
de 10 minutos de aquecimento verifica-se que
ainda restavam 500 g de óleo no estado líquido.
Sabe-se que a densidade do óleo vale 0,60 g/cm3 e
que a amostra recebe calor a uma taxa constante e
de valor igual a 60 cal/s. Assinale a(s)
alternativa(s) correta(s).
01. O calor específico do óleo vale 0,4 cal/(g ºC).
02. A taxa de aquecimento da amostra de óleo
pode ser expressa como 3,6 x 103 cal/min.
04. A capacidade térmica da amostra tem o valor
de 240 cal/g.
08. O calor latente de vaporização do óleo testado
vale 216 cal/g.
16. Caso seja sempre mantida a mesma taxa de
aquecimento da amostra, após 40 minutos do
início do aquecimento, todo o óleo terá sido
vaporizado.
32. Caso seja duplicada a taxa de aquecimento da
amostra, após 10 minutos do início do
aquecimento, todo o óleo terá sido vaporizado.
64. Durante o intervalo de tempo em que houve
variação de temperatura da amostra, a mesma
recebeu uma quantidade total de calor de 1,44
x 104 calorias.
Questão 03 - (UNIOESTE PR/2008)
Um cilindro hermeticamente fechado de volume V
contém um gás ideal à pressão P e temperatura T.
Nessas condições iniciais, a velocidade média das
moléculas do gás é vm. Por meio de dispositivos
conectados ao cilindro, pode-se modificar os
valores do volume, da pressão e da temperatura.
Assinale a alternativa que mostra novos valores
desses parâmetros: V1, P1, T1, com os quais a
velocidade média das moléculas do gás dobra.
a) T/2 T P/2; P V/2; V 111
b) T T P; P V/4; V 111
c) 4T T 4P; P V; V 111
d) 2T T 2P; P V; V 111
e) 2T T 2P; P 2V; V 111
TEXTO: 2 - Comum à questão: 4
Considere a montagem a seguir, que mostra um
gás ideal em equilíbrio em um recipiente
cilíndrico. Uma mola de constante elástica k tem
uma de suas extremidades presa a um suporte
rígido, e a outra extremidade está presa ao êmbolo
do recipiente. A massa do êmbolo é desprezível e,
na situação descrita, a mola não está comprimida
nem alongada.
Questão 04 - (PUC MG/2013)
Considerando-se o recipiente com 128g de
oxigênio à pressão de 1 atm e temperatura de
27ºC, o volume ocupado pelo gás será de
aproximadamente:
a) 1,0 m3
b) 400 litros
c) 8,3 m3
d) 100 litros
Questão 05 - (UEL PR)
Um freezer é programado para manter a
temperatura em seu interior a –19ºC. Ao ser
instalado, suponha que a temperatura ambiente
seja de 27ºC. Considerando que o sistema de
fechamento da porta a mantém hermeticamente
fechada, qual será a pressão no interior do freezer
quando ele tiver atingido a temperatura para a qual
foi programado?
a) 0,72atm
b) 0,78atm
c) 0,85atm
d) 0,89atm
e) 0,94atm
Questão 06 - (UEL PR)
Certa quantidade de gás perfeito sofre uma
transformação cíclica, passando pelos estados 1, 2,
3, 4, 5 e 1, conforme está indicado no diagrama
pV.
p(atm)
V(litros)
1 2
3
45
7
6
5
4
3
2
1
1 2 3 4 5 6 7 80
O trabalho realizado pelo gás nessa transformação
cíclica, medido em atm.L, é um valor mais
próximo de
a) 50
b) 40
c) 30
d) 20
e) 10
Questão 07 - (UEL PR/2010)
Os diagramas PV a seguir representam o
comportamento de um gás:
É correto afirmar:
a) O diagrama (a) representa um processo
isotérmico com a temperatura inicial maior
que a temperatura final.
b) Os diagramas (a) e (b) resultam no mesmo
trabalho realizado pelo sistema após a
expansão.
c) O diagrama (b) representa um processo
adiabático.
d) O diagrama (c) representa um processo
isobárico.
e) O diagrama (c) representa um processo de
expansão.
Questão 08 - (UEL PR)
O gráfico abaixo, que relaciona a pressão com o
volume, apresenta três evoluções de gases,
conforme as curvas I, II e III. Sobre essas
evoluções, é correto afirmar:
p
v
II
II
I
a) A evolução III é isotérmica.
b) Na evolução I o gás cedeu calor.
c) O trabalho realizado pelo gás na evolução I é
maior que o trabalho realizado na evolução II.
d) Na evolução I a temperatura diminuiu.
e) O trabalho na evolução II é negativo.
Questão 09 - (UEM PR/2012)
Um recipiente de volume igual a 1,2 m3 contém
uma amostra de gás ideal à temperatura de 27ºC e
à pressão de 4,98.104 N/m
2. Considerando R =
8,3Jmol-1
K-1
e k = 1,4.10-23
JK-1
e o número de
Avogrado igual a 6.1023
, assinale o que for
correto.
01. A quantidade de mols dessa amostra gasosa é
de 24mols.
02. O número total de moléculas dessa amostra
gasosa é de 1,44.1025
moléculas.
04. A energia cinética média de cada uma das
moléculas da amostra gasosa é de 6,3.10-21
J.
08. Se a temperatura da amostra gasosa for
aumentada de 27ºC para 54ºC, a pressão terá
seu valor aumentado em 100%, mantendo-se
inalterados o volume e o número de mols.
16. Se o número de mols for duplicado, a pressão
terá seu valor duplicado, se se mantiverem
inalterados o volume e a temperatura.
Questão 10 - (UEM PR)
Um êmbolo de espessura desprezível, que pode
mover-se livremente, divide, inicialmente, um
cilindro de 240 cm de comprimento em duas partes
iguais A e B (figura). O compartimento A contém
um gás sob pressão de 2 atm, e o B contém o
mesmo gás, à mesma temperatura, sob pressão de
1atm. Considerando que, ao soltar o êmbolo,
ocorre um processo isotérmico, a distância, em
centímetros, entre a posição inicial do êmbolo e a
posição final é...
Questão 11 - (UEM PR)
Considere, sobre a superfície da Terra, uma coluna
vertical com paredes adiabáticas preenchida por
uma gás ideal. Baseando-se nessas informações e
considerando que o gás está em equilíbrio térmico
sob a ação do campo gravitacional terrestre,
assinale o que for correto.
01. As partes extremas superior e inferior do gás
estão sujeitas a pressões diferentes.
02. A pressão na parte extrema superior não é
maior que a da parte extrema inferior.
04. A temperatura numa região superior do gás é
menor que a de outra inferior.
08. A temperatura T, a pressão P, o volume V e o
número de moles n do gás estão relacionados
pela equação PV = nRT, onde R é a constante
universal dos gases perfeitos.
16. As partes extremas superior e inferior do gás
têm a mesma densidade.
Questão 12 - (UEM PR)
São realizados três experimentos com um gás
ideal. No primeiro, o volume do gás é duplicado,
enquanto sua pressão permanece constante. No
segundo, a partir das mesmas condições iniciais, a
pressão é duplicada, enquanto o volume
permanece constante e, no terceiro experimento, a
partir das mesmas condições iniciais, o volume é
duplicado, enquanto a temperatura permanece
constante. Assinale o que for correto.
01. Nos três experimentos, foi fornecido calor ao
gás.
02. Nos três experimentos, foi realizado trabalho
pelo gás.
04. Nos três experimentos, a energia interna do
gás aumentou.
08. Nos experimentos 1 e 2, a variação de energia
interna do gás é a mesma.
16. Nos experimentos 1 e 3, o trabalho realizado
pelo gás é o mesmo.
Questão 13 - (UFPR/2013)
Segundo o documento atual da FIFA “Regras do
Jogo”, no qual estão estabelecidos os parâmetros
oficiais aos quais devem atender o campo, os
equipamentos e os acessórios para a prática do
futebol, a bola oficial deve ter pressão entre 0,6 e
1,1 atm ao nível do mar, peso entre 410 e 450 g e
circunferência entre 68 e 70 cm. Um dia antes de
uma partida oficial de futebol, quando a
temperatura era de 32 ºC, cinco bolas,
identificadas pelas letras A, B, C, D e E, de
mesma marca e novas foram calibradas conforme
mostrado na tabela ao lado:
00,1E
90,0D
80,0C
70,0B
60,0A
(atm)
PressãoBola
No dia seguinte e na hora do jogo, as cinco bolas
foram levadas para o campo. Considerando que a
temperatura ambiente na hora do jogo era de 13
ºC e supondo que o volume e a circunferência das
bolas tenham se mantido constantes, assinale a
alternativa que apresenta corretamente as bolas
que atendem ao documento da FIFA para a
realização do jogo.
a) A e E apenas.
b) B e D apenas.
c) A, D e E apenas.
d) B, C, D e E apenas.
e) A, B, C, D e E.
Questão 14 - (ESCS DF/2013)
Abaixo, está representado um ciclo de ventilação
pulmonar idealizado. Durante o início da
inspiração, a pressão do gás dentro dos pulmões é
mínima, havendo acréscimo da pressão interna e
do volume com a entrada de ar. Assim que o
pulmão está em sua capacidade máxima, há um
período curto de pausa, em que trocas gasosas são
realizadas a um volume constante, o que reduz a
pressão. A pressão interna começa a decrescer à
medida que há esvaziamento parcial da câmara, e
atinge pressão mínima.
Internet: <www.livemedical.net/respiratory-
mechanics> (com adaptações).
Entre as opções a seguir, assinale a que melhor
representa o ciclo de ventilação descrito acima.
a)
b)
c)
d)
e)
Questão 15 - (PUC RJ/2013)
Um sistema termodinâmico recebe certa
quantidade de calor de uma fonte quente e sofre
uma expansão isotérmica indo do estado 1 ao
estado 2, indicados na figura. Imediatamente após
a expansão inicial, o sistema sofre uma segunda
expansão térmica, adiabática, indo de um estado 2
para o estado 3 com coeficiente de Poisson =
1,5.
a) Determine o volume ocupado pelo gás após a
primeira expansão, indo do estado 1 ao
estado 2.
b) Determine a pressão no gás quando o estado
3 é atingido.
Questão 16 - (UCS RS/2013)
Os motores a combustão, como o dos automóveis
movidos a gasolina ou a álcool, são classificados
como máquinas térmicas que, operando em ciclos,
entre fontes de calor quentes e frias, e recebendo e
liberando fluídos operantes, produzem trabalho.
Suponha um motor a combustão hipotético que
possua um gás ideal como fluído operante e que
nunca o troque. As transformações de estado
desse gás ideal, durante um ciclo de operação do
motor, estão representadas no gráfico pressão X
Volume abaixo. Conclui-se que o gás ideal
a) tem, durante todo o ciclo, a mesma
temperatura.
b) tem, durante todo o ciclo, o mesmo volume.
c) gera quantidade de calor liberado mais
trabalho executado maior do que a
quantidade de calor recebido.
d) tem, durante todo o ciclo, sua pressão
variando.
e) mantém o produto da sua pressão pelo seu
volume constante durante todo o ciclo, de
modo que sua temperatura sempre varie.
Questão 17 - (UEM PR/2013)
Com relação ao comportamento térmico dos gases
ideais, assinale o que for correto.
01. Mantendo-se a temperatura de uma amostra
de gás ideal constante, a variação da pressão
dessa amostra é inversamente proporcional à
variação de seu volume.
02. Mantendo-se a pressão de uma amostra de
gás ideal constante, a temperatura da amostra
é inversamente proporcional ao volume dessa
amostra.
04. Em condições idênticas de temperatura e
pressão, gases que ocupam volumes idênticos
possuem o mesmo número de partículas.
08. A energia cinética média das partículas de
uma amostra de gás ideal é diretamente
proporcional à temperatura da amostra.
16. Mantendo-se o volume constante, a pressão
de uma amostra de gás ideal é diretamente
proporcional à velocidade média das
partículas desse gás elevada ao quadrado.
Questão 18 - (UNICAMP SP/2013)
A boa ventilação em ambientes fechados é um
fator importante para o conforto térmico em
regiões de clima quente. Uma chaminé solar pode
ser usada para aumentar a ventilação de um
edifício. Ela faz uso da energia solar para aquecer
o ar de sua parte superior, tornando-o menos
denso e fazendo com que ele suba, aspirando
assim o ar dos ambientes e substituindo-o por ar
vindo do exterior.
a) A intensidade da radiação solar absorvida por
uma placa usada para aquecer o ar é igual a
400 W/m2. A energia absorvida durante 1,0
min por uma placa de 2 m2 é usada para
aquecer 6,0 kg de ar. O calor específico do ar
é Cºkg
J1000c . Qual é a variação de
temperatura do ar nesse período?
b) A densidade do ar a 290 K é = 1,2 kg/m3.
Adotando-se um número fixo de moles de ar
mantido a pressão constante, calcule a sua
densidade para a temperatura de 300 K.
Considere o ar como um gás ideal.
Questão 19 - (UEG GO/2013)
Dentro de um cilindro com pistão móvel está
confinado um gás monoatômico. Entre a parte
superior, fixa, do cilindro e o pistão existe uma
barra extremamente fina de metal, de
comprimento l0, com coeficiente de dilatação
linear , ligada por um fio condutor de calor a
uma fonte térmica. A barra é aquecida por uma
temperatura que provoca uma dilatação linear
l, empurrando o pistão que comprime o gás.
Como a área da base do cilindro é A e o sistema
sofre uma transformação isobárica a uma pressão
, o trabalho realizado é igual a:
a) Al0
b) A2
2l0
2
c) 2Al0
d) (Al0)/2
Questão 20 - (UEPG PR/2013)
Certa massa de gás é confinada por um êmbolo no
interior de um recipiente a uma temperatura ,
conforme é mostrado abaixo. Nesse contexto,
assinale o que for correto.
01. Se os coeficientes de dilatação do êmbolo e
do cilindro forem iguais e todo sistema
receber uma quantidade de calor, o gás se
expande e realizará trabalho sobre o êmbolo.
02. Sendo o êmbolo e o cilindro metálicos e seus
coeficientes de dilatação o dobro um do
outro, respectivamente, e estando
perfeitamente ajustados, e ocorrendo o
aquecimento de todo sistema, o gás não se
dilata, porém haverá aumento da pressão.
04. O gás cedendo calor quando o sistema
receber trabalho, sua energia interna diminui.
08. O estudo dos gases é realizado com base em
três grandezas: o volume, a temperatura e a
pressão. Na sua dilatação apresentam o
mesmo valor para o coeficiente de dilatação.
16. Ao aplicar uma força no êmbolo, puxando-o
para cima, o volume do gás aumenta
permanecendo constante as demais variáveis.
Questão 21 - (UNESP/2013)
Determinada massa de gás ideal sofre a
transformação cíclica ABCDA mostrada no
gráfico. As transformações AB e CD são
isobáricas, BC é isotérmica e DA é adiabática.
Considere que, na transformação AB, 400 kJ de
calor tenham sidos fornecidos ao gás e que, na
transformação CD, ele tenha perdido 440 kJ de
calor para o meio externo.
Calcule o trabalho realizado pelas forças de
pressão do gás na expansão AB e a variação de
energia interna sofrida pelo gás na transformação
adiabática DA.
Questão 22 - (UFG GO/2013)
A figura a seguir ilustra a estrutura e o
funcionamento de uma cafeteira italiana. Na sua
parte inferior, uma fração do volume é preenchido
com água e o restante por um gás contendo uma
mistura de ar e vapor de água, todos à temperatura
ambiente. Quando a cafeteira é colocada sobre a
chama do fogão, o café produzido é armazenado
no compartimento superior da cafeteira em
poucos minutos.
O processo físico responsável diretamente pelo
funcionamento adequado da cafeteira é:
a) o isolamento adiabático da água.
b) a condensação do gás.
c) o trabalho realizado sobre a água.
d) a expansão adiabática do gás.
e) o aumento da energia interna do gás.
Questão 23 - (UEL PR/2012)
Um bloco de alumínio de massa 1 kg desce uma
rampa sem atrito, de A até B, a partir do repouso,
e entra numa camada de asfalto (de B até C) cujo
coeficiente de atrito cinético é c = 1,3, como
apresentado na figura a seguir.
O bloco atinge o repouso em C. Ao longo do
percurso BC, a temperatura do bloco de alumínio
se eleva até 33ºC. Sabendo-se que a temperatura
ambiente é de 32ºC e que o processo de aumento
de temperatura do bloco de alumínio ocorreu tão
rápido que pode ser considerado como adiabático,
qual é a variação da energia interna do bloco de
alumínio quando este alcança o ponto C?
Apresente os cálculos.
Dado: cal = 0,22 cal/gºC
Questão 24 - (UEM PR/2012)
Um cilindro com pistão, contendo uma amostra de
gás ideal, comprime a amostra de maneira que a
temperatura, tanto do cilindro com pistão quanto
da amostra de gás ideal, não varia. O valor
absoluto do trabalho realizado nessa compressão é
de 400 J. Sobre o exposto, assinale o que for
correto.
01. O trabalho é positivo, pois foi realizado sobre
o gás.
02. A transformação é denominada adiabática.
04. A energia interna do gás aumentou, pois este
teve seu volume diminuído.
08. O gás ideal cedeu uma certa quantidade de
calor à vizinhança.
16. A quantidade de calor envolvida na
compressão de gás foi de 200 J.
Questão 25 - (UEM PR/2012)
Um recipiente adiabático, com êmbulo móvel,
contém 2,5 mols de gás hélio. Uma quantidade de
calor é fornecida ao gás de tal forma que sua
temperatura varia de 200 K a 600 K, mantendo-se
a pressão constante. Considerando que o calor
específico à pressão constante do gás hélio é 20,8
J.mol–1
.K–1
, assinale o que for correto.
01. A quantidade de calor fornecida à amostra de
gás hélio é de aproximadamente 10 kJ.
02. O trabalho realizado foi de aproximadamente
8,3 kJ.
04. A variação da energia interna da amostra de
gás hélio é de aproximadamente 12,5 kJ.
08. Se o êmbulo não se mover, a variação de
pressão do gás é dada por: V
TnR, em que n é
o número de mols, R é a constante universal
dos gases, T é variação de temperatura e V
é o volume do recipiente.
16. Se o êmbulo não se mover, a variação de
energia interna da amostra de gás é nula.
Questão 26 - (UNIOESTE PR/2012)
A figura abaixo apresenta o diagrama pV para o
ciclo fechado de uma máquina térmica que usa um
gás ideal monoatômico como substância de
trabalho. Considerando p1, p2 e p3 respectivamente
como as pressões nos pontos 1, 2 e 3, as
informações da figura e que p2=5 p1, pode-se
afirmar:
I. O processo 1 2 é isocórico e o processo 3
1 isobárico.
II. O trabalho realizado sobre o sistema (gás
monoatômico) no processo 1 2 é maior
que zero joule.
III. O calor transferido ao sistema (gás
monoatômico) no processo 3 1 é menor
que zero joule.
IV. A temperatura no ponto 3 é 5 vezes maior do
que aquela no ponto 1.
V. A variação da energia interna do sistema é
nula no ciclo 1231.
Considere as afirmações acima e assinale a
alternativa correta.
a) A afirmativa V é falsa.
b) As alternativas I e II são verdadeiras.
c) As alternativas I, II e IV são falsas.
d) Todas as alternativas são falsas.
e) As alternativas I, III e IV são verdadeiras.
Questão 27 - (UNIOESTE PR/2012)
Um processo adiabático é aquele no qual
nenhuma energia térmica é transferida entre o
sistema e sua vizinhança. Em relação ao processo
de expansão adiabática num sistema composto por
um gás ideal contido em um cilindro de paredes
isolantes com um pistão livre para se mover,
pode-se afirmar que
I. Como nenhuma energia térmica foi
transferida ao sistema, a temperatura do
sistema permanece constante.
II. Ainda que nenhuma energia térmica tenha
sido transferida ao sistema, a temperatura do
sistema diminui.
III. A primeira lei da termodinâmica diz que num
processo de expansão adiabática o sistema
realiza trabalho sobre a vizinhança.
IV. Nenhuma energia mecânica é transferida
entre a vizinhança do sistema e o sistema.
Considere as afirmações acima e assinale a
alternativa correta.
a) As afirmações I e II são verdadeiras.
b) Somente a afirmação III é verdadeira.
c) As afirmações II e III são verdadeiras.
d) As afirmações II, III e IV são falsas.
e) Somente a afirmação IV é falsa.
Questão 28 - (UEPG PR/2011)
A 1ª lei da termodinâmica pode ser entendida
como uma afirmação do princípio da conservação
da energia. Sua expressão analítica é dada por U
= Q – , onde U 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.
Questão 29 - (PUC RS/2011)
Ar contido num cilindro com pistão sofre uma
compressão adiabática, indo do estado (1,00atm ;
20,0L ; 300K) para o estado (66,3atm ; 1,00L ;
994K), resultando num trabalho de –11,7kJ.
Assumindo que o ar se comporte como um gás
ideal, se a compressão entre os mesmos volumes
inicial e final indicados no processo adiabático
tivesse sido isotérmica, os valores finais de
pressão e temperatura e a variação da energia
interna teriam sido, respectivamente,
a) 1,00atm 994K 11,7kJ
b) 2,00atm 300K –11,7kJ
c) 20,0atm 994K zero
d) 20,0atm 300K zero
e) 66,3atm 300K zero
Questão 30 - (UNIFESP SP/2011)
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.
GABARITO:
1) Gab: D 2) Gab: 91 3) Gab: C
4) Gab: D 5) Gab: C 6) Gab: E
7) Gab: E 8) Gab: C 9) Gab: 23
10) Gab: não fornecido pela Universidade
11) Gab: CCEEE 12) Gab: CEECE
13) Gab: D 14) Gab: E 15) Gab:
a) V2 = 5 10–5
m3
b) P3 = 2,3 105 Pa
16) Gab: D 17) Gab: 29
18) Gab:
a) = 8 ºC
b) 1 = 1,16 kg/m3
19) Gab: A 20) Gab: 15
21) Gab:
AB = 2,8 105 J
UDA = 2 104 J
22) Gab: C 23) Gab: U = 971,8 J.
24) Gab: 08 25) Gab: 14 26) Gab: E
27) Gab: C 28) Gab: 31 29) Gab: D
30) Gab:
a) A partir das informações contidas no gráfico:
Comparando-se os estados termodinâmicos a
e c, tem-se:
Procedendo às devidas substituições
numéricas:
b) Como a energia interna do gás (U) é dada por
nRT2
3U , e sendo Ta = Tc, conclui-se que Ua
= Uc.
