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Termodinâmica resolvido

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Text of Termodinâmica resolvido

  • 88 PARTE I TERMOLOGIA

    Tpico 5

    1 Voc j deve ter notado que ao esfregar as mos durante algum tempo elas f icam mais quentes. Isso ocorre porque:a) aumenta a circulao do sangue, elevando a produo de calor;b) o movimento das mos pode alterar a temperatura do ambiente,

    devido ao atrito delas com o ar;c) o trabalho mecnico realizado pelas foras de atrito existentes

    entre as mos se transforma em energia trmica, aumentando sua temperatura;

    d) durante o movimento, as mos absorvem energia trmica do am-biente, o que aumenta sua temperatura;

    e) a diferena de polaridade existente entre a mo direita e a mo es-querda provoca um aquecimento em ambas.

    Resoluo:No deslizamento das mos, as foras de atrito realizam trabalho, trans-formando energia mecnica em energia trmica, que ir aquec-las.

    Resposta: c

    2 Dos itens citados a seguir, qual condio obrigatria para que um gs realize trabalho?a) Variao na presso do gs.b) Variao no volume do gs.c) Variao na temperatura do gs.d) Recebimento de calor do meio externo.e) Ocorrncia de uma reao de desintegrao nuclear no gs, acom-

    panhada de liberao de energia trmica.

    Resoluo:Um sistema gasoso realiza trabalho quando o seu volume aumenta.

    Resposta: b

    3 A primeira coluna descreve uma transformao sofrida pelo gs; a segunda contm a denominao utilizada para indicar essa transformao.

    (A) O gs realiza trabalho e sua energia interna no varia.

    (1) Compresso isotrmica.

    (B) O gs tem sua energia interna aumentada e no troca traba-lho com o meio externo.

    (2) Compresso adiabtica.

    (C) O gs no troca calor com o meio externo, mas sua tem-peratura aumenta.

    (3) Aquecimento isomtrico.

    (D) O gs recebe trabalho e sua energia interna no varia.

    (4) Expanso isotrmica.

    Em qual das alternativas as associaes esto corretas?a) A1, B2, C3 e D4. b) A4, B2, C1 e D3. c) A4, B3, C2 e D1.d) A3, B1, C4 e D2.e) A2, B4, C1 e D4.

    Resoluo:A) Expanso isotrmicaB) Aquecimento isomtricoC) Compresso adiabtica O gs recebe energia em forma de trabalho.D) Compresso isotrmicaAssim:A 4B 3C 2D 1

    Resposta: c

    4 (Enem) Considere as af irmaes: I. Calor e trabalho so formas de transferncia de energia entre

    corpos. II. Calor medido necessariamente em calorias, enquanto trabalho

    somente medido em joules. III. Dez calorias valem aproximadamente 42 joules.Pode-se af irmar que apenas:a) I correta. b) II correta. c) III correta.d) I e II so corretas. e) I e III so corretas.

    Resoluo:I Correta Calor energia trmica em trnsito. Trabalho energia mecnica em trnsito.II Incorreta Tanto calor como trabalho podem ser expressos em calorias ou

    joules.III Correta1 cal 4,18 JAssim:10 cal 42 J

    Resposta: e

    5 A 1a Lei da Termodinmica, aplicada a uma transformao ga-sosa, se refere :a) conservao de massa do gs;b) conservao da quantidade de movimento das partculas do gs;c) relatividade do movimento de partculas subatmicas, que consti-

    tuem uma massa de gs;d) conservao da energia total;e) expanso e contrao do binmio espao-tempo no movimento

    das partculas do gs.

    Resoluo:A Primeira Lei da Termodinmica refere-se ao Princpio da Conserva-o da Energia aplicada Termodinmica.

    Resposta: d

  • 89Tpico 5 Termodinmica

    6 E.R. Um gs perfeito sofre uma expanso, realizando um trabalho igual a 200 J. Sabe-se que, no f inal dessa transformao, a energia interna do sistema est com 60 J a mais que no incio. Qual a quantidade de calor recebida pelo gs?

    Resoluo:A 1a Lei da Termodinmica d a relao entre as grandezas referi-das no problema:

    U = Q gs

    Do texto, sabemos que:

    gs = +200 J (o sistema realizou trabalho)

    U = +60 J (a energia interna aumentou)Assim, temos:

    60 = Q 200 Q = 260 J

    7 Uma poro de gs perfeito est conf inada por um mbolo mvel no interior de um cilindro. Ao receber 20 kcal de calor do meio externo, o mbolo sobe e o gs realiza um trabalho equivalente a 12 kcal. Aplicando a 1

    a Lei da Termodinmica, determine a variao

    sofrida pela energia interna desse gs.

    Resoluo:

    1a Lei da Termodinmica:

    Q = + U20 = 12 + U

    U = 8 kcal

    Resposta: 8 kcal

    8 Um gs perfeito sofre uma expanso isotrmica ao receber do ambiente 250 J de energia em forma de calor. Qual o trabalho realiza-do pelo gs e qual sua variao de energia interna?

    Resoluo:

    Isotrmica temperatura constante:

    U = 0

    1a Lei da Termodinmica:

    Q = + U250 = + 0

    = 250 J

    Respostas: 250 J; zero

    9 Analise as af irmativas a seguir:(01) Um gs somente pode ser aquecido se receber calor.(02) Pode-se aquecer um gs realizando-se trabalho sobre ele.(04) Para esfriar um gs, devemos necessariamente retirar calor dele.(08) Um gs pode receber calor do meio externo e sua temperatura

    permanecer constante.(16) Numa transformao adiabtica de um gs, sua temperatura

    pode diminuir.D como resposta a soma dos nmeros associados s af irmaes corretas.

    Resoluo:(01) Incorreta Um gs pode ser aquecido recebendo energia em forma de calor

    ou de trabalho.(02) Correta(04) Incorreta Basta o gs realizar trabalho, que sua energia interna diminuir.(08) Correta Se um gs realizar trabalho equivalente energia trmica recebi-

    da, sua temperatura permanecer constante.(16) Correta Na expanso adiabtica, o gs realiza trabalho (volume aumenta),

    no troca calor com o meio e sua temperatura diminui (a energia interna diminui).

    Resposta: 26

    10 Numa expanso isobrica (presso constante), o trabalho reali-zado por um gs tanto maior quanto:a) maior a presso e maior a variao de volume;b) menor a presso e maior a variao de volume;c) maior a presso e maior o volume;d) menor a presso e menor o volume;e) maior a presso e menor o volume.

    Resoluo:Numa transformao isobrica, o trabalho trocado pelo sistema de-terminado por:

    p = p V

    Assim, o trabalho tanto maior quanto maiores forem p (presso) e V (variao de volume).

    Resposta: a

    11 (Unitau-SP) Um gs est conf inado em um cilindro provido de um pisto. O gs ento aquecido, e o pisto mantido f ixo na posi-o inicial. Qual a alternativa errada?a) A presso do gs aumenta.b) O trabalho realizado pelo gs cada vez maior.c) A fora que o gs exerce no pisto cada vez maior.d) O gs mantido num volume constante.e) A energia interna do gs cada vez maior.

    Resoluo:A alternativa errada a b. Se o volume do gs se mantm constante, no h trocas de trabalho com o meio externo.

    Resposta: b

    12 Determinada massa de gs perfeito sofre uma transformao, saindo de um estado inicial A e passando para o estado f inal B, sem que sua temperatura se altere. Essa transformao pode ser denominada:a) isobrica; d) isotrmica;b) isocrica; e) adiabtica.c) isovolumtrica;

    Resoluo:Transformao gasosa a temperatura constante denominada iso-trmica.

    Resposta: d

  • 90 PARTE I TERMOLOGIA

    13 (FEI-SP) Numa transformao de um gs perfeito, os estados f inal e inicial acusaram a mesma energia interna. Certamente:a) a transformao foi cclica.b) a transformao foi isomtrica.c) no houve troca de calor entre o gs e o ambiente.d) so iguais as temperaturas dos estados inicial e f inal.e) no houve troca de trabalho entre o gs e o ambiente.

    Resoluo:A nica certeza que podemos ter de que as temperaturas inicial e

    f inal so iguais, pois U = 32

    n R T.

    Resposta: d

    14 Analise as proposies dadas a seguir e d como resposta o so-matrio dos nmeros que correspondem s af irmativas corretas:(01) A energia interna de dada massa de gs funo exclusiva de sua

    temperatura.(02) Numa expanso isobrica, a quantidade de calor recebida me-

    nor que o trabalho realizado.(04) Numa transformao isocrica, a variao de energia interna do

    gs igual quantidade de calor trocada com o meio exterior.(08) Numa transformao adiabtica, o gs no troca trabalho com o

    meio externo.(16) A energia interna de um sistema gasoso s no varia nas transfor-

    maes adiabticas.(32) Numa expanso isobrica, a temperatura do gs aumenta.

    Resoluo:(01) Correta.(02) Incorreta Numa expanso isobrica, o volume e a temperatu-

    ra aumentam, enquanto a presso permanece constante. Assim, o calor recebido deve ser maior de que o trabalho realizado.

    (04) Correta Numa transformao isocrica, o volume permane-ce constante e no h trocas de energia em forma de trabalho.

    Q = U(08) Incorreta Na transformao adiabtica, no h troca de calor

    com o meio externo.(16) Incorreta Na transformao adiabtica, pode haver troca de

    energia em forma de trabalho.(32) Correta.

    Resposta: 37

    15 Um gs perfeito sofre uma expanso isobrica, sob presso de 5,0 N/m2. Seu volume aumenta de 0,20 m3 para 0,60 m3. Qual foi a varia-o de energia interna do gs se, durante a expanso, ele recebeu 5,0 J de calor do ambiente?

    Resoluo:

    p = p V

    Sendo:

    V = (6 3) = 3 103 m3

    Ento:

    p = 5 104 3 103 (J)

    p = 150 J

    Resposta: 150 J

    16 Um sistema gasoso ideal sofre uma transformao isobrica de presso igual a 5 104 N/m2. Seu volume evolui de 3 L para 6 L. Determi-ne o trabalho trocado com o meio externo.Dado: 1 L = 1 dm3 = 103 m3

    Resoluo:1

    a Lei da Termodinmica:

    Q = + UQ = p V + U5,0 = 5,0 (0,60 0,20) + U5,0 = 2,0 + U

    U = 3,0 J

    Resposta: 3,0 J

    17 Um gs ideal monoatmico expandiu-se, realizando um trabalho sobre a vizinhana igual, em mdulo, quantidade de calor absorvida por ele durante a expanso. Sabendo-se que a energia interna de um gs ideal proporcional a sua temperatura absoluta, pode-se af irmar que, na transformao relatada acima, a temperatura absoluta do gs:a) necessariamente aumentou;b) necessariamente permaneceu constante;c) necessariamente diminuiu;d) aumentou ou permaneceu constante;e)