TERMODINMICA PROFESSOR FABIO TEIXEIRA 1. (Ufba 2011)A tecnologia o eixo comum que perpassa todas as dimenses. Em um mundo que, a cada dia, nos confunde mais, onde difcil se dizer o que real, o que fico ou o que virtual, fica muito mais complexo definirmos um conceito para esclarec-la de forma objetiva. (MARTINS, 2010). A aplicao tecnolgica de uma descoberta cientfica pode levar muito tempo. Assim, por exemplo, da descoberta da penicilina decorreram quase 30 anos; da energia nuclear, 26 anos; da cpia Xerox, 15 anos. (FELTRE, 2004, p. 67). Considerando-se que a vida em uma sociedade tecnolgica condiciona o ser humano a ampliar os limites das cincias na busca de um espao comum, a anlise da construo do conhecimento cientfico e sua aplicao s diversas atividades humanas permite afirmar:01) A elaborao de uma teoria um processo dinmico que envolve novos conhecimentos construdos ao longo da Histria, como se configura no neodarwinismo.02) A constatao de que mantendo-se a temperatura absoluta constante, os volumes dos gases so inversamente proporcionais s presses que suportam resume a Teoria Geral dos Gases.04) Os hiatos entre as descobertas cientficas e suas aplicaes so causados pela falta de comunicao entre os componentes da comunidade cientfica.08) A mquina a vapor que impulsionou a Revoluo Industrial est alicerada na segunda lei da termodinmica, porque possibilita a transformao integral de calor em trabalho til.16) As fibras pticas utilizadas na medicina apresentam a razo entre o ndice de refrao do ncleo e o ndice de refrao do revestimento maior que um, o que possibilita o transporte de informaes.32) Pasteur, ao manter estril os lquidos contidos nos famosos frascos de pescoo de cisne em experimento clssico sobre biognese , contribuiu para o desenvolvimento de tcnicas para a conservao de alimentos. 2. (Ufrs 2011)A figura abaixo apresenta o diagrama da presso p(Pa) em funo do volume ( )3V mde um sistema termodinmico que sofre trs transformaes sucessivas: XY, YZ e ZX. O trabalho total realizado pelo sistema aps as trs transformaes igual aa) 0.b) 51,6 10 J. c) 52,0 10 J. d) 53,2 10 J. e) 54,8 10 J. 3. (Udesc 2011)Um gs em uma cmara fechada passa pelo ciclo termodinmico representado no diagrama p x V da Figura. O trabalho, em joules, realizado durante um ciclo :a) + 30 Jb) - 90 Jc) + 90 Jd) - 60 Je) - 30 J 4. (Ufsm 2011)A respeito dos gases que se encontram em condies nas quais seu comportamento pode ser considerado ideal, afirma-se que I. a grandeza que chamada de temperatura proporcional energia cintica mdia das molculas. II. a grandeza que chamada de presso a energia que as molculas do gs transferem s paredes do recipiente que contm esse gs. III. a energia interna do gs igual soma das energias cinticas das molculas desse gs. Est(o) correta(s)a) apenas I.b) apenas II.c) apenas III.d) apenas I e III.e) I, II e III. 5. (Upe 2011)Um recipiente cilndrico, de rea de seco reta de 20,100m contm 20,0 g de gs hlio. Esse recipiente contm um mbolo que pode se mover sem atrito. Uma fonte fornece calor ao recipiente a uma taxa constante. Num determinado instante, o gs sofre a transformao termodinmica representada no diagrama PV abaixo, e o mbolo se move com velocidade constante 3v 8,31.10 m/ s=Considere que o gs hlio (calor especfico molar a volume constante vC 1,5 R = )se comporta como um gs monoatmico ideal. Dados: HeMM 4,00g/ mol;R 8,31 J/mol.K = = Depois de decorrido um intervalo de tempo de 25 s, analise as proposies a seguir e conclua. ( )A variao de temperatura do gs durante o processo foiT 50 K = . ( )O calor especfico molar presso constante do hlio pC 2,5 R = . ( )A energia adicionada ao hlio sob a forma de calor durante o processo foi Q = 375R. ( )A variao na energia interna do hlio durante o processo foi intE 125 R = . ( )O trabalho realizado pelo hlio durante a transformao foi W = 250R. 6. (Ufu 2011)Certa quantidade de gs ideal ocupa inicialmente um volume V0, presso p0 e temperatura T0. Esse gs se expande temperatura constante e realiza trabalho sobre o sistema, o qual representado nos grficos pela rea sob a curva. Assinale a alternativa que melhor representa a quantidade de calor trocada com o meio. a)b)c)

d)

7. (Uem 2011)Assinale o que for correto.01) A energia interna total permanece constante em um sistema termodinmico isolado.02) Quando um sistema termodinmico recebe calor, a variao na quantidade de calor que este possui positiva.04) O trabalho positivo, quando realizado por um agente externo sobre o sistema termodinmico, e negativo, quando realizado pelo prprio sistema.08) No ocorre troca de calor entre o sistema termodinmico e o meio, em uma transformao adiabtica.16) No ocorre variao da energia interna de um sistema termodinmico, em uma transformao isotrmica. 8. (Uepg 2011)A 1 lei da termodinmica pode ser entendida como uma afirmao do princpio da conservao da energia. Sua expresso analtica dada por U = Q t , onde U corresponde variao da energia interna do sistema, Q et , respectivamente, calor trocado e trabalho realizado. Sobre a 1 lei da termodinmica aplicada a transformaes 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. 9. (Uem 2011)Assinale o que for correto.01) Conduo trmica e radiao trmica so os nicos processos de transferncia de calor.02) 1 caloria a quantidade de calor necessria para elevar a temperatura de 1 g de gua em1 C, no intervalo de 14,5 Ca15,5 Ca 1 atm.04) Nenhuma mquina trmica, operando em ciclos, pode retirar calor de uma fonte e transform-lo integralmente em trabalho.08) O ciclo de Carnot descreve o rendimento mximo de uma mquina trmica.16) O princpio de funcionamento de um refrigerador baseado nos processos de compresso e expanso de um gs. 10. (Ita 2011)A inverso temporal de qual dos processos abaixo NO violaria a segunda lei de termodinmica?a) A queda de um objeto de uma altura e subsequente parada no cho.b) O movimento de um satlite ao redor da Terra.c) A freada brusca de um carro em alta velocidade.d) O esfriamento de um objeto quente num banho de gua fria.e) A troca de matria entre as duas estrelas de um sistema binrio. 11. (Ufpe 2011)Um gs ideal se transforma de acordo com o ciclo termodinmico mostrado abaixo no diagrama presso versus volume. Os processos AB e CD so isovolumtricos, e os processos BC e DA so isotrmicos. Qual a razo C DT /Tentre as respectivas temperaturas absolutas do gs nos pontos C e D?

12. (Ita 2011)Uma bolha de gs metano com volume de 10 cm3 formado a 30 m de profundidade num lago. Suponha que o metano comporta-se como um gs ideal de calor especfico molar CV = 3R e considere a presso atmosfrica igual a 105 N/m2. Supondo que a bolha no troque calor com a gua ao seu redor, determine seu volume quando ela atinge a superfcie. 13. (Ufpa 2011)Na madrugada de 12 de julho de 1884, no largo da S em Belm, o paraense Julio Cezar Ribeiro de Souza comeou a encher seu dirigvel Santa Maria de Belm, para validar, na prtica, o sistema de navegao area por ele inventado. Devido a problemas na produo do hidrognio, o processo foi suspenso s 11h da manh, antes de se completar o enchimento do dirigvel. Nesse horrio, a intensa radiao solar provoca o aquecimento do gs contido no balo. Assumindo que o hidrognio no balo um gs ideal e que a partir das 11h tanto a sua presso quanto seu nmero de moles permanecem constantes, identifique qual dos grficos abaixo descreve acertadamente a variao do volume V do balo, com relao variao da temperatura T, aps as 11h.a)b)c)d)e) 14. (Ufsc 2011)Os grficos a seguir indicam quatro transformaes gasosas distintas, com a presso expressa em pascal, o volume em metros cbicos e a temperatura em kelvin. Todas as transformaes ocorreram no sentido de A para B. Considere R = 0,080 atm.L/mol.K e assinale a(s) proposio(es) correta(s).01) O grfico II indica uma transformao isotrmica e o grfico IV indica uma transformao isocrica.02) Nos grficos I e III, a curva representa a grandeza fsica temperatura e a rea abaixo da curva numericamente igual ao trabalho associado transformao gasosa.04) Admitindo que a temperatura do gs no grfico I de 400 K, podemos afirmar que, nesta poro de gs, temos aproximadamente 42,5 10 mols.08) No grfico III, o trabalho associado transformao gasosa vale 54,5 10 J.16) O grfico IV indica uma transformao isocrica e o trabalho associado a esta transformao zero, ou seja, no houve troca de energia com a vizinhana na forma de calor.32) No grfico III, a temperatura do gs diminuiu, pois ele perdeu mais energia na forma de calor do que recebeu na forma de trabalho.64) Em todas as transformaes podemos considerar o gs real como ideal se o gs estiver sendo submetido a altas temperatura e presso. 15. (Unifesp 2011)Em um trocador de calor fechado por paredes diatrmicas, inicialmente o gs monoatmico ideal resfriado por um processo isocrico e depois tem seu volume expandido por um processo isobrico, como mostra o diagrama presso versus volume. a) Indique a variao da presso e do volume no processo isocrico e no processo isobrico e determine a relao entre a temperatura inicial, no estado termodinmico a, e final, no estado termodinmico c, do gs monoatmico ideal. b) Calcule a quantidade total de calor trocada em todo o processo termodinmico abc. 16. (Ufsm 2011)A inveno e a crescente utilizao de mquinas trmicas, a partir da revoluo industrial, produziram, ao longo de dois sculos, impactos ecolgicos de propores globais. Para compreender o funcionamento das mquinas trmicas, necessrio estudar os processos de expanso e compresso dos gases no seu interior. Em certas condies, todos os gases apresentam, aproximadamente, o mesmo comportamento. Nesse caso, so denominados gases ideais. Considere o diagrama presso (P) x volume (V) para um gs ideal, sendo as curvas isotermas. Analise, ento, as afirmativas: I. A energia interna do estado 1 maior do que a energia interna do estado 2. II. No processo 1 3, o gs no realiza trabalho contra a vizinhana. III. No processo 1 2, o gs recebe energia e tambm fornece energia para a vizinhana. Est(o) correta(s)a) apenas I.b) apenas II.c) apenas III.d) apenas II e III.e) I, II e III. 17. (Epcar (Afa) 2011)O diagrama abaixo representa um ciclo realizado por um sistema termodinmico constitudo por n mols de um gs ideal. Sabendo-se que em cada segundo o sistema realiza 40 ciclos iguais a este, correto afirmar que a(o)a) potncia desse sistema de 1600 W.b) trabalho realizado em cada ciclo - 40 J.c) quantidade de calor trocada pelo gs com o ambiente em cada ciclo nula.temperatura do gs menor no ponto C. 18. (Enem 2011)Um motor s poder realizar trabalho se receber uma quantidade de energia de outro sistema. No caso, a energia armazenada no combustvel , em parte, liberada durante a combusto para que o aparelho possa funcionar. Quando o motor funciona, parte da energia convertida ou transformada na combusto no pode ser utilizada para a realizao de trabalho. Isso significa dizer que h vazamento da energia em outra forma. CARVALHO, A. X. Z. Fsica Trmica. Belo Horizonte: Pax, 2009 (adaptado). De acordo com o texto, as transformaes de energia que ocorrem durante o funcionamento do motor so decorrentes de aa) liberao de calor dentro do motor ser impossvel.b) realizao de trabalho pelo motor ser incontrolvel.c) converso integral de calor em trabalho ser impossvel.d) transformao de energia trmica em cintica ser impossvel.e) utilizao de energia potencial do combustvel ser incontrolvel. 19. (Unb 2011)O mundo que nos cerca catico, mas podemos tentar limit-lo no computador. A geometria fractal uma imagem muito verstil que nos ajuda a lidar com os fenmenos caticos e imprevisveis. Benot Mandelbrot O caos e a ordem A tendncia das coisas de se desordenarem espontaneamente uma caracterstica fundamental da natureza. Para que ocorra a organizao, necessria alguma ao que estabelea a ordem. Se no houver nenhuma ao nesse sentido, a tendncia que a desorganizao prevalea.A existncia da ordem/desordem est relacionada com uma caracterstica fundamental da natureza que denominamos entropia. A entropia, por sua vez, est relacionada com a quantidade de informao necessria para caracterizar um sistema. Dessa forma, quanto maior a entropia, mais informaes so necessrias para descrevermos o sistema. A manuteno da vida um embate constante contra a entropia. A luta contra a desorganizao travada a cada momento por ns. Desde o momento da nossa concepo, a partir da fecundao do vulo pelo espermatozoide, o nosso organismo vai-se desenvolvendo, ficando mais complexo. Partimos de uma nica clula e chegamos fase adulta com trilhes delas especializadas para determinadas funes. Entretanto, com o passar do tempo, o nosso organismo no consegue mais vencer essa batalha. Comeamos a sentir os efeitos do tempo e a envelhecer. Como a manuteno da vida uma luta pela organizao, quando esta cessa, imediatamente o corpo comea a se deteriorar e a perder todas as caractersticas que levaram muitos anos para se estabelecerem. Desde a formao do nosso planeta, a vida somente conseguiu desenvolver-se s custas de transformar a energia recebida pelo Sol em uma forma til, ou seja, uma forma capaz de manter a organizao. Quando o Sol no puder mais fornecer essa energia, em 5 bilhes de anos, no existir mais vida na Terra. Com certeza, a espcie humana j ter sido extinta muito antes disso. O universo tambm no resistir ao embate contra o aumento da entropia. Em uma escala inimaginvel de tempo de 10100 anos (1 seguido de 100 zeros!), se o universo continuar a sua expanso, que j dura 15 bilhes de anos, tudo o que conhecemos estar absolutamente disperso. A entropia finalmente vencer. Internet: (com adaptaes). Considerando o texto acima, julgue os itens de a seguir. a) Em suas vrias ocorrncias, o termo entropia pode ser substitudo por energia sem que se altere o sentido do texto. b) A entropia mencionada no texto a que d aos cientistas a esperana de criarem motores que funcionem sem combustvel, produzindo energia por gerao espontnea. c) A energia eltrica que entra em uma residncia, registrada no medidor em quilowatts-hora (kWh), transformada em outros tipos de energia: energia luminosa (nas lmpadas), energia cintica (no liquidificador), energia trmica (no ferro de passar roupas). No entanto, parte dos kWh cobrados na conta de luz se perde, no se transforma em energia, sendo essa perda diretamente proporcional ao consumo. Assim, deve ser feito o esforo para se reduzir o consumo, pois quem mais consome quem mais joga fora energia. 20. (Ufmg 2011)Um pisto constitudo de um cilindro e de um mbolo, que pode se mover livremente contm um gs ideal, como representado na Figura I. O mbolo tem massa de 20 kg e rea de 20,20 m . Nessa situao, o gs est temperatura ambiente e ocupa um volume VI. Considere quaisquer atritos desprezveis e que a presso atmosfrica de 101 kPa. 1. Com base nessas informaes, determine a presso do gs dentro do pisto. 2. Em seguida, o pisto virado de cabea para baixo, como mostrado na Figura II. Nessa nova situao, a temperatura continua igual do ambiente e o volume ocupado pelo gs IIV .Com base nessas informaes, determine a razo II IV / V entre os volumes. 3. Assinalando com um X a opo apropriada, responda: Ao passar da situao representada na Figura I para a mostrada na Figura II, o gs dentro do cilindro cede calor, recebe calor ou no troca calor? ( ) Cede calor. ( ) Recebe calor.( )No troca calor. Justifique sua resposta.

TEXTO PARA A PRXIMA QUESTO:Equipe de cientistas descobre o primeiro exoplaneta habitvel O primeiro exoplaneta habitvel foi encontrado depois de observaes que duraram 11 anos, utilizando uma mistura de tcnicas avanadas e telescpios convencionais. A equipe descobriu mais dois exoplanetas orbitando em volta da estrela Gliese 581.O mais interessante dos dois exoplanetas descobertos o Gliese 581g, com uma massa trs vezes superior da Terra e um perodo orbital (tempo que o planeta leva para dar uma volta completa em torno de sua estrela) inferior a 37 dias. O raio da rbita do Gliese 581g igual 20% do raio da rbita da Terra, enquanto sua velocidade orbital 50% maior que a velocidade orbital da Terra. O Gliese 581g est "preso" estrela, o que significa que um lado do planeta recebe luz constantemente, enquanto o outro de perptua escurido. A zona mais habitvel na superfcie do exoplaneta seria a linha entre a sombra e a luz, com temperaturas caindo em direo sombra e subindo em direo luz. A temperatura mdia varia entre -31C e -12C, mas as temperaturas reais podem ser muito maiores na regio de frente para a estrela (at 70 C) e muito menores na regio contrria (at -40C). A gravidade no Gleise 581g semelhante da Terra, o que significa que um ser humano conseguiria andar sem dificuldades.Os cientistas acreditam que o nmero de exoplanetas potencialmente habitveis na Via Lctea pode chegar a 20%, dada a facilidade com que Gliese 581g foi descoberto. Se fossem raros, dizem os astrnomos, eles no teriam encontrado um to rpido e to prximo. No entanto, ainda vai demorar muito at que o homem consiga sair da Terra e comece a colonizar outros planetas fora do sistema solar. Texto adaptado de artigo da Revista VEJA, Edio 2185, ano 43, n 40 de 06 de outubro de 2010. 21. (Uft 2011)Suponha que uma mquina de Carnot seja construda utilizando como fonte fria o lado do planeta Gliese 581g que nunca recebe luz e como fonte quente o lado que sempre recebe luz. A temperatura da fonte fria Tf = -40C e da fonte quente Tq = 70C. A cada ciclo a mquina retira da fonte quente 1000J de calor. Considerando que a mquina trabalha com um gs ideal, leia os itens abaixo:I. A mquina pode ser representada por um ciclo com duas transformaes adiabticas reversveis e duas transformaes isotrmicas reversveis.II. Se o ciclo desta mquina consiste de uma expanso isotrmica, uma expanso adiabtica, uma compresso isotrmica e uma compresso adiabtica, respectivamente, ento ocorre transformao de calor em trabalho til.III. O rendimento da mquina maior do que 40%.IV. A cada ciclo uma quantidade de calor maior que 700J rejeitada para a fonte fria. Marque a opo correta:a) I e III so verdadeiras.b) I e II so verdadeiras. c) I e IV so verdadeiras. d) III e IV so verdadeiras. e) II e IV so verdadeiras.

TEXTO PARA AS PRXIMAS 2 QUESTES:Analise a figura a seguir e responda.

22. (Uel 2011)Com referncia figura, assinale a alternativa que apresenta, correta e respectivamente, o valor da quantidade de calor Q para o caminho cda e o valor da energia interna Ua Uc.a) Q = 25J e Ua Uc = 28Jb) Q = 52J e Ua Uc = 82Jc) Q = 57J e Ua Uc = 15d) Q = 45J e Ua Uc = 15e) Q = 52J e Ua Uc = 28 23. (Uel 2011)A figura apresenta trs possveis transformaes de fase de um gs, desde o estado a at o estado c. Na transformao de a at c, ao longo do caminho curvo do diagrama PV, o trabalho realizado pelo gs de W = 35J e o calor absorvido pelo gs Q = 63J. Ao longo do caminho abc, o trabalho realizado pelo gs de W = 48J. Com base na figura, no enunciado e nos conhecimentos sobre o assunto, considere as afirmativas a seguir. I. Para o caminho abc, a quantidade de calor Q absorvida pelo gs vale 76J. II. Se a presso Pc = 12Pb, o trabalho W para o caminho cda vale 14J. III. Se a diferena de energia interna Ud Uc = 15J, a quantidade de calor Q cedida para o caminho da vale 15J. IV. Se a diferena de energia interna Ud Uc = 5J, a quantidade de calor Q cedida para o caminho da vale 23J. Assinale a alternativa correta.a) Somente as afirmativas I e II so corretas.b) Somente as afirmativas I e IV so corretas.c) Somente as afirmativas III e IV so corretas.d) Somente as afirmativas I, II e III so corretas.e) Somente as afirmativas II, III e IV so corretas.

TEXTO PARA AS PRXIMAS 2 QUESTES:Nesta prova, quando necessrio, adote os seguintes valores: Acelerao da gravidade: g = 10 m/s2 . Constante da gravitao universal: G = 6 x 1011 N m2 / kg2 . Velocidade do som no ar: v = 340 m/s . Massa da Terra: M = 6 x 1024 kg. Constante = 3. 24. (Ufpb 2011)Uma mquina trmica opera usando um gs ideal monoatmico, de acordo com o ciclo representado na figura abaixo. Sabendo que a temperatura de operao da mquina no ponto B de 500 K, identifique as afirmativas corretas:( )O trabalho realizado pela mquina trmica em um ciclo de 4 x 105 J. ( )A eficincia dessa mquina igual eficincia de uma mquina operando segundo o ciclo de Carnot. ( )A menor temperatura atingida durante o ciclo de operao da mquina de 100 K. ( )Para uma mquina trmica ideal que trabalhe entre as temperaturas de operao do ciclo representado na figura, a maior eficincia possvel de 0,7. ( )A variao de energia interna em um ciclo completo nula. 25. (Ufpb 2011)Todos os anos, diversos pedidos de patentes de novas mquinas so rejeitados por violarem as Leis da Termodinmica. Em particular, o conceito de entropia frequentemente o ponto central da falha dos projetos dessas mquinas, o que demonstra a importncia da entropia. Considerando o conceito de entropia, identifique as afirmativas corretas:( )A reversibilidade de um processo termodinmico uma consequncia do aumento da entropia. ( )Alguns processos termodinmicos, mesmo quando h conservao da energia, no so possveis, pois fazem a entropia do universo diminuir. ( )A entropia uma medida da desordem do sistema. ( )Quanto maior o nmero de estados acessveis a um sistema, maior ser a entropia desse sistema. ( )De acordo com a segunda Lei da Termodinmica, a entropia de um sistema fechado nunca decresce.

TEXTO PARA AS PRXIMAS 2 QUESTES:Dados: Acelerao da gravidade: 2g 10 m/s =Densidade da gua: 3 3a1,0 g/cm 1000 kg/m = =Velocidade da luz no vcuo: 8c 3,0 10 m/s = Presso atmosfrica: 5 2atmP 1,0 10 N/m = 3 3 3151 litro 1 dm 10 m1 ano - luz 9,461 10 m= == Calor especfico da gua: ac 1 cal/gC 4000 J/KgC = =191 eV 1,6 10 J = 1 cal 4,2 J = 26. (Ufjf 2011)Uma lata de spray, com volume inicial 0V 400 ml = , contm um gs que podemos considerar como ideal, monoatmico com p vC / C 3 / 2 = = . A temperatura e presso iniciais do gs so, respectivamente, 0T 26C = e 0P 1,0 atm = . Considerando que o volume final da lata tenha sido reduzido (lata amassada) para 25% de seu valor inicial, em um processo adiabtico, determine a temperatura e a presso final do gs.a) 52,0 C e 8,0 atm.b) 68,0 C e 7,0 atm.c) 58,0 C e 6,0 atm.d) 46,0 C e 9,0 atm.e) 42,0 C e 10,0 atm. 27. (Ufjf 2011)A figura abaixo mostra o diagrama P x V para o ciclo de um sistema termodinmico contendo um gs ideal monoatmico. a) Calcule o trabalho total, em joules, realizado pelo gs no ciclo completo. b) Calcule a variao da energia interna, em joules, no percurso AB. c) Qual a quantidade de calor, em joules, trocada pelo sistema no percurso AB?

TEXTO PARA A PRXIMA QUESTO:Os materiais granulares so conjuntos com grande nmero de partculas macroscpicas e tm papel fundamental em indstrias como a de minerao e construo na agricultura. As interaes entre os gros so tipicamente repulsivas e inelsticas, decorrendo a dissipao de energia principalmente das foras de atrito. Em muitas ocasies, os sistemas granulares no se comportam como gases, lquidos ou slidos. Eles podem ser considerados apropriadamente como outro estado da matria. Por exemplo, uma pilha de gros estvel se comporta como um slido. Se a altura dessa pilha aumentar acima de certo valor, os gros comeam a fluir. No entanto, o fluxo no ser como em um lquido, porque tal fluxo somente se dar em uma camada na superfcie da pilha, enquanto os gros, no seu interior, ficaro em repouso. Revista Brasileira do Ensino de Fsica, v. 30, n. 1, 2008 (com adaptaes). 28. (Unb 2011)Suponha que uma colheitadeira de gros que se comporta como uma mquina trmica de Carnot funcione entre as temperaturas de 27 C e 327 C, a partir de uma potncia recebida de 1.000 W. Calcule, em joules, a quantidade mxima de energia que essa mquina pode transformar em trabalho mecnico em 1 segundo. Para a marcao no caderno de respostas, despreze, caso exista, a parte fracionria do resultado final obtido, aps realizar todos os clculos solicitados. 29. (Ita 2010)Uma parte de um cilindro est preenchida com um mol de um gs ideal monoatmico a uma presso P0 e temperatura T0. Um mbolo de massa desprezvel separa o gs da outra seo do cilindro, na qual h vcuo e uma mola em seu comprimento natural presa ao mbolo e parede oposta do cilindro, como mostra a figura (a). O sistema est termicamente isolado e o mbolo, inicialmente fixo, ento solto, deslocando-se vagarosamente at passar pela posio de equilbrio, em que a sua acelerao nula e o volume ocupado pelo gs o dobro do original, conforme mostra a figura (b). Desprezando os atritos, determine a temperatura do gs na posio de equilbrio em funo da sua temperatura inicial.

30. (Pucrj 2010)Uma quantidade de gs passa da temperatura de 27oC = 300K a 227oC = 500K, por um processo a presso constante (isobrico) igual a 1 atm = 1,0 x 105 Pa. a) Calcule o volume inicial, sabendo que a massa de gs afetada foi de 60 kg e a densidade do gs de 1,2 kg/m3. b) Calcule o volume final e indique se o gs sofreu expanso ou contrao. c) Calcule o trabalho realizado pelo gs. 31. (Ufes 2010)Uma barra condutora de comprimento L e resistncia desprezvel desloca-se, sem atrito, com velocidade constante, com suas extremidades apoiadas sobre dois trilhos paralelos perfeitamente condutores. Perpendicularmente ao plano dos trilhos, existe um campo magntico uniforme de intensidade B. Os trilhos so ligados em uma de suas extremidades por uma resistncia r que se encontra no interior de um recipiente de paredes adiabticas rgidas. No interior do recipiente, tambm se encontram n moles de um gs ideal monoatmico. A corrente eltrica induzida que passa pela resistncia i. A constante universal dos gases ideais R. a) Determine a potncia dissipada pela resistncia. b) Determine a taxa TtAA com que a temperatura do gs varia com o tempo. c) Determine o mdulo da velocidade da barra. 32. (Uece 2010)Pode-se afirmar corretamente que a energia interna de um sistema constitudo por um gs ideala) diminui em uma expanso isotrmica.b) aumenta em uma expanso adiabtica.c) diminui em uma expanso livre.d) aumenta em uma expanso isobrica. 33. (Ufla 2010)O diagrama PV mostrado a seguir ilustra dois processos termodinmicos: 1 ABC e 2 ADC, em que um gs ideal levado de um estado A para outro C. considerando V2 = 2V1 e P2 = 4P1, CORRETO afirmar:

a) O trabalho realizado pelo gs ao longo do processo ADC maior do que o trabalho realizado ao longo do processo ABC.b) A energia interna do gs maior no estado B.c) O trabalho realizado pelo gs ao longo do processo ABC 4 P1V1.d) A razo TA/TB, em que TA e TB representam as temperaturas do gs nos estados A e B, 1/8. 34. (Ufop 2010)Na figura seguinte, indicado um sistema termodinmico com processo cclico. O ciclo constitudo por duas curvas fechadas, a malha I e a malha II. correto afirmar:

a) Durante um ciclo completo, o sistema no realiza trabalho.b) O sistema realiza trabalho positivo na malha I.c) O sistema libera calor na malha II.d) Durante um ciclo completo, a variao da energia interna nula. 35. (Fgvrj 2010)Ao realizar um trabalho de 80 mil calorias, um sistema termodinmico recebeu 60 mil calorias. Pode-se afirmar que, nesse processo, a energia interna desse sistemaa) aumentou 20 mil calorias.b) diminuiu 20 mil calorias.c) aumentou 60 mil calorias.d) diminuiu 80 mil calorias.e) se conservou. 36. (Unesp 2010)Considere o grfico da Presso em funo do Volume de certa massa de gs perfeito que sofre uma transformao do estado A para o estado B. Admitindo que no haja variao da massa do gs durante a transformao, determine a razo entre as energias internas do gs nos estados A e B.

37. (Ufrj 2010)Um gs ideal em equilbrio termodinmico tem presso de 1,0105 N/m2, volume de 2,0103 m3 e temperatura de 300 K. O gs aquecido lentamente presso constante recebendo uma quantidade de 375 J de calor at atingir um volume de 3,5103 m3, no qual permanece em equilbrio termodinmico. a) Calcule a temperatura do gs em seu estado final de equilbrio. b) Calcule a variao da energia interna do gs entre os estados inicial e final. 38. (Ufu 2010)Um botijo de cozinha contm gs sob alta presso. Ao abrirmos esse botijo, percebemos que o gs escapa rapidamente para a atmosfera. Como esse processo muito rpido, podemos consider-lo como um processo adiabtico. Considerando que a primeira lei da termodinmica dada por U = Q - W, onde U a variao da energia interna do gs, Q a energia transferida na forma de calor e W o trabalho realizado pelo gs, correto afirmar que:a) A presso do gs aumentou e a temperatura diminuiu.b) O trabalho realizado pelo gs foi positivo e a temperatura do gs no variou.c) O trabalho realizado pelo gs foi positivo e a temperatura do gs diminuiu.d) A presso do gs aumentou e o trabalho realizado foi negativo. 39. (Upe 2010)O diagrama PV para uma determinada amostra de gs est representado na figura a seguir. Se o sistema 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 de 72 cal, ento o trabalho realizado vale em cal:

a) 28b) 60c) 12d) 40e) 24 40. (Ufv 2010)A figura a seguir ilustra um processo termodinmico em um gs. Sabendo que durante o processo ABC a variao da energia interna do gs foi igual a U e que o trabalho realizado pelo gs no processo BC foi igual a W, ento a quantidade de calor transferida ao gs no processo ABC foi:

a) U + VA (PA PC) + Wb) U + PA (VB VA) Wc) U + VC (PA PC) + Wd) U + PA (VB VA) + W 41. (Upe 2010)No diagrama PV, a seguir, est representada uma srie de processos termodinmicos. No processo ab, 250 J de calor so fornecidos ao sistema, e, no processo bd, 600 J de calor so fornecidos ao sistema. Analise as afirmaes que se seguem. I. O trabalho realizado no processo ab nulo. II. A variao de energia interna no processo ab 320 J. III. A variao de energia interna no processo abd 610 J. IV. A variao de energia interna no processo acd 560 J. CORRETO afirmar que apenas as(a) afirmaes(o)a) II e IV esto corretas.b) IV est correta.c) I e III esto corretas.d) III e IV esto corretas.e) II e III esto corretas. 42. (Unemat 2010)O grfico abaixo mostra a variao da energia interna de um gs ideal que sofreu uma transformao presso constante de P = 120 N/m2. A quantidade de calor recebida pelo gs durante o processo foi de 800 joules. Com os dados, pode-se dizer que a variao da energia interna que este gs sofreu foi de:a) 560 joules.b) 260 joules.c) 300 joules.d) 480 joules.e) 580 joules. 43. (Ime 2010)Atendendo a um edital do governo, um fabricante deseja certificar junto aos rgos competentes uma geladeira de baixos custo e consumo. Esta geladeira apresenta um coeficiente de desempenho igual a 2 e rejeita 9/8 kW para o ambiente externo. De acordo com o fabricante, estes dados foram medidos em uma situao tpica de operao, na qual o compressor da geladeira se manteve funcionando durante 1/8 do tempo a temperatura ambiente de 27 C. O edital preconiza que, para obter a certificao, necessrio que o custo mensal de operao da geladeira seja, no mximo igual a R$ 5,00 e que a temperatura interna do aparelho seja inferior a 8 C. O fabricante afirma que os dois critrios so atendidos, pois o desempenho da geladeira 1/7 do mximo possvel. Verifique, baseado nos princpios da termodinmica, se esta assertiva do fabricante est tecnicamente correta. Considere que a tarifa referente ao consumo de 1 kWh R$ 0,20. 44. (Uepg 2010)A termodinmica pode ser definida como uma cincia experimental baseada em um pequeno nmero de princpios (leis da termodinmica), que so generalizaes feitas a partir da experincia. Sobre as leis da termodinmica, assinale o que for correto.01) Nenhuma mquina trmica pode apresentar um rendimento superior ao de uma mquina de Carnot operando entre as mesmas temperaturas.02) A 1a lei da termodinmica uma afirmao do princpio geral da conservao da energia.04) A 2a lei da termodinmica afirma que indiferente transformar integralmente calor em trabalho ou trabalho em calor.08) Parcela da energia envolvida em um processo irreversvel torna-se indisponvel para a realizao de trabalho.16) Em um processo cclico a energia interna do sistema apresenta variao nula. 45. (Ita 2010)Uma mquina trmica opera segundo o ciclo JKLMJ mostrado no diagrama T-S da figura. Pode-se afirmar quea) processo JK corresponde a uma compresso isotrmica.b) o trabalho realizado pela mquina em um ciclo W = (T2 T1)(S2 S1).c) o rendimento da maquina dado por 21T1T = .d) durante o processo LM, uma quantidade de calor QLM = T1(S2 S1) absorvida pelo sistema.e) outra mquina trmica que opere entre T2 e T1 poderia eventualmente possuir um rendimento maior que a desta. 46. (Udesc 2010)No diagrama p x V a seguir, est representado o ciclo termodinmico da mquina de Carnot, considerada ideal porque tem o maior rendimento entre as mquinas trmicas. O sistema recebe calor da fonte quente temperatura T1 e transfere calor para a fonte fria temperatura T2. Com relao s transformaes termodinmicas que constituem esse ciclo, correto afirmar que o sistema passa por uma:a) expanso adiabtica entre os estados b e d (b d).b) expanso isovolumtica entre os estados b e c (b c).c) compresso isobrica entre os estados c e d (c d).d) expanso isotrmica entre os estados a e b (a b).e) compresso isotrmica entre os estados d e a (d a). 47. (Pucrs 2010)Para responder a questo, considere o texto e o grfico, o qual relaciona o rendimento de uma mquina de Carnot e a razo T2/T1 das temperaturas em que opera a mquina. O ciclo de Carnot um ciclo termodinmico especial, pois uma mquina trmica que opera de acordo com este ciclo entre duas temperaturas T1 e T2, com T1 maior do que T2, obtm o mximo rendimento possvel. O rendimento r de uma mquina trmica definido como a razo entre o trabalho lquido que o fluido da mquina executa e o calor que absorve do reservatrio temperatura T1. Pode-se concluir, pelo grfico e pelas leis da termodinmica, que o rendimento da mquina de Carnot aumenta quando a razo T2/T1 diminui,a) alcanando 100% quando T2 vale 0C.b) alcanando 100% quando T1 muito maior do que T2.c) alcanando 100% quando a diferena entre T1 e T2 muito pequena.d) mas s alcana 100% porque representa o ciclo ideal.e) mas nunca alcana 100%. 48. (Ufal 2010)A cada ciclo de funcionamento, o motor de um certo automvel retira 40 kJ do compartimento da fonte quente, onde se d a queima do combustvel, e realiza 10 kJ de trabalho. Sabendo que parte do calor retirado da fonte quente dispensado para o ambiente (fonte fria) a uma temperatura de 27 C, qual seria a temperatura no compartimento da fonte quente se esse motor operasse segundo o ciclo de Carnot? Dado: considere que as temperaturas em graus centgrados, TC, e Kelvin, TK, se relacionam atravs da expresso TC = TK 273.a) 127 Cb) 177 Cc) 227 Cd) 277 Ce) 377 C 49. (Ufrgs 2010)Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto a seguir, na ordem em que aparecem. A figura a seguir representa simplificadamente o diagrama pV, sendo p dada em atm e V dado em I, para um ciclo de uma mquina trmica que opera com um gs ideal. Considere que, durante o percurso ABCD, o nmero de partculas do gs permanece constante, e que, para esse gs, a razo entre o calor especfico a presso constante (cP) e o calor especfico a volume constante (cv) cp/cv = 5/3. As etapas A B e C D do ciclo representado na figura so processos............... . Sendo assim,............... troca de ................ entre a mquina trmica e o ambiente.a) isotrmicos-h-trabalhob) isotrmicos- no h-trabalhoc) adiabticos-no h-calord) adiabticos-h-calore) adiabticos-no h-trabalho 50. (Pucrs 2010)O ciclo Otto um ciclo termodinmico constitudo por dois processos adiabticos e dois processos isovolumtricos, como mostra o grfico que segue. Num motor que opera segundo este ciclo, um pisto inicialmente na posio correspondente ao mximo volume, estado 1, comprime o ar at que atinja o volume mnimo, estado 2. Ento ocorre a combusto, resultando em um sbito aumento da presso enquanto o volume permanece constante, levando o ar ao estado 3. O processo que segue a ejeo de potncia quando o ar expande adiabaticamente para o estado 4. No processo final, calor transferido para a vizinhana e o ciclo completado. A partir das informaes obtidas pela anlise do grfico representativo do ciclo Otto e de acordo com as leis da termodinmica, correto afirmar que:a) o calor lquido trocado no ciclo nulo, visto que a temperatura final igual temperatura inicial.b) o sistema realiza um trabalho lquido nulo durante o ciclo, pois o volume final igual ao volume inicial.c) o trabalho realizado no processo de compresso adiabtica maior do que o realizado no processo de expanso adiabtica.d) o sistema absorve calor durante a compresso adiabtica e rejeita calor durante a expanso adiabtica.e) a variao da energia interna no ciclo zero, porque o estado final igual ao estado inicial. 51. (Uece 2010)No diagrama P-V a seguir, quatro processos termodinmicos cclicos executados por um gs, com seus respectivos estados iniciais, esto representados. O processo no qual o trabalho resultante, realizado pelo gs menor o

a) I.b) J.c) K.d) L. 52. (Ufg 2010)A mquina trmica um dispositivo que pode tanto fornecer energia para um sistema quanto retirar. Considere que a mquina trmica opera com um gs ideal em um sistema fechado, conforme o ciclo ilustrado acima. De acordo com o exposto, a) calcule o trabalho total em ciclo; b) explique como ela opera, ou seja, qual a sua funo? Justifique sua resposta; c) calcule a temperatura no ponto C, considerando que a temperatura do ponto A de 300 K. 53. (Pucrj 2010)Um motor contendo 0,5 mol de um gs ideal com p0 = 150 kPa e V0 = 8,3 litros funciona de acordo com o ciclo mostrado na figura a seguir. O percurso de A a B isocrico. Entre os pontos B e C a presso diminui linearmente com o volume. Entre C e A o percurso isobrico. Considerando que as capacidades de calor molar do gs so cv = 10,0 J/mol K (a volume constante); cp= 15,0 J/mol K (a presso constante), e a constante dos gases R = 8,3 J/mol K. Determine: a) o trabalho realizado pelo motor durante a etapa AB do processo; b) as temperaturas nos pontos A, B e C; c) o calor absorvido durante as etapas AB e CA. 54. (Ufms 2010)A figura da esquerda mostra um mbolo no interior de um cilindro que est contido no interior de uma cmara. O cilindro est imerso em gua com gelo, e a cmara isola termicamente todo o sistema das vizinhanas. O ar contido no interior do cilindro est em equilbrio trmico com todo o sistema a 0 oC e sua presso igual presso atmosfrica externa. O cilindro pode trocar calor apenas com a gua, o ar e o gelo. Em seguida, colocado um tijolo bruscamente sobre o mbolo, comprimindo rapidamente o ar no interior do cilindro. Aps um certo tempo, todo o sistema gua e gelo volta novamente ao equilbrio trmico de 0 oC, mas a presso do ar, no interior do cilindro, fica maior que a presso atmosfrica. Com fundamentos na termodinmica e considerando que o ar um gs ideal e que no h vazamentos, correto afirmar:

01) O produto da presso do ar pelo volume que ele ocupa igual nas duas situaes de equilbrio.02) Na situao representada pela figura da direita, existe menos massa de gelo que na situao representada pela figura da esquerda.04) A partir da situao representada pela figura da esquerda, at a situao representada pela figura da direita, a transformao sofrida pelo ar pode ser compreendida por dois processos termodinmicos, o primeiro adiabtico e o segundo isobrico.08) A partir da situao representada pela figura da esquerda at a situao representada pela figura da direita, a temperatura do ar permaneceu sempre constante.16) No haver troca de calor entre o cilindro e a gua, mesmo depois de jogar o tijolo e esperar atingir o novo equilbrio. 55. (Ufpb 2010)Certa quantidade de gs ideal monoatmico levada do estado A para o estado C atravs de uma transformao isotrmica AB, seguida de uma transformao isobrica BC, como indicado no grfico. No processo completo ABC, o gs recebe 2 J de calor do meio ambiente. Sabemos, tambm, que a variao da energia interna no processo BC de 0,6 J. Com relao s transformaes realizadas nesse processo, identifique as afirmativas corretas: ( )A variao da energia interna no processo AB nula. ( )O trabalho realizado pelo gs no processo BC de 0,4 J. ( )O trabalho realizado pelo gs no processo AB de 1,0 J. ( )A variao da energia interna no processo ABC de 0,8 J. ( )O calor absorvido no processo BC de 1 J. 56. (Ufsc 2010)Admita uma mquina trmica hipottica e ideal que funcione de acordo com o ciclo representado no grfico de presso versus volume (p x V) a seguir. Sabendo que a transformao CD adiabtica, com base na primeira Lei da Termodinmica e no grfico acima, assinale a(s) proposio(es) CORRETA(S).01) A transformao BC isotrmica. A energia absorvida pelo gs na forma de calor transformada parcialmente em trabalho.02) Na transformao AB o gs sofre uma expanso isobrica, realizando um trabalho de 1,6 kJ sobre a vizinhana.04) Sabendo que a temperatura T2 vale 900 K, podemos afirmar que a temperatura T1 vale 1260 K e a presso no estado C vale aproximadamente 6,22.105 Pa.08) Na transformao cclica ABCDEA apresentada, a variao da energia interna zero, ou seja, a temperatura no varia durante todo o ciclo.16) A transformao CD uma compresso adiabtica, onde a temperatura do gs diminui devido ao trabalho realizado sobre a vizinhana.32) A transformao EA isocrica. O aumento da temperatura do sistema, e consequentemente o aumento da energia interna, se deve ao calor recebido da vizinhana. 57. (Ufla 2010)O ciclo da Carnot constitudo de duas transformaes isotrmicas a temperaturas T1 e T2 e duas transformaes adiabticas. Considere o diagrama P x V a seguir e o sentido do ciclo ABCDA. CORRETO afirmar:

a) As variaes da energia interna U nos processos BC e DA so nulas.b) As variaes da energia interna U nos processos AB e CD so nulas.c) a temperatura associada ao processo isotrmico AB menor do que a temperatura associada ao processo isotrmico CD.d) Ao final do ciclo ABCDA, o trabalho realizado igual variao da energia interna U de ciclo. 58. (Udesc 2009)O grfico a seguir mostra a variao do volume de um gs perfeito, em funo da temperatura. A transformao entre os estados A e B ocorre presso constante de 105 N/m2, e a energia interna do gs aumenta em 1000 J. Durante a transformao entre os estados B e C, o gs recebe calor. Calcule: a) a quantidade de calor recebida pelo gs entre os estados A e B; b) o trabalho realizado sobre o gs entre os estados B e C; c) o valor da presso do gs no estado C. 59. (Uel 2009)A conservao de alimentos pelo frio uma das tcnicas mais utilizadas no dia a dia, podendo ocorrer pelos processos de refrigerao ou de congelamento, conforme o tipo de alimento e o tempo de conservao desejado. Sobre os refrigeradores, considere as afirmativas. I - O refrigerador uma mquina que transfere calor. II - O funcionamento do refrigerador envolve os ciclos de evaporao e de condensao do gs refrigerante. III - O gs refrigerante uma substncia com baixo calor latente de vaporizao. IV - O processo de refrigerao realiza trabalho ao retirar calor da fonte fria e transferi-lo para a fonte quente. Assinale a alternativa CORRETA.a) Somente as afirmativas I e II so corretas.b) Somente as afirmativas I e III so corretas.c) Somente as afirmativas III e IV so corretas.d) Somente as afirmativas I, II e IV so corretas.e) Somente as afirmativas II, III e IV so corretas. 60. (Uel 2009)"Nossa! Carro movido a frango? Como possvel? Empresas de abate de frango esto criando uma tecnologia para produzir biocombustvel a partir de gordura animal retirada das carcaas dos frangos. A produo do biodiesel tambm gera resduos, como a glicerina, que reaproveitada, colocando-a na caldeira da fbrica de subprodutos para queimar juntamente com a lenha. O biodiesel obtido a partir de gorduras e lcool e essa reao de transesterificao favorecida na presena de substncias alcalinas. Um exemplo do processo de transesterificao representado pela equao qumica no balanceada a seguir" Dados: massas molares (g/mol): H = 1,00; C = 12,0; O = 16,0. Considerar lenha como celulose, cuja frmula emprica (C6H10O5)n. O rendimento ou eficincia de uma mquina trmica ideal calculado por meio da equao: v = (Tquente - Tfrio)/Tquente Onde Tquente e Tfria representam as temperaturas mais alta (combusto) e mais baixa (prxima temperatura ambiente) de um motor trmico em um ciclo fechado e so expressas em unidades Kelvin. Em relao a um motor preparado para usar tanto o leo diesel convencional quanto o leo diesel feito com gordura de frango (biodiesel) conforme se l no texto, considere as afirmativas. I - A temperatura mais alta a que est submetido o motor ser igual da fervura da gordura de frango, que muito menor do que a temperatura do leo diesel convencional e, portanto, com um rendimento maior. II - A equao apresentada descreve o rendimento de uma mquina ideal, podendo ser utilizada para analisar o rendimento de mquinas reais. III - O rendimento de um motor independe do tipo de combustvel usado; depende apenas das temperaturas mais alta e mais baixa a que est submetido. IV - O rendimento de qualquer mquina trmica, que pode ser calculado pela equao apresentada no enunciado, inferior a 100%. Assinale a alternativa CORRETA.

a) Somente as afirmativas I e III so corretas.b) Somente as afirmativas II e IV so corretas. c) Somente as afirmativas II e IV so corretas. d) Somente as afirmativas I, II e III so corretas.e) Somente as afirmativas II, III e IV so corretas. 61. (Uel 2009)Leia o texto a seguir. "Por trs de toda cerveja gelada, h sempre um bom freezer. E por trs de todo bom freezer, h sempre um bom compressor - a pea mais importante para que qualquer sistema de refrigerao funcione bem. Popularmente conhecido como 'motor', o compressor hermtico considerado a alma de um sistema de refrigerao. A fabricao desses aparelhos requer tecnologia de ponta, e o Brasil destaque mundial nesse segmento".(KUGLER, H. Eficincia gelada. "Cincia Hoje". v. 42, n. 252. set. 2008. p. 46.) Assinale a alternativa que representa corretamente o diagrama de fluxo do refrigerador.

62. (Ueg 2009)Uma mquina trmica percorre o ciclo descrito pelo grfico a seguir. A mquina absorve 6,0 x 105 J de energia trmica por ciclo. Responda ao que se pede. a) Qual a variao na energia interna no ciclo ABCA? Justifique.b) Calcule o trabalho realizado pelo motor em um ciclo.c) Calcule a quantidade de energia trmica transmitida fonte fria.d) Calcule o rendimento dessa mquina trmica. 63. (Pucmg 2009)A palavra ciclo tem vrios significados na linguagem cotidiana. Existem ciclos na economia, na literatura, na histria e, em geral, com significados amplos, pois se referem a tendncias, pocas, etc. Em termodinmica, a palavra ciclo tem um significado preciso: uma srie de transformaes sucessivas que recolocam o sistema de volta ao seu estado inicial com realizao de trabalho positivo ou negativo e a troca de calor com a vizinhana. Assim, por exemplo, os motores automotivos foram bem compreendidos a partir das descries de seus ciclos termodinmicos. Considere o quadro a seguir onde so apresentadas trs mquinas trmicas operando em ciclos entre fontes de calor nas temperaturas 300K e 500K. Q e W so, respectivamente, o calor trocado e o trabalho realizado em cada ciclo. De acordo com a termodinmica, possvel construir:a) as mquinas A, B e C.b) a mquina B apenas.c) a mquina C apenas.d) a mquina A apenas. 64. (Puc-rio 2009)Uma mquina trmica que pode ter uma eficincia extremamente alta a Mquina de Stirling. Este tipo de mquina fcil de construir, de modo que alguns modelos simples podem ser feitos at com latas vazias de alimentos. Nessas mquinas, o gs (que pode ser aproximado como um gs ideal) passa por um ciclo (desenhado no grfico presso versus volume a seguir). Esse ciclo consiste de dois processos isotrmicos e dois processos a volume constante (isocricos). a) Dados os processos AB, BC, CD e DA, indique quais so isotrmicos e quais so isocricos. b) Calcule as presses em B e em C, como funo da presso atmosfrica Patm. c) Calcule a razo entre as temperaturas TA / TC. 65. (Unicamp 2009)O aperfeioamento da mquina a vapor ao longo do sculo XVIII, que atingiu o pice com o trabalho de James Watt, permitiu a mecanizao do modo de produo, desempenhando papel decisivo na revoluo industrial. A figura a seguir mostra o diagrama de presso P 'versus' volume V do cilindro de uma mquina a vapor contendo 1,0 mol de gua. Os diferentes trechos do grfico referem-se a: 1 2: gua lquida bombeada at a presso P2; 2 3: a temperatura da gua aumentada pela caldeira a presso constante; 3 4: a gua vaporizada a presso e temperatura constantes (T3 = 400K); 4 5: o vapor aquecido a presso constante, expandindo de V4 a V5; 5 6: o vapor sofre expanso sem troca de calor, fazendo com que a temperatura e a presso sejam reduzidas; 6 1: o vapor condensado com a retirada de calor do cilindro a presso constante. a) No ponto 5 o vapor d'gua se comporta como um gs ideal. Encontre a temperatura do vapor neste ponto. A constante universal dos gases R = 8,3 J/mol K . b) Calcule o trabalho realizado pelo vapor d'gua no trecho de 4 5. 66. (Fgv 2009)Dentre as transformaes realizadas por um gs ideal, certo que:a) no h variao da energia interna nas transformaes isobricas.b) a temperatura se mantm constante, tanto nas transformaes isotrmicas quanto nas isomtricas.c) nas transformaes adiabticas no h troca de calor entre o gs e o recipiente que o contm.d) no h realizao de trabalho nas transformaes isotrmicas, uma vez que nelas o volume no varia.e) tanto a presso quanto o volume do gs se mantm constantes nas transformaes isomtricas. 67. (Ufrj 2009)Um gs ideal se encontra em um estado de equilbrio termodinmico A no qual tem volume V0 e presso p0 conhecidos. O gs ento comprimido lentamente at atingir um estado de equilbrio termodinmico B no qual seu volume V0/3. Sabendo que o processo que leva o gs do estado A ao estado B o indicado pelo segmento de reta do diagrama, e que os estados A e B esto em uma mesma isoterma, calcule o calor total QAB cedido pelo gs nesse processo. 68. (Fgv 2008)Um tubo plstico de comprimento 1 m, com suas extremidades vedadas, contm 100 bolinhas de chumbo. Em uma das extremidades, um termmetro mede a temperatura do ar interior. Sempre mantido em posio vertical, os extremos do tubo so trocados de posio, fazendo com que as bolinhas se movimentem para baixo. Aps 100 operaes como essa, a temperatura do ar contido ter subido, aproximadamente, Dados: - Acelerao da gravidade local igual a 10 m/s2. - Desconsiderar os choques entre as bolinhas enquanto descem pelo tubo. - Supor que o sistema adiabtico. - Admita que a queda de cada bolinha seja de 1 m de altura. - Calor especfico do ar igual a 1 000 J/(kg.K). - Massa do ar contido no tubo igual a 1 g. - Massa de cada bolinha igual a 1 g.a) 1 10-2 K.b) 1 10-1 K.c) 1 100 K. d) 1 101 K.e) 1 102 K. 69. (Unesp 2008)Um recipiente contendo um certo gs tem seu volume aumentado graas ao trabalho de 1664 J realizado pelo gs. Neste processo, no houve troca de calor entre o gs, as paredes e o meio exterior. Considerando que o gs seja ideal, a energia de 1 mol desse gs e a sua temperatura obedecem relao U = 20,8T, onde a temperatura T medida em kelvin e a energia U em joule. Pode-se afirmar que nessa transformao a variao de temperatura de um mol desse gs, em kelvin, foi de:a) 50.b) - 60. c) - 80. d) 100. e) 90. 70. (Ufpel 2008)De acordo com seus conhecimentos sobre Termodinmica, analise as afirmativas abaixo. I - Sempre que um corpo muda de fase, sob presso constante, ele recebe ou cede calor e a sua temperatura varia. II - Quando temos uma transformao isobrica, de uma certa massa de um gs perfeito, o aumento da temperatura far com que acontea um aumento de volume. III - Uma dada massa de um gs perfeito pode receber calor sem que a sua temperatura interna aumente. Isso ocorrer se ele realizar um trabalho igual quantidade de calor que recebeu. IV - Num processo de transformao isocrico a temperatura de uma certa massa de um gs permanece constante. Dessas afirmativas, esto CORRETAS apenasa) I e III.b) I, II e III.c) II e III.d) II e IV.e) II, III e IV. 71. (Ufms 2008)Um refrigerador uma mquina termodinmica que pode ser representada pelo diagrama a seguir. Quando o refrigerador est em pleno regime de funcionamento, Q2 representa o calor que retirado do congelador, enquanto Q1 representa o calor que expelido para o ambiente externo, e W o trabalho realizado sobre essa mquina termodinmica atravs de um motor/compressor. A eficincia de refrigeradores definida como a razo entre o calor Q2 e o trabalho W, isto , e = Q2 / W, tendo valores situados entre 5 e 7. Alguns refrigeradores possuem, no interior do congelador, uma lmpada L para iluminao, que desliga automaticamente quando se fecha a porta do congelador. Considere um refrigerador com eficincia e constante igual a 5 (cinco), quando em pleno funcionamento, que a lmpada L, no interior do congelador, possui potncia igual a 15 watts, e que toda a sua potncia eltrica consumida (15 W), quando est ligada, convertida em calor. Considere que todos os isolamentos trmicos do refrigerador sejam perfeitos. Com fundamentos na termodinmica e na eletrodinmica, assinale a(s) proposio(es) CORRETA(S).

01) Quando o refrigerador est em pleno funcionamento, a taxa de calor retirada do congelador, cinco vezes maior que a taxa de energia eltrica consumida pelo motor.02) Quando o refrigerador est em pleno funcionamento, a taxa de calor, expelida para o ambiente, menor que a taxa de calor retirada do congelador.04) Quando o refrigerador est em pleno funcionamento, e se a lmpada L estiver ligada, para a temperatura do congelador permanecer invarivel, a potncia eltrica consumida pelo refrigerador ser acrescida de um valor maior que 15 W.08) Se, desde que ligarmos um refrigerador, deixarmos a porta dele aberta, no interior de uma sala isolada termicamente, a temperatura interna da sala diminuir enquanto o refrigerador estiver ligado.16) No existe um refrigerador que, em pleno funcionamento, retire calor do congelador, expelindo-o para um ambiente que esteja a uma maior temperatura, sem consumir energia. 72. (Ufpr 2008)Os estudos cientficos desenvolvidos pelo engenheiro francs Nicolas Sadi Carnot (1796-1832) na tentativa de melhorar o rendimento de mquinas trmicas serviram de base para a formulao da segunda lei da termodinmica. Acerca do tema, considere as seguintes afirmativas: 1. O rendimento de uma mquina trmica a razo entre o trabalho realizado pela mquina num ciclo e o calor retirado do reservatrio quente nesse ciclo. 2. Os refrigeradores so mquinas trmicas que transferem calor de um sistema de menor temperatura para outro a uma temperatura mais elevada. 3. possvel construir uma mquina, que opera em ciclos, cujo nico efeito seja retirar calor de uma fonte e transform-lo integralmente em trabalho. Assinale a alternativa correta.a) Somente as afirmativas 1 e 3 so verdadeiras.b) Somente a afirmativa 1 verdadeira.c) Somente a afirmativa 2 verdadeira.d) Somente as afirmativas 1 e 2 so verdadeiras.e) Somente as afirmativas 2 e 3 so verdadeiras. 73. (Ufms 2008)Uma pessoa, ao terminar de coar o caf, coloca-o dentro de uma garrafa trmica, e todo o sistema caf e garrafa est em equilbrio trmico a 70 C. A garrafa trmica est fechada e no est totalmente cheia; portanto, existe um volume de ar no interior da garrafa tambm a 70 C nesse instante. Considere o ambiente externo a uma temperatura constante e igual a 20, e que a garrafa trmica no ideal, isto , permite troca de calor entre seu interior e a vizinhana, mas no permite a entrada e nem a sada de ar. Depois de certo tempo, todo o sistema entra em equilbrio trmico com o ambiente externo na temperatura de 20 C. Considere que a densidade do caf no varie com a temperatura, e o volume de ar contido no interior da garrafa como um sistema termodinmico e como um gs ideal. Assinale o diagrama que representa corretamente a transformao termodinmica, ocorrida no ar enquanto atingia o equilbrio trmico com a vizinhana, onde T temperatura, V volume e P a presso desse sistema.

74. (Ufscar 2008)Importante para o combate a incndios de categorias B e C, o extintor de CO2 (Figura 1) nada mais que um recipiente resistente presso interna, capaz de armazenar gs CO2 na forma lquida. Uma alavanca em forma de gatilho expe o contedo do extintor presso atmosfrica e o CO2 violentamente expelido pelo bocal, na forma de gs (Figura 2). Durante sua utilizao, verifica-se o surgimento de cristais de gelo sobre o plstico do bocal, resultante da condensao e rpida solidificao da umidade do ar ambiente. a) Em termos da termodinmica, d o nome da transformao sofrida pelo CO2 ao passar pelo bocal e descreva o processo que associa o uso do extintor com a queda de temperatura ocorrida no bocal. b) O que deveria ser garantido para que um gs ideal realizasse o mesmo tipo de transformao, num processo bastante lento? 75. (Ufpa 2008)O grfico representado a seguir um modelo ideal do ciclo das transformaes que ocorrem em um motor exploso de quatro tempos (de um automvel, por exemplo), uma das mquinas trmicas mais populares que existem. As transformaes so realizadas no interior de um cilindro, usando uma mistura de vapor de gasolina e ar (considerada um gs ideal), para produzir movimento em um pisto. As evolues de A para B e de C para D so processos adiabticos enquanto de B para C e de D para A so processos isomtricos. Considerando o texto e o grfico representados acima, analise as seguintes afirmaes: I. Na transformao de A para B, o trabalho realizado positivo. II. Na transformao de B para C, a variao da energia interna do gs negativa. III. Na transformao de C para D, a temperatura do gs diminui. IV. A variao da entropia, na transformao reversvel de C para D, nula. Esto corretas somentea) I e IIb) I e IIIc) II e IIId) III e IVe) II e IV 76. (Ufrgs 2008)O grfico a seguir representa o ciclo de uma mquina trmica ideal. O trabalho total realizado em um ciclo a) 0 J.b) 3,0 J.c) 4,5 J.d) 6,0 J.e) 9,0 J. 77. (Ufpe 2008)Uma mquina trmica, cuja substncia de trabalho um gs ideal, opera no ciclo indicado no diagrama presso versus volume da figura a seguir. A transformao de A at B isotrmica, de B at C isobrica e de C at A isomtrica. Sabendo que na transformao isotrmica a mquina absorve uma quantidade de calor QAB = 65 kJ, determine o trabalho realizado pela mquina em um ciclo. Expresse sua resposta em kJ.

78. (Ueg 2008)O ciclo de Carnot foi proposto em 1824 pelo fsico francs Nicolas L. S. Carnot. O ciclo consiste numa sequncia de transformaes, mais precisamente de duas transformaes isotrmicas (TH para a fonte quente e TC para a fonte fria), intercaladas por duas transformaes adiabticas, formando, assim, o ciclo. Na sua mquina trmica, o rendimento seria maior quanto maior fosse a temperatura da fonte quente. No diagrama a seguir, temos um ciclo de Carnot operando sobre fontes trmicas de TH = 800 K e TC = 400 K. Admitindo-se que o ciclo opera com fonte quente, recebendo 1000 J de calor, responda: a) Em que consistem os termos transformaes isotrmicas e adiabticas? b) Determine o rendimento dessa mquina de Carnot. c) Essa mquina vai realizar um trabalho. Qual o seu valor? 79. (Fgv 2008)O diagrama relaciona valores de presso e volume que ocorrem em determinada mquina trmica. De sua anlise, pode-se inferir quea) se a linha 2 fosse uma reta ligando os pontos A e B, ela representaria uma expanso isotrmica do gs.b) a rea compreendida entre as duas curvas representa o trabalho realizado sobre o gs no decorrer de um ciclo completo.c) a rea formada imediatamente abaixo da linha indicada por 1 e o eixo V equivale, numericamente, ao trabalho til realizado pelo gs em um ciclo.d) o ciclo representa os sucessivos valores de presso e volume, que ocorrem em uma mquina podendo ser, por exemplo, uma locomotiva a vapor.e) no ponto indicado por A, o mecanismo apresenta grande capacidade de realizao de trabalho devido aos valores de presso e volume que se associam a esse ponto. 80. (Puc-rio 2008)Dentro de mquinas trmicas, uma substncia de trabalho (um gs) realiza processos de modo a produzir trabalho til. Alguns desses processos esto colocados na figura a seguir, onde 1 mol de um gs ideal realiza dois processos (AB e BC). Considere a constante dos gases R = 8,31 J/K.mol e a presso atmosfrica Patm = 1,01 105 N/m2. A temperatura em A TA = 300K. a) Calcule V0. b) Calcule as temperaturas TB e TC. c) Calcule o trabalho total W = WAB + WBC. Gabarito: Resposta da questo 1: (01 + 16 + 32) = 49. 01) Resposta de Biologia. O neodarwinismo a sntese entre a teoria darwinista (sc. XIX) e os conhecimentos de gentica (sc. XX). 02) Resposta de Fsica. Incorreta. A equao geral dos gases, afirma que, para uma amostra de gs ideal confinada num recipiente, vale a relao: p Vn R p V n R TT= = . Por essa expresso, vemos que, a teoria geral dos gases ideais assim resumida: o produto presso volume diretamente proporcional temperatura absoluta do gs. Se a temperatura absoluta constante (transformao isotrmica), ento: kp V k (constante) p .V= =A presso e o volume so inversamente proporcionais. Mas esse apenas um caso particular. 04) Resposta de Fsica. Incorreta. A falta de comunicao entre os componentes da comunidade cientfica apenas um dos entraves. H outros fatores, como por exemplo, falta de investimentos nessas novas tecnologias, dificuldades tcnicas na construo de equipamentos para elaborao dos produtos em escala comercial. Tecnologia exige tecnologia. 08) Resposta de Fsica. Incorreta. A segunda lei da termodinmica afirma exatamente o contrrio: impossvel transformar integralmente calor em trabalho. 16) Resposta de Fsica. Correta. O transporte de informaes atravs de fibras pticas feito por reflexo total no interior da fibra. Esse fenmeno s possvel quando o sentido de propagao da luz do meio mais refringente (ncleo) para o meio menos refringente (revestimento), como indicado na figura abaixo. nncleo > nrevestncleorevestn1n> . 32) Resposta de Biologia. A conservao dos alimentos impe a eliminao ou reduo da ao de microrganismos decompositores ou patognicos como bactrias, fungos e algas. Os trabalhos de Pasteur contriburam para o desenvolvimento de tcnicas de conservao dos alimentos. Resposta da questo 2: [B] Em uma evoluo cclica, o trabalho numericamente igual rea do ciclo. Se o ciclo horrio, o trabalho positivo. Se anti-horrio, negativo. ( )55(1,0 0,2) 6,0 2,0 x10W 1,6x10 J2 = = Resposta da questo 3: [E] Em um ciclo fechado o trabalho numericamente igual rea da figura. Seu valor negativo devido ao sentido anti-horrio. 3 20W 30J2= = Resposta da questo 4: [D] I. Correta. A temperatura absoluta diretamente proporcional a energia cintica mdia das partculas. II. Incorreta. Presso no energia. III. Correta. Resposta da questo 5: V V F F V. V) 5 3p V pA x pAv t 10 x0,1x8,31x10 x25p V nR T TnR nR nR 5x8,31 = = = = = T 50K = . (V) Como sabemos: P V P VC C R C C R 2,5R = = + =(F) PQ nC T 5x2,5Rx50 625R = = =(F)U Q W Q nR T 625R 5Tx50 375R = = = = (V)W nR T 5.R.50 250R = = = Resposta da questo 6: [C] A Primeira Lei da Termodinmica diz que a variao da energia interna de um gs a diferena entre o calor que ele troca com o meio e o trabalho que realiza( U Q W) = . Quando a temperatura se mantm constante, a variao da energia interna nula e o calor trocado igual ao trabalho realizado. No diagrama P x V, o trabalho numericamente igual rea compreendida entre a curva representativa do grfico e o eixo V. ComoU 0 = , entoQ W = Resposta da questo 7: 01 + 02 + 08 + 16 = 27 01) Correto. Sua temperatura no varia 02) Correto. Se no houver variao de volume a temperatura aumenta. 04) Errado. O trabalho positivo quando o sistema realiza (expanso) e negativo quando realizado sobre ele (contrao). 08) Correto. Por definio de adiabtica. 16) Correto. A temperatura no varia. Resposta da questo 8: 01 + 02 + 04 + 08 + 16 = 31 A conveno de sinais para a 1 Lei da termodinmica (AU = Q t) para um sistema gasoso seguinte: : o gs aquece a temperatura aumenta;AU : o gs resfria a temperaturadiminui;nula : a transformao isotrmica.+ : o gs recebe calor;Q : o gs perde calor;nula : o gs no troca calor(transformao a diabtica).+ : o gs realiza trabalho expanso;: o gs recebe trabalhocompresso;nulo : a transformao isotrmica.t+ Assim, a energia interna do sistema gasoso: aumenta quando o gs recebe mais calor do que realiza de trabalho ou recebe mais trabalho do que perde de calor, ou seja. O saldo de energia que entra positivo; diminui quando o gs cede maior calor do que recebe de trabalho ou realiza mais trabalho do que recebe de calor, ou seja. O saldo de energia que entra negativo. Resposta da questo 9: 02 + 04 + 08 +16 = 30 01) Errado. Tambm pode haver conveco. 02) Correto. Por definio. 04) Correto. No existe mquina com 100% de eficincia. 08) Correto. possvel demonstrar 16) Correto. O refrigerador utiliza um gs que sofre evolues cclicas. Resposta da questo 10: [B] A segunda lei da termodinmica envolve a transformao de calor em trabalho.Dos processos dados, o nico que no envolve realizao de trabalho o movimento de um satlite em rbita, pois se trata de um sistema conservativo, mesmo quando a rbita nocircular. Assim, no h transformao de calor em trabalho ou vice-versa, no violando, portanto, a segunda lei da termodinmica, qualquer que seja o sentido de giro do satlite. Resposta da questo 11: A transformao AB isomtrica. Ento, para os estados A e B: A B BA B A B Ap p T 0,5 2,55.T T T T T= = = Como as transformaes BC e DA so isotrmicas, B CT T =e D AT T = . Ento: C BD AT T5.T T = Resposta da questo 12: Dados: h = 30 m; V1 = 10 cm3; CV = 3 R; P0 = 105 N/m2; dgua = 1 g/cm3 = 103 kg/m3; g = 10 m/s2. Calculemos a presso absoluta no fundo do lago (P1), usando o teorema de Stevin: P1 = P0 + dgua g hP1 = 103 (10) (30)P1 = 3 105 N/m2. Durante a subida, o gs no troca calor com a gua. Trata-se, ento, de uma transformao adiabtica, cuja equao : 1 1 0 0P V P V =(I). O expoente a razo entre os calores especficos molares a presso constante (CP) e a volume constante (CV), respectivamente. Ou seja: PVCC =(II). Mas, da relao de Mayer: CP CV = R. Usando os dados do enunciado: CP 3 R = RCP = 4 R (III). Substituindo (III) em (II): 4 R 4 3 R 3 = =(IV). Substituindo (IV) em (I): 4 43 31 1 0 0P V P V = . Substituindo os valores dados: 4 4 4 45 53 3 3 30 04 10 10 10 VV 4 10 = = . Elevando os dois membros a 34: 3 34 44 44 33 32 2V 4 10V 10 4| | | |= = ||\ . \ . = 4 4 4 2 2010 2 2 20 2V 20 2 = = V0 ~ 28 cm3. Resposta da questo 13: [C] A presso e o nmero de mols permanecem constantes: trata-se de uma transformao isobrica. Da equao de Clepeyron: nRpV nRT V Tp= = . Por essa expresso, vemos que o volume diretamente proporcional temperatura absoluta do gs, portanto, a variao do volume tambm diretamente proporcional variao da temperatura absoluta. Por isso o grfico uma reta que passa pela origem. Resposta da questo 14: 02 + 04 + 32 = 38 Gabarito SuperPro: 02 + 32 = 34 01) Incorreta: o grfico II no representa uma transformao isotrmica, pois o produto presso volume no constante( ) 2 4 4 3 = . O grfico IV no representa uma transformao isocrica, pois A BA Bp pT T= .02) Correta: da equao de Clapeyron:p V n R T = . Assim, nos grficos I e III as curvas permitem determinar a temperatura em cada ponto e a rea abaixo da curva permite calcular o trabalho realizado na transformao. 04) Incorreta: Dado: R = 0,08 atmL/(molK) = 8 J/(molK). (Ao gabaritar a prova, a banca examinadora esqueceu-se de fazer essa converso de unidades, devendo ser essa a razo do gabarito errado) 52p V 4 10 2p V n R T nn 2,5 10 mols.R T 8 400 = = = = 08) Incorreta: O trabalho (W) na transformao numericamente igual rea entre a linha do grfico e o eixo do volume. No caso, a rea de um trapzio: ( )( )555 2 10W 4 1 10,5 10 J.2+ = = 16) Incorreta: a transformao no isocrica, portanto, o trabalho no nulo. 32) Correta: no grfico III, supondo constante o nmero de mols, a temperatura do gs diminuiu, pois o produto presso volume diminuiu. p Vp V n R T T .n R= =A temperatura absoluta diretamente proporcional ao produto pV. 64) Incorreta: um gs real tem comportamento aproximado ao de um gs ideal, quando submetido a baixa presso e alta temperatura. Resposta da questo 15: a) No processo isocrico (volume constante) (a b): Variao do volume:Vab = Vb Va = 0 Variao da presso:Pab = Pb Pa = (1,0 3,0) 105Pab = 2,0 105 Pa. No processo isobrico (presso constante) (b c): Variao do volume:Vbc = Vc Vb = (6,0 2,0) 102Vab = 4,0 102 m3. Variao da presso:Pbc = Pc Pb = 0. Aplicando a equao geral dos gases entre os estados a e c. 5 2 5 2P V P V 3 10 2 10 1 10 6 10 T T T T = =a a c ca c a c 3 3T 6 10 6 10 T T 1T T T = = =aa ca c c. b) Sendo Q a quantidade de calor trocado,U a variao da energia interna e W o trabalho realizado entre dois estados, a 1 lei da termodinmica nos d: Q =U + W. Como mostrado no item anterior, a temperatura do gs nos estados a e c so iguais, portanto a variao da energia interna entre esses dois estados nula ( Uac = 0). Ento: Qac = Wac = Wab + Wbc. Mas a transformao ab isocrica Wab = 0. Ento: Qac = Wbc = Pc (AVbc) = 1,0 105 4,0 102 Qac = 4,0 103 J. Resposta da questo 16: [D] I. Incorreta. A energia interna diretamente proporcional temperatura absoluta do gs. Como 2T maior que T1, a energia interna em 2 maior que em 1. II. Correta. A transformao isomtrica, no havendo realizao de trabalho. III. Correta. De acordo com a 1 lei da termodinmica:U Q W A= . Como houve expanso com variao de temperatura (variao da energia internaU A ), o gs recebeu calor (energia Q ) do meio e realizou trabalho (W). Resposta da questo 17: [A] A frequncia de operao 40 ciclos/s, ou seja, 40 Hz. Notemos ainda que, no eixo das abscissas o volume est em litro. (1 L = 103 m3). Calculando o trabalho (Wciclo) em cada ciclo. Como se trata de um ciclo no sentido horrio, o trabalho realizado positivo, sendo numericamente igual rea interna do ciclo. ( )( )5 3ciclo cicloW " rea" 0,6 0,2 2 1 10 10W 40 J.= = = O trabalho total (W) em 40 ciclos : ( ) W 40 40 1.600 J. = = Calculando a potncia do sistema: 1.600 J WPP 1.600 W.t 1 s= = =A Resposta da questo 18: [C] De acordo com a segunda lei da termodinmica. impossvel uma mquina trmica, operando em ciclos, converter integralmente calor em trabalho. Resposta da questo 19: a) Incorreta. Basta analisarmos o ltimo pargrafo do texto: O universo tambm no resistir ao embate contra o aumento da entropia. Se trocarmos entropia por energia estaremos violando o princpio da conservao da energia. b) Incorreta. Os cientistas no tm essa esperana, pois sabem que seria uma violao do princpio da conservao da energia. c) Incorreta. No h essa perda de energia. Energia no se perde, no se cria. Transforma-se. Resposta da questo 20: 1.atmMgP PA= + 200P 101.000 102.000 Pa 102 kPa0,2= + = = 2. A figura mostra as foras que agem no mbolo. Para haver equilbrio: gs atmosferaF P F + = gs atmP S P P S = + gsP 0,2 200 101.000 0,2 + = gsP 0,2 20000 = gsP 100.000 Pa = I I II II1 IIP V P VT T = II II IIV PV P= IIIV 102.0001,02V 100.000= = 3. A evoluo foi isotrmica T constante U 0 = =Pela Primeira Lei da Termodinmica U Q W 0 Q W = = =Como ocorreu uma expansoW 0 Q 0 > > o gs recebeu calor. Resposta da questo 21: [B] I. Verdadeira: este o ciclo de Carnot;II. Verdadeira: o ciclo descrito tem sentido horrio. Portanto; o trabalho positivo; III. Falso: Q FQT T 1100,44 44%T 70 180q = = = =+

IV. Falsa. Q F F F FFQ QQ Q Q Q Q1 0,44 1 0,56 Q 560JQ Q 1000 1000q = = = = = Resposta da questo 22: [E] O gabarito oficial d como resposta a afirmativa (E), porm, nem clculos seriam necessrios para verificar que ela falsa, pois o produto presso volume no estado a maior que no estado c, sendo ento Ta > Tc e, consequentemente, Ua > Uc, portanto Ua Uc > 0. Alm disso, est faltando unidade nas afirmativas C, D e E. Mas, com muito boa vontade, vamos aos clculos. ( ) ( ) ( )ac ca ca ca daacU U Q W U 63 35 U 28 J.A = A = + A + A = Com os dados do enunciado no possvel calcular a quantidade de calor fornecida na transformao cda. Para chegar resposta fornecida pela banca examinadora, temos que adotar uma hiptese da afirmao II da questo anterior, que considera que a presso em c metade da presso em b.bcpp .2| |= |\ . Usaremos, ento, essa hiptese para calcular Wcda. Nas transformaes bc e da o trabalho nulo, pois elas so isomtricas. As transformaes ab e cd so isobricas com as variaes de volume iguais em mdulo (AVcd= AVab).Como o trabalho numa transformao isobrica dado pelo produto da presso pela variao de volume, temos: abc b abW p V = Ae cda c cdW p V = ADividindo membro a membro: ( )abc b ab b abcdabcda c cd cdaabW p V p V 48 W 24 J.pW p V WV2A A = = =AA ac cda cda cdacdaU Q W28 Q 24Q 52 J.A = = = Resposta da questo 23: [B] Dados: Q ac = - 63 J; Wac = - 35 J; Wabc = - 48 J. I. Correta. As variaes de energia interna pelos caminhos ac abc so iguais pois so os mesmos estados inicial e final. Usando a 1 lei da termodinmica: ac abc ac ac abc abc abcabcU UQ W Q W 63 35 Q 48Q 76 J.A = A = + = + = II. Incorreta. Nas transformaes bc e da o trabalho nulo, pois elas so isomtricas. As transformaes ab e cd so isobricas com as variaes de volume iguais em mdulo (AVcd.=- AVab).Para as presses temos bcpp .2=Como o trabalho numa transformao isobrica dado pelo produto da presso pela variao de volume, vem: abc b abW p V = Ae cda c cdW p V = ADividindo membro a membro: ( )abc b ab b abcdabcda c cd cdaabW p V p V 48 W 24 J.pW p V WV2A A = = =AA III. Incorreta. As variaes de energia interna pelos caminhos cdae adc so iguais em mdulo, porm de sinais opostos (AUadc = AUcda). Aplicando novamente a 1 lei da termodinmica: ( ) ( )( )ac cd da da cd da ac ac da dada daU U U- U U UQ W 15 Q +W 63 35 15 Q +0 Q 13 J.A = A + A A = A + A = + + = + = IV. Correta. ( ) ( )( )ac cd da da cd da ac ac da dada daU U U- U U UQ W 5 Q +W 63 35 5 Q +0 Q 23 J.A = A + A A = A + A = + + = + = Resposta da questo 24: V F F V V. (V) O trabalho , numericamente, igual rea do ciclo: 5W 2x2x10 J = . (F) Uma mquina operando no ciclo de Carnot d o maior rendimento possvel. (F) A menor temperatura atingida corresponde ao menor produto PV. Isto ocorre no ponto D. D D B BD BP V P VT T=DD2x3 4x5T 150KT 500 = =(V) A eficincia mxima obtida quando a mquina opera segundo um ciclo d Carnot:fqT1T =Para que a eficincia seja mxima preciso que a fonte fria tenha a menor temperatura possvel e a fonte quente a maior. fqT 1501 1 0,7T 500 = = =(V) A variao de energia interna em um ciclo completo nula. A temperatura final igual inicial. Resposta da questo 25: F V V V V Justificando a(s) falsa(s) ( F ) A reversibilidade de um processo termodinmico uma consequncia do aumento da entropia. Num processo reversvel a variao da entropia nula, ou seja, a entropia constante, pois o processo ocorre em equilbrio termodinmico. Resposta da questo 26: Sem gabarito oficial. A questo foi classificada como de dificuldade ELEVADA e RUIM por no apresentar nenhuma opo correta.Vamos, ento, a uma soluo fictcia, puramente matemtica: Dados: 0V = 400 mL;3 2 = ; 0P = 1 atm; 0T = 26 C = 299 K; V = 0,25 0V = 0,25(400) = 100 mL. Aplicando a equao de uma transformao adiabtica para as situaes final e inicial: ( ) ( )( ) ( )3 33 32 2 2 22 20033 3 3PV P VP 100 1 400P 10 20 20P 10 20P 2 10P 8 atm. = = = | | = = = |\ .= Aplicando a equao geral para os estados final e inicial: ( ) ( )0 008 100 1 400 P V PV T 598 KT T T 299T 325 C.= = = = Resposta da questo 27: Dados: 5 21 atm 10 N/m = . a) O trabalho no ciclo dado pela rea do ciclo. ( ) ( )5ciclo cicloW 1 0,04 1 0,02 10W 6.000 J.( = + = b) Como se trata de uma transformao isobrica, a variao da energia interna pode ser calculada pela expresso: 5AB ABAB3 3U P V 3 10 0,042 2U 18.000 J.A = A = A = c) Aplicando a 1 lei da termodinmica para a transformao AB: 5AB AB AB ABABQ W U P V 18.000 3 10 0,04 18.000 12.000 18.000 Q 30.000 J.= + A = A + = + = + = Resposta da questo 28: Dados: T1 = 327 C = 600 K; T2 = 27 C = 300 K; PT = 1.000 W. O rendimento ( q) de uma mquina de Carnot : 21T 300 1 11 1 1 .T 600 2 2q = q = q = q = Mas o rendimento a razo entre a potncia til (PU) e a potncia total (PT). U UUTP P 1 P 500 W.P 2 1.000q = = = O trabalho realizado o produto da potncia til pelo tempo de operao. ( )UP t 500 1 500 J. t = A = t = Resposta da questo 29: Nas figuras acima: A: rea da seco transversal do mbolo. FE: mdulo da fora elstica. FE = k x. FG: mdulo da fora de presso exercida pelo gs. FG = P A. Dados: P0; V0; V = 2 V0en = 1 mol. O enunciado afirma que o sistema est termicamente isolado, ou seja, a transformao adiabtica (Q = 0). Da 1 lei da termodinmica: AU = Q W AU = 0 W W = AU W = A = 03 3nR T (1)R(T T )2 2 W = ( ) 03R T T2. Mas esse trabalho armazenado na mola na forma de energia potencial elstica. Assim: ( ) = 20k x 3R T T2 2 ( ) = 20k x 3R T T . (equao 1) Na figura (a) podemos notar que: V0 = A x =0VxA(equao 2) Na figura (b), na posio de equilbrio: FE = FG k x = P A. (equao 3) As equaes (2) e (3) sugerem que escrevamos: k x2 = (k x) (x) = (P A)| | |\ .0VA k x2 = P V0. (equao 4) Mas, novamente na figura (b): P V = n R T P (2V0) = (1) R T P V0 = RT2. (equao 5) De (4) e (5): k x2 = RT2. Substituindo essa expresso na equao (1), temos: RT2= ( ) 03R T T T = 6(T0 T) 7T = 6 T0 =06T T7. Resposta da questo 30: Dados: T1 = 300 K; T2 = 500 K; P = 1 atm = 105 Pa; m = 60 kg; d1 = 1,2 kg/m3. a) V1 = 1m 60d 1,2= V1 = 50 m3. b) Usando a equao geral dos gases: 1 21 2PV PVT T= 2V 50300 500=V2 = 2503 V2 = 83,3 m3. (O gs sofreu expanso) c) Numa expanso isobrica, o trabalho dado por: W = P(AV) = 105(83,3 50) = 33,3 105 J W = 3,3 106 J. Resposta da questo 31: a) A potncia dissipada num resistor de resistncia r, percorrido por corrente eltrica i : P = r i2. b) Como as paredes do recipiente so adiabticas e rgidas, no h perda de calor para o meio e nem realizao de trabalho (W = 0). Conforme a 1 lei da termodinmica: AU = Q W AU = Q. Ou seja, todo calor liberado (Q) no resistor usado para aumentar a energia interna (AU) do gs. Mas, para um gs ideal: AU =A3n R T.2 A quantidade de calor liberado num intervalo de tempo At : Q = P At = r i2 At. Assim: AA = A =A22r i 3 Tn R T r i t32 tn R2 A=A22 r i Tt 3 n R. c) A fora eletromotriz induzida no circuito dada pela lei de Neumann-Faraday: c = B L v. Mas, pela 1 lei de Ohm: c = r i. Igualando as duas expresses: B L v = r i v =r i.L B

Resposta da questo 32: [D] Numa expanso isobrica AB (VB > VA), temos: A BA BV VT T= . Sendo VB > VATB > TA.Como a energia interna diretamente proporcional temperatura absoluta, a energia interna aumenta. Resposta da questo 33: [C] a) Errada. Observe os grficos abaixo b) Errada. A energia interna diretamente proporcional temperatura que por sua vez diretamente proporcional ao produto PV. A A 1 1P .V P.V = B B 2 1 1 1P .V P .V 4P.V = = C C 1 2 1 1 1 1P .V P.V P.2V 2P.V = = = D D 2 2 1 1 1 1P .V P .V 4P.2V 8P.V = = = B 1T 4T = ; C 1T 2T = ; D 1T 8T = c) Certa. Calculemos a rea do segundo grfico mostrado na letra a. ( ) ( )ABC 2 1 2 1 1 1 1 1W V V .P 2V V .4P 4PV = = = d) Errada. A 1B 1T T 1T 4T 4= = Resposta da questo 34: [D] Resposta da questo 35: [B] Dados: W = 80.000 cal; Q = 60.000 cal. Da primeira lei da termodinmica: AU = Q W AU = 60.000 80.000 AU = 20.000 cal. O sinal () indica que a energia interna diminuiu. Resposta da questo 36: A energia interna (U) de um gs perfeito diretamente proporcional sua temperatura absoluta (T). U = 3nRT2 A equao de Clapeyron nos d: PV = n R T. Combinando essas duas expresses, conclumos que: U = 3PV2. Colocando nessa expresso os valores dados no grfico e fazendo a razo entre os dois estados: = =A AABB B3P VU 4PV23U 3PVP V2 =ABU 4U 3. Resposta da questo 37: Dados: p = 1,0 105 N/m2; V1 = 2,0 103 m3; V2 = 1,5 103 m3; T1 = 300 K; Q = 375 J. a) Equao geral dos gases perfeitos:=1 1 2 21 2p V p VT T.Como a transformao isobrica: =1 21 2V VT T. Substituindo os valores dados: = = =3 32 222 10 3,5 10T 150 3,5 T 525300 TK. b) Primeira lei da termodinmica, a variao da energia interna (AU) igual diferena entre o calor recebido (Q) e o trabalho realizado (W): AU = Q W. Tratando-se de uma transformao isobrica, o trabalho realizado : W = p AV. Assim: AU = Q p AV = 375 105(3,5 103 2 103) = 375 105(1,5 103) AU = 375 150 AU = 225 J.

Obs: o examinador poderia aumentar o grau de dificuldade dessa questo, tornando-a mais interessante, perguntando a quantidade de calor trocada nessa transformao.A soluo : Q = AU + W Sabemos que, numa transformao isobrica: AU =A = A3 3nR T p V2 2 e, tambm, que W = p AV. Ento: Q =A3p V2+ p AV Q =A5p V2 Q = = 5 3 3 25 510 (3,5 10 2 10 ) (1,5 10 )2 2 Q = 375 J. Resposta da questo 38: [C] Ao abrirmos o botijo, o gs sofreu expanso realizando trabalho contra o meio (W > 0) Como o calor trocado foi nulo (Q = 0), a primeira lei da termodinmica nos d: AU = Q W AU = W. Se a variao da energia interna foi negativa (AU < 0) o gs sofre resfriamento, ou seja, a temperatura do gs diminuiu. Resposta da questo 39: [C] A variao da energia interna de um gs s depende das energias internas inicial e final, no dependendo da evoluo gasosa. acb adb acb ac cbU U Q W W A = A adc ad dbQ W W = ac dbW W 0 = = evolues isomtricas acb cbQ W adc adQ W = 100 40 = 72 - Wad Wad = 12cal Resposta da questo 40: [D] Dados: variao da energia intena: U; trabalho realizado no trecho BC: WBC = W De acordo com 1 lei da termodinmica: Q = U + WAB + WBC Q = U + PA (VB VA) + W Resposta da questo 41: [C] Processo AB: abQ 250J = Processo isomtrico abW 0 = abU Q W U 250 0 250J A = A = = Processo BD: bdQ 600J = Processo isobrico 4 3bdW p. V 8 10 3 10 240J = A = =bdU Q W U 600 240 360J A = A = = Processo ABD: abd ab bdU U U 250 360 610J A = A + A = + = Processo ACD: A variao da energia interna entre dois estados no depende da evoluo. Portanto: acd abdU U 610J A = A = Resposta da questo 42: [A] Obs: se a massa de gs constante, essa questo est furada, pois o grfico est incoerente com o enunciado. Para uma transformao isobrica, de acordo com a lei geral dos gases: A BA BV VT T= . O grfico uma reta que passa pela origem, sendo o volume diretamente proporcional temperatura: V = k T.No entanto, com os valores dados: 1 3300 500= . A relao entre volume e temperatura nesse grfico : V 1 T 300 T V 22 200 100 = = , que no apresenta relao de proporcionalidade.Alm disso, a unidade de temperatura no eixo das abscissas est grafada em letra minscula (k). A nica maneira de contornar a situao considerar que esteja sendo bombeado gs no recipiente, aumentando a massa gasosa.Assim: Sendo n = pV,RT considerando R = 8 J/molK, vem: nA =120(1)8,3(300) nA = 0,048 mol. NB =120(3)8,3(500)nB = 0,087 mol. Porm, o mais provvel que a banca examinadora tenha cometido um deslize ao apresentar o grfico. Vamos soluo esperada: Sendo W o trabalho realizado, temos: W = P AV = 120(3 1) W = 240 J. Sendo o calor recebido Q = 800 J, aplicando a 1 lei da termodinmica: AU = Q W = 800 240 = 560 J. Resposta da questo 43: Dados: Cd = 2; Pq = 9/8 kW; Cd = 1/7(CCarnot) O refrigerador opera retirando uma quantidade calor (Qf) do interior da geladeira (fonte fria) custa de um trabalho (Wm) realizado pelo motor do compressor, rejeitando uma quantidade de calor (Qq) para o meio ambiente (fonte quente). Em mdulo: f m qQ W Q . + =Dividindo membro a membro port : f m q f q mP P PP P P . (I) + = = O coeficiente de desempenho de uma geladeira dado pela razo entre o calor retirado da fonte fria e o trabalho recebido do motor. f f fd dm m mQ P PCC(II)W P P= = =Substituindo (I) em (II), temos: q m q md m q m qm mmP P P P1 1 9C23P PP P P P 3 3 83P kW.8 | |= = = = = |\ .= A geladeira fica liga 1/8 do tempo. Calculemos o tempo de funcionamento em 1 ms. ( )1 horast 30 dias 24 90 h.8 dia| |A = = |\ . O correspondente consumo de energia : m3E P t 90 33,75 kWh.8A = A = =Como o custo do kWh e R$ 0,20, o gasto mensal : G=33,75(0,20) G = R$ 6,75. Portanto, a assertiva falsa, pois o primeiro critrio no atendido. A geladeira gasta mensalmente mais que R$ 5,00. Averiguemos o segundo critrio: Tq=27C=300K.CalculemosTfparaquecoeficientededesempenhoseja1/7docoeficientemximo,queoda mquina de Carnot, dado por: fCarnotq fTCT T=. Como o coeficiente da geladeira Cd = 2, temos: f fff ffT T 1 14 300214T 280 K7 300 T 300 T 15T 7 C.= = = = = O segundo critrio atendido, porm a assertiva continua falsa. Resposta da questo 44: 01 + 02 + 08 + 16 = 27 (01) Correta.(02) Correta.(04) Errada. A 2 lei da termodinmica afirma que IMPOSSVEL transformar integralmente calor em trabalho. (08) Correta. (16) Correta. A variao da energia interna depende somente da temperatura. Se o processo cclico, o sistema retorna sempre temperatura inicial. Resposta da questo 45: [B] No ciclo temos as seguintes transformaes: JK: expanso isotrmica. Se a entropia aumenta, o sistema recebe calor e realiza trabalho; KL: resfriamento adiabtico. A temperatura diminui sem variar a entropia, logo no h troca de calor; LM: compresso isotrmica. A entropia diminui, o sistema perde calor e recebe trabalho; MJ: aquecimento adiabtico. A temperatura aumenta sem variar a entropia. Nota-se, ento, que se trata de um ciclo de Carnot, com rendimento:q =12T1T Calculemos o trabalho realizado no ciclo, lembrando que a variao da entropia :AS = QT, onde Q o calor trocado na transformao. A transformao JK isotrmica, portanto a variao da energia interna nula. Da 1 lei da termodinmica ( A = U Q W). Ento: 0 = QJK WJK WJK = QJK. (equao 1) Mas: ASJK =( ) = JKJK J K 22QQ S S TT QJK = (S2 S1)T2 . Substituindo nessa expresso a equao (1), obtemos: WJK = (S2 S1)T2. Seguindo esse mesmo raciocnio para a transformao LM, que tambm isotrmica, mas uma compresso, vem: WLM = (S1 S2)T1 WLM = (S2 S1)T1. Nas transformaes KL e MJ o sistema no troca calor. Novamente, pela 1 lei da termodinmica: AUKL = WKLeAUMJ = WMJ.Como AUMJ = AUKL WMJ = WKL. O trabalho no ciclo o somatrio desses trabalhos, ou seja: Wciclo = WJK + WKL + WLM + WMJ Wciclo = (S2 S1)T2 + WKL (S2 S1)T1 WKL Wciclo = (S2 S1)T2 (S2 S1)T1 Wciclo = (S2 S1) (T2 T1). Resposta da questo 46: [D] D) expanso isotrmica entre os estados a e b (a b).Correta, pois a temperatura mantm-se constante. Resposta da questo 47: [E] A 2 Lei da Termodinmica afirma que nenhuma mquina trmica, operando em ciclos entre uma fonte quente, temperatura T1, e uma fonte fria, temperatura T2, consegue transformar integralmente calor em trabalho. Portanto o rendimento nunca pode chegar a 100%, sendo no mximo, igual ao da mquina de Carnot. De fato, analisando o grfico, vemos que o rendimento seria igual a 100% quando a razo 21TT fosse nula, ou seja: = =221T0 T 0T. A fonte fria teria que estar a 0 K, o que um absurdo. Portanto o rendimento r sempre menor que 100%. Resposta da questo 48: [A] Dados: T1 = 27 C = 300 K; Q1 = 40 kJ; W = 10 kJ. O rendimento (q) desse motor : q == =1W 100,25Q 40. Aplicando esse rendimento ao ciclo de Carnot: q = 1 21TT =21T1Tq T1 = q2T1T1 == =300 3004001 0,25 0,75KT1 = 400 273T1 = 127 C. Resposta da questo 49: [C] Os processos AB e CD no so isotrmicos, pois, caso o fossem, o produto p V seria constante em cada um deles. Constatando: pA VA = 2 atm.L e pB VB = 3 atm.L pA VA = pB VB; pC VC = 9,5 atm.LepD VD = 6 atm.L pC VC = pD VD Analisando as opes, considerando que uma delas correta, por excluso, temos que admitir que os processos so adiabticos. Ento, no h troca de calor com o meio ambiente, chegando-se facilmente opo correta. Da a questo ter sido classificada como de baixa dificuldade Porm, no basta no ser isotrmico para ser adiabtico. Para a confirmao, temos que verificar se vlida a expresso do processo adiabtico PVccp V k ( (= ( ( , sendo k uma constante, para cada um deles. Essa verificao torna-se difcil, muito trabalhosa, sem usar uma calculadora (cientfica). Sendo PVc 5c 3= , temos (usando calculadora): para o processo AB :| |PVc 5c 3A ApV 1 2 3,175 = =e PVc5c3BBp V 3 1 3 ( (= = ( ( para o processo CD : PVc5c3CCp V 9,5 1 9,5 ( (= = ( ( e PVc5c3DDp V 3 2 9,52 ( (= = ( ( Esses clculos mostram que os processos AB e CD so, com boa aproximao, adiabticos. Resposta da questo 50: [E] A variao de energia interna entre dois estados, para um sistema gasoso diretamente proporcional a variao de sua temperatura absoluta entre esses dois estados. No caso das transformaes cclicas, a temperatura final sempre igual inicial, portanto a variao de energia interna nula. Resposta da questo 51: [C] O trabalho (W) realizado numa transformao cclica numericamente igual rea interna do ciclo. A rea interna dos ciclos I, J e L corresponde de 4 quadrculos. A rea do ciclo K menor que a de 4 quadrculos.Podemos tambm efetuar os clculos: WI = 1 4 = 4 J; WJ = 2 2 = 4 J; WK = 3,14 12 = 3,14