Questão 1 (CEFET - PR) O 2° princípio da Termodinâmica pode ser enunciado da seguinteforma:"É impossível construir uma máquina térmica operando em ciclos, cujo único efeitoseja retirar calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em trabalho."Por extensão, esseprincípio nos leva a concluir que:

a) sempre se pode construir máquinas térmicas cujo rendimento seja 100%;

b) qualquer máquina térmica necessita apenas de uma fonte quente;

c) calor e trabalho não são grandezas homogêneas;

d) qualquer máquina térmica retira calor de uma fonte quente e rejeita parte desse calor para umafonte fria;

e) somente com uma fonte fria, mantida sempre a 0°C, seria possível a uma certa máquina térmicaconverter integralmente calor em trabalho.

Resposta Questão 1

Alternativa D

Uma máquina térmica recebe calor de uma fonte quente, converte uma parte desse calor emtrabalho e rejeita outra parte para uma fonte fria. O calor nunca é convertido completamente emtrabalho.

Questão 2 (UNIVALI - SC) Uma máquina térmica opera segundo o ciclo de Carnot entre astemperaturas de 500K e 300K, recebendo 2 000J de calor da fonte quente. O calor rejeitado para afonte fria e o trabalho realizado pela máquina, em joules, são, respectivamente:

a) 500 e 1 500

b) 700 e 1 300

c) 1 000 e 1 000

d) 1 200 e 800

e) 1 400 e 600

Resposta Questão 2

Calculando o calor da fonte quente:

Por aproximação, podemos considerar a resposta como 1200 J.

Calculando o trabalho:

Alternativa D

Questão 3 Uma máquina térmica cíclica recebe 5000 J de calor de uma fonte quente e realizatrabalho de 3500 J. Calcule o rendimento dessa máquina térmica.Resposta Questão 3

O rendimento é dado pela razão entre o trabalho realizado e o calor recebido:

N = T/Q1

N = 3.500/5000

N= 0,7 ou 70%

Questão 4 Uma máquina térmica recebe 800 J de calor de uma fonte quente, em uma temperaturade 400 K, e rejeita 300 J para uma fonte fria. Calcule a temperatura da fonte fria e o trabalhorealizado pela máquina.Resposta Questão 4

A temperatura da fonte fria:

Q2/Q1=T2/T1

300 / 800=T2/400

0,375 . 400 = T2

T2 = 150 K

O trabalho realizado:

T = Q2 – Q1

T = 800 – 300

T = 500 J

Questão 5 Um motor térmico perfeito funciona entre uma fonte quente mantida a 100 oC e umafonte fria a 50 oC, calcular:

a) O rendimento desta máquina;b) O trabalho que este motor pode fornecer quando recebe 10000 kcal da fonte quente. Adote1 cal = 4,2 J .

Dado do problematemperatura da fonte quente: t q = 100 oC;temperatura da fonte fria: tf = 50 oC.

Esquema do problema

SoluçãoEm primeiro lugar devemos converter as temperaturas dadas em graus celsius (oC)para kelvins (K) e a energia (calor) dada no item (b) em quilocalorias (kcal) para joules (J)usado no Sistema Internacional (S.I.)T q = t q 273 = 100 273 = 373 K T f = t f 273 = 50 273 = 323 K Q = 10 000 kcal = 10000 . 103 cal. 4,2 J/ 1 cal= 1. 107 . 4,2 J = 4,2.107 J

a) O rendimento será

b) Usamos a expressão do rendimento em função do trabalho realizado ( I ) e da quantidadede calor recebido ( Q )

Questão 6 Um gás sofre duas transformações em sequência, primeiro uma transformação isométrica, onde recebe 200 joules de calor, em seguida uma transformação isobárica recebendo 150 joules de calor, conforme figura ao lado. Calcule em cada processo o trabalho realizado na transformação e a variação da energia interna do gás.

Solução• Transformação isométrica, isocórica ou isovolumétrica de A para BNesta transformação não há variação de volume ( ∆V = 0 ), portanto, o trabalhorealizado será nulo

A variação da energia interna neste processo será

• Transformação isobárica de B para CNesta o trabalho realizado será

A variação da energia interna neste processo será