Física 2 - 3º Bimestre

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3º Bimestre:
Aula 12 – Energia e Trabalho
1) O que se entende por Energia?
Em qualquer atividade que fazemos utilizamos energia. Embora a Física não tenha uma definição completa e definitiva para o conceito de energia, seus diferentes tipos ou formas estão bem caracterizados e podem ser dimensionados. A mais importante característica estudada são as suas transformações e efeitos nos fenômenos físicos. 
2) De que formas pode manifestar-se a Energia?
A energia pode se manifestar das seguintes formas:
a) Energia mecânica: divide-se em três tipos. A cinética está relacionada ao movimento; a potencial gravitacional, à interação gravitacional; e a potencial elástica, à deformação de materiais flexíveis.
b) Energia térmica: está associada à vibração de átomos ou moléculas em uma substância, ocasionando o aumento de temperatura.
c) Energia elétrica: relaciona-se às cargas elétricas (prótons, elétrons ou íons) estejam elas em repouso ou em movimento.
d) Energia química: quando nos alimentamos, consumimos energia química do alimentos para o funcionamento de nosso organismo. Um carro transforma a energia química dos combustíveis em movimento, e os aparelhos eletrônicos portáteis utilizam a energia química armazenada nas baterias.
e) Energia nuclear: está associada à energia de ligação entre prótons e nêutrons, partículas constituintes no núcleo do átomo.
f) Entre outras como a energia luminosa, energia sonora, energia por aniquilação.
3) Como são verificado as transformações da Energia?
Ao analisar um fenômeno físico com base nas transformações de energia nela ocorridas, utiliza-se a ideia de conservação, ou seja, a soma das quantidades das diferentes formas de energia é constante em todos os momentos em que ocorre o fenômeno.
4) Como se mede Energia?
A unidade de energia no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o joule, assim como a unidade de trabalho de uma força. Essa unidade foi em homenagem a James Prescott Joule, um físico britânico. Ele estudou a natureza do calor e descobriu as relações com o trabalho mecânico. Outra grandeza que também utiliza a mesma
unidade de energia é o trabalho.
5) Do ponto de vista da Física, em que consiste condições há realização de trabalho?
O esforço necessário para exercermos qualquer atividade pode ser denominado de trabalho. O trabalho de uma força aplicada em um corpo para movê-lo de um ponto a outro pode ser definido por: = F ∙ d. Onde: = trabalho; F = força resultante; d = distância percorrida
= ângulo entre a força e a horizontal
6) Exemplo: Se você tocar em uma batedeira, um liquidificador ou uma furadeira, todos em funcionamento, verificará a que o motor elétrico se aquece. Como ele não estava quente antes de ser ligado, concluímos que houve uma transformação de energia elétrica em energia térmica. Mas qual é a principal transformação de energia que ocorre no motor elétrico?
No motor elétrico a principal transformação que ocorre é de energia elétrica em energia mecânica cinética (ou de movimento). A energia térmica manifestada é uma energia dissipada, pois parte da energia elétrica também se transformou em térmica, mas não favoreceu a principal função destes aparelhos.
7) Como é entendida a energia térmica?
Calor é a quantidade de energia térmica armazenada em um objeto.
O calor e a energia térmica são medidos em Joules (J).
É a energia cinética total e potencial de uma substância.
Até objetos frios têm energia térmica.
Quanto mais partículas um objeto tiver, mais energia térmica terá.
Quanto maior a massa, mais partículas, maior o total de energia térmica.
8) Como é a ação da energia térmica?
À medida que as partículas são aquecidas, elas ganham energia e vibram mais.
Quando vibram, colidem e transferem energia para a próxima partícula.
Exemplos disso podem ser vistos se você deixar uma colher fria em uma xícara quente de chá: a colher ficará quente.
Ou um ferro deixado no fogo: as panelas esquentam quando você cozinha devido à condução.
Também um cubo de gelo derreterá na sua mão.
Atividades:
1) Relacione cada aparelho com a principal transformação de energia ocorrida nele.
a) ventilador
b) rádio
c) televisão
d) torradeira
e) chuveiro elétrico
f) fogão a gás
(1) elétrica em sonora 
(2) elétrica em térmica
(3) química em térmica 
(4) elétrica em cinética
(5) elétrica em luminosa e sonora 
(6) elétrica em térmica
2) Sobre transformação de energia, marque a afirmativa falsa:
 (A) Um secador de cabelos possui um ventilador que gira e um resistor que se aquece quando o aparelho é ligado. Quando o aparelho está em funcionamento é transformada a energia elétrica em cinética e térmica.
 (B) Na queima do gás de cozinha, a energia armazenada no combustível transforma-se em energia térmica.
 (C) A energia sempre se conserva, pois ela se transforma em uma coisa ou outra. Ao somarmos as quantidades de energia de cada uma das formas em que a energia original se transformou, obteremos a mesma quantidade inicial.
 (D) Quando uma força aplicada em um objeto produz um deslocamento capaz de transferir ou transformar energia, existem aí condições produzidas por uma energia dissipada.
3) O conceito físico de Trabalho:
 (A) mede a quantidade de energia gerada por uma máquina qualquer.
 (B) não tem relação com a transferência de energia ocorrida num dado fenômeno.
 (C) está relacionada com a transformação da energia que ocorre na operação de uma atividade.
 (D) está relacionado à variação de um tipo de energia durante a operação de uma máquina.
4) Assinale a alternativa incorreta a respeito da energia térmica:
 (A) Se houver diferença de temperatura entre objetos, o calor será transferido.
 (B) As transferências de calor ocorrem de um objeto mais quente para um objeto mais frio.
 (C) Quanto menor a diferença de temperatura, mais rápida é a transferência de calor.
 (D) A transferência de calor será interrompida quando os dois objetos chegarem à mesma temperatura.
5) O único fator que não afeta a taxa de transferência de energia térmica é:
 (A) a área da superfície.
 (B) o material.
 (C) a radiação.
 (D) a força da gravidade.
6) Julgue as afirmativas como verdadeira (V) ou falsa (F):
a) À medida que as partículas são aquecidas, elas ganham energia e vibram mais. Quando vibram, colidem e transferem energia para a próxima partícula. (    )
b) O trabalho é a energia gasta por uma força para produzir um deslocamento. (    )
c) Máquinas térmicas são dispositivos usados para converter energia mecânica em energia térmica com consequente realização de trabalho. ( )
7) O calor recebido da fonte quente e perdido para a fonte fria (energia dissipada) por um motor a diesel é de 1.000 cal. Porém, sabe-se que esse motor realiza a cada ciclo um trabalho de 2.000 J. Sabendo-se que o calor fornecido pela fonte quente é igual à soma do trabalho (τ) realizado pela máquina com o calor perdido para a fonte fria e que 1 caloria corresponde a uma energia de 4,18 joules, então o calor recebido da fonte quente produz uma energia total de:
 (A) 4.000 J
 (B) 2.000 J
 (C) 6.180 J
 (D) 3.000 J
8) Certa máquina térmica que opera em ciclos recebe, em cada ciclo, 250 cal da fonte quente e realiza um trabalho igual a 1.000 J. Qual o valor do calor perdido ou energia dissipada nesse sistema? (Use 1 cal = 4,18 J)
 (A) 750 J
 (B) 100 J
 (C) 50 J
 (D) 45 J
Aula 13 - Leis da Termodinâmica: Primeira Lei
1) De que forma o calor ou a energia térmica é transformada em trabalho?
As máquinas térmicas revolucionaram a sociedade moderna ao permitirem que o calor pudesse ser transformado em movimento. Um aspecto importante a considerar nessas transformações é que os gases (fluidos), que realizam trabalho ao mover êmbolos ou pistões, precisam ser aquecidos. E, nesse processo, parte do calor usado no aquecimento se perde, ou seja, a energia térmica é dissipada. Considerando essa energia térmica dissipada e a que foi transformada em trabalho,para tratar o funcionamento das máquinas térmicas é introduzido um novo conceito físico, a energia interna (U), que se relaciona diretamente com a temperatura do corpo ou do sistema.
2) O que é energia interna de um sistema?
Energia Interna (U) é uma grandeza que corresponde à soma das energias das partículas microscópicas de um corpo, experimentando variação sempre que há mudança de fase e/ou variação de temperatura. A energia interna corresponderá à soma das energias de movimento de todas as partículas que formam um corpo. Quanto maior for a temperatura de um corpo, maior será a velocidade média e, consequentemente, maior será a energia cinética média de suas partículas. Sempre que há mudança de temperatura e/ou mudança de estado físico a energia interna de um corpo varia. Deste modo a energia do movimento das moléculas de um sistema é transformada em energia interna devido à presença de atrito entre essas moléculas.
3) Exemplo de atuação da energia interna:
Observe que a energia interna é semelhante à energia cinética total das partículas, o que mostra a compatibilidade com a definição de energia interna.
Um corpo não contém calor, pois ele é uma forma de energia em trânsito. Mas contém energia interna:
Ao ligarmos um ferro de passar roupas à tomada, uma resistência elétrica converterá a eletricidade em energia interna que se acumulará na chapa metálica, que é aquecida rapidamente. Contudo, ao desligar o ferro da tomada, a energia interna se dissipará sob forma de calor para o ar ambiente após algum tempo de contato com ele, o que provoca o resfriamento da chapa até chegar a temperatura do ar.
4) Como é tratado pela Física a relação entre o calor, a energia interna de um corpo ou sistema, e o trabalho realizado?
Esclarecida com o conceito de energia interna, e notando que o calor pode ser transformado em trabalho numa máquina térmica. E em qualquer máquina térmica há uma energia química de algum combustível que pode ser transformada em trabalho no momento do seu funcionamento. Além disso, parte do calor cedido pela fonte quente sai da máquina junto com um gás aquecido, e as peças da máquina se aquecem e trocam calor com o ambiente.
Assim, é possível afirmar que a quantidade de calor (Q) fornecida pelo combustível aumenta sua energia interna (ΔU) e realiza trabalho (τ). A expressão Q = τ + ΔU é válida não somente para as máquinas térmicas, mas também para todo o processo que envolve transformação de calor em trabalho. Por isso, é considerada um princípio, ao qual se dá o nome de primeira lei da Termodinâmica.
5) Como é entendida a primeira Lei da Termodinâmica?
A Termodinâmica é um ramo da física fundamentada em leis comprovadas empiricamente e com validade universal a respeito da transformação do calor em energia mecânica. 
A primeira lei da Termodinâmica (o princípio universal da conservação da energia) afirma que a energia não pode ser criada ou destruída, mas apenas transformada de uma forma em outra.
A primeira lei da Termodinâmica, para sistemas fechados, pode ser expressa matematicamente como:
ΔU = Q − τ
ΔU = variação da energia interna
Q = a quantidade de calor
τ = quantidade de trabalho
Se ΔU = Q − τ, então, seguindo a convenção de sinais:
Q > 0 quando o calor é absorvido pelo sistema
τ > 0 quando o trabalho é realizado pelo sistema
6) Exemplo de sistema fechado: Gás confinado num recipiente que está munido de um êmbolo móvel.
Nessa situação, se o sistema recebe 800 J de calor e produz 500 J de trabalho, então:
ΔU = 800−500 → ΔU = +300 J (sinal positivo indica que há um aumento da energia interna)
Numa outra hipótese, se o sistema rejeita 400 J de calor e sua energia interna diminui de 200 J, então:
− 200 = −400 − τ → τ = −200 J (sinal negativo indica que o trabalho é realizado sobre o sistema)
Atividades:
1) Julgue cada afirmativa como verdadeira (V) ou falsa (F):
a) Qualquer sistema que seja possível realizar transformação de calor em energia mecânica é chamado de máquina elétrica.
b) O sistema fogão + panela com água é um exemplo de máquina térmica.
c) A água na panela possui uma energia interna que pode variar conforme varia a temperatura a que for exposta.
d) Conhecida também como “Princípio universal da conservação da energia”, tem como fundamento o fato de que a energia não pode ser criada nem destruída. Ela é transformada de uma forma em outra.
e) Quando o trabalho é positivo, sabemos que ele é realizado pelo sistema e quando é negativo é que o trabalho é realizado sobre ele.
f) Sempre que há mudança de temperatura ou mudança de estado físico de um corpo, sua energia interna também varia.
g) A temperatura indica quanta energia há em um sistema.
h) A temperatura e a energia interna são diretamente proporcionais. ( )
2) Uma fonte cede 500J de calor a um sistema, ao mesmo tempo que ele realiza um trabalho de 100 J. Sabendo-se que durante esse processo, não ocorrem outras trocas de energia com o meio exterior. Qual a variação de energia interna do sistema?
3) O motor 250cc de uma motocicleta realiza um trabalho de 500 J enquanto recebe 2.000 J de energia por ciclo. Qual a variação da energia interna da mistura gasosa desse motor por ciclo?
4) Transfere-se calor a um sistema, num total de 200 calorias. Verifica-se que o sistema se expande, realizando um trabalho de 150 J, e que sua energia interna aumenta:
a) Considerando 1 cal = 4 J, calcule a quantidade de energia transferida ao sistema, em joules.
b) Calcule a variação de energia interna desse sistema.
5) Sobre um sistema realiza-se um trabalho de 3.000 J e, em consequência ele fornece 500 cal ao meio externo durante o mesmo intervalo de tempo. Se 1 cal = 4,2 J,
determine a variação de energia do sistema.
6) Um sistema recebeu do meio externo a ele uma quantidade de calor igual a 8.000 cal e realizou, sobre esse meio, um trabalho de 20.000 J. Em joules, qual a variação da energia interna desse sistema? ( considere 1 cal = 4,2 J)
 (A) 13.600
 (B) – 12.000
 (C) 12000
 (D) – 13600
 (E) 14000
7) Considere o texto:
“Um conceito amplo de calor se refere a forma de transferência de energia não mecânica entre sistema e vizinhança, ou seja, uma forma de transferência de energia entre sistema e vizinhança não relacionada a trabalho mecânico, podendo ser decorrente de diferença de temperatura entre sistema e vizinhança ou mesmo advinda de radiação solar etc.”
Levando em consideração o texto apresentado acima, podemos dizer que se a terra recebe uma quantidade de energia Q do sol, então considerando que não há trabalho realizado sobre a terra nem por ela, a variação de energia interna da terra neste processo é, de acordo com a primeira lei da termodinâmica:
 (A) ΔU = Q, que corresponde ao calor por radiação recebida do Sol.
 (B) ΔU = 0.
 (C) ΔU = 2Q.
 (D) ΔU = Q/2.
8) Podemos dizer que se um sistema termodinâmico libera para a vizinhança, num certo processo, uma quantidade de calor cujo valor absoluto é 7 J e realiza um trabalho de 3 J então, de acordo com a primeira lei da termodinâmica, a variação de energia interna do sistema, é:
 (A) 10 J
 (B) –10 J
 (C) 4 J
 (D) –4 J 
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Aula 14: Termodinâmica dos Gases
1) O que é energia interna de um gás?
A energia interna de um gás corresponde à soma das energias cinéticas individuais de suas moléculas e é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta.
2) O que se entende como a Energia Cinética de cada molécula do gás?
No gás as moléculas se apresentam mais distanciadas do que nos outros estados físicos da matéria e que praticamente elas não interagem entre si, a não ser durante as colisões. O movimento das moléculas de um gás varia quando varia a temperatura e está relacionado com energia cinética das moléculas e a agitação provocada nas moléculas gera um movimento elástico entre elas, provocando expansão ou compressão desse gás ao variar a temperatura do sistema.
3) Como é a realização de trabalho de um gás?
O trabalho de um gás será a relaçãoentre a pressão do ambiente em que o gás está contido e a variação do volume que ele ocupará com a mudança de temperatura: τ = p ∙ ΔV. Onde, no SI, as unidades são definidas por:  τ = trabalho [ J ]; p = pressão [ Pa ];  V = volume [ m3 ]. 
4) Como é notada a ação do trabalho do gás?
A pressão é considerada sempre positiva e, como consequência, o sinal do trabalho é determinado pelo sinal da variação do volume do gás. Quando o gás se expande, a variação do volume é positiva implicando num trabalho positivo. Quando o gás se comprime, a variação do volume é negativa implicando num trabalho negativo. Na prática se diz que:
Expansão do gás: “O Gás realiza trabalho sobre o Meio Exterior”
Compressão do gás: “O Meio Exterior realiza trabalho sobre o Gás”
4) Como são tratadas as transformações gasosas na realização de trabalho?
Características das transformações em um sistema fechado sob a perspectiva da primeira lei da Termodinâmica:
a) Se há realização de trabalho sobre o sistema, o volume do gás diminui.
b) Na situação inversa, se há realização de trabalho pelo sistema, o volume do gás aumentará.
c) O aumento da energia interna é mostrado pelo aumento da temperatura do gás.
d) No caso inverso, ou seja, uma diminuição da energia, é evidenciado por uma redução da temperatura do gás.
A menos que o sistema seja adiabático (isto é, termicamente isolado), ganhos e perdas de calor sempre estarão presentes pelo fato de existir diferença entre as temperatura do sistema e do exterior.
5) Quais os efeitos na realização de trabalho nos diversos tipos de transformações gasosas?
Há três transformações particulares que podem ocorrer em um sistema isolado: a isotérmica (a temperatura constante), a isovolumétrica (a volume constante) e a adiabática (sem trocas de calor).
a) Transformação isotérmica:
Acontece a temperatura constante → ΔU = 0
Q = τ
Na transformação isotérmica, duas situações são possíveis:
1: todo o calor absorvido se transforma em trabalho realizado pelo sistema
2: todo o trabalho recebido pelo sistema passa a ser rejeitado na forma de calor.
Na prática, o processo isotérmico dificilmente ocorrerá. Porém, é possível aproximá-lo por uma transformação em que um reservatório térmico recebe (ou cede) calor ao sistema enquanto o gás comprime (expande) lentamente.
b)Transformação isovolumétrica
Chamada também de isocórica, acontece a volume constante → τ = 0
ΔU = − Q
Na isovolumétrica, duas situações são possíveis:
1: toda a diminuição obtida na energia interna é rejeitada sob forma de calor
2: todo o calor absorvido se converte em aumento da energia interna
A transformação isovolumétrica acontece, por exemplo, quando temos pinos fixados no recipiente de paredes rígidas com o objetivo de impedir o movimento do êmbolo.
c) Transformação adiabática:
Acontece na ausência de trocas de calor com o exterior → Q = 0
ΔU = τ
Na adiabática, são possíveis duas situações:
1: toda a redução da energia interna se converte em trabalho realizado pelo sistema
2: todo o trabalho realizado sobre o sistema se converte em aumento da energia interna
A transformação adiabática pode ocorrer se o sistema for recoberto ou mesmo fabricado com um material que aja como um isolante térmico.
d) Transformação isobárica 
Acontece na pressão constante → Δp = 0
Q = τ + ΔU 
A variação do volume é proporcional à variação da temperatura:
1: no caso de expansão, há aumento do volume e da temperatura do gás, ΔU > 0
2: no caso de compressão, há diminuição do volume e da temperatura, portanto, ΔU < 0.
6) Um exemplo de sistema:
Muitas usinas e motores operam transformando energia térmica em trabalho. Isso porque um gás aquecido pode realizar trabalho em turbinas mecânicas ou pistões, fazendo com que eles se movam.
A primeira lei da termodinâmica aplica o princípio de conservação de energia a sistemas onde a transferência de energia para dentro e para fora do sistema se dá pela transferência de calor e pela realização de trabalho.
A primeira lei da termodinâmica diz que a variação na energia interna de um sistema (ΔU) é igual à transferência de calor resultante para dentro e para fora do sistema (Q), mais o trabalho resultante realizado no sistema (W). Na forma de equação, a primeira lei da termodinâmica é,
ΔU = Q + W
Ela simplesmente diz que você pode aumentar a energia interna de um sistema aquecendo-o ou realizando trabalho nele.
O que significa cada um desses termos?
Nada exemplifica a primeira lei da termodinâmica tão bem quando um gás preso em um recipiente com um pistão móvel encaixado firmemente (como mostrado na Figura 1). Vamos considerar que o pistão possa se mover para cima e para baixo, comprimindo o gás ou permitindo que ele se expanda (mas o gás não pode sair do recipiente).
Figura 1: Esquema de um pistão de gás. Crédito: Khan Academy. Disponível em https://pt.khanacademy.org/science/physics/thermodynamics/laws-of-thermodynamics/a/what-is-the-first-law-of-thermodynamics. Acesso em 18/09/18.
As moléculas de gás presas no recipiente são o sistema. Atente que elas se movimentam, possuindo energia cinética e temperatura maior do que o zero absoluto ou 0K.
A energia interna U deste sistema pode ser pensada como a soma de todas as energias cinéticas de todas as moléculas de gás presas dentro do recipiente. Assim, se a temperatura T do gás aumenta, as moléculas aumentam sua velocidade e a energia interna U do gás também aumenta (o que significa que ΔU é positivo).
Da mesma forma, se a temperatura T do gás diminui, as moléculas diminuem sua velocidade, e a energia interna U do gás também diminui (o que significa que ΔU é negativo).
É realmente importante lembrar que a energia interna U e a temperatura T irão aumentar quando a velocidade das moléculas de gás aumentar, já que elas são, na verdade, duas maneiras de medir a mesma coisa: quanta energia há em um sistema.
Como a temperatura e a energia interna são diretamente proporcionais, temos que, se a energia interna dobrar de valor, a temperatura também dobrará.
Da mesma forma, se a temperatura não alterar seu valor, a energia interna também não irá variar.
A energia interna U deste sistema e sua temperatura podem ser aumentadas pela transferência de calor Q para o gás. Para fazer isso basta colocar o recipiente sobre uma chama ou submergi-lo em água fervendo.
A alta temperatura do ambiente externo, em relação às paredes e interior do recipiente, fará com que o calor flua para o interior e aqueça o gás, fazendo com que suas moléculas se movam mais rápido. Quando o calor é absorvido e aquece o gás, Q é um número positivo.
Por outro lado, podemos diminuir a energia interna do gás transferindo calor para fora dele. Isso pode ser feito colocando o recipiente em um banho de gelo. Se o calor deixar o gás, Q será um número negativo.
Essa convenção de sinais para o calor Q está representada na Figura 2.
Figura 2: Convenção de sinal para calor recebido e doado pelo sistema. Crédito: Khan Academy. Disponível em https://pt.khanacademy.org/science/physics/thermodynamics/laws-of-thermodynamics/a/what-is-the-first-law-of-thermodynamics. Acesso em 18/09/18.
Como o pistão pode se mover, ele pode realizar trabalho no gás, movendo-se para baixo e comprimindo o gás.
A colisão do pistão que se move para baixo com as moléculas de gás faz com que as moléculas se movam mais rápido, aumentando a energia interna total do sistema. Se o gás for comprimido, o trabalho realizado no gás W será um número positivo.
Por outro lado, se o gás se expande e empurra o pistão para cima, um trabalho é realizado pelo gás. A colisão das moléculas de gás com o pistão que recua faz com que as moléculas se movam mais devagar, diminuindo a energia interna do gás. Se o gás se expande, o trabalho realizado no gás W é um número negativo.
Essa convenção de sinais para o trabalho W está representada na Figura 3.
Figura 3: Convenção de sinal para o trabalho realizado pelo sistema e sobre o sistema. Crédito: Khan Academy. Disponível em https://pt.khanacademy.org/science/physics/thermodynamics/laws-of-thermodynamics/a/what-is-the-first-law-of-thermodynamics.Acesso em 18/09/18.
Na tabela abaixo resumimos as convenções de sinais para as três grandezas da 1ª Lei da Termodinâmica:
	ΔU (variação na energia interna)
	Q (calor)
	W (trabalho realizado no gás)
	+ se T aumenta
	+ se entrar calor no gás
	+ se o gás for comprimido
	− se T diminui
	− se o calor deixar o gás
	− se o gás se expandir
	Zero se T for constante
	Zero se não houver troca de calor
	Zero se o volume for constante
A primeira lei da termodinâmica diz que a variação na energia interna de um sistema (ΔU) é igual à transferência de calor resultante para dentro e para fora do sistema (Q), mais o trabalho resultante realizado no sistema (W).
A energia interna U de um sistema é a soma de todas as energias cinéticas de todas as moléculas de gás presas dentro do recipiente. Assim, se a temperatura T do gás aumenta, as moléculas aumentam sua velocidade e a energia interna U do gás também aumenta.
Atividades:
1) Julgue cada afirmativa em verdadeira (V) ou falsa (F):
a) A energia interna de um gás depende, apenas e exclusivamente, das massas das moléculas desse gás. (    )
b) Quanto maiores as interações entre as moléculas de um gás, menor será a sua energia interna. (   )
c) Sem variação de temperatura, a energia interna de um gás é variável. (    )
d) O gás contido num sistema é veículo para realização de trabalho. (    )
e) O calor e o trabalho descrevem as transformações de um sistema. (    )
f) Em uma expansão adiabática de um gás ideal, o trabalho é realizado às custas da diminuição da energia interna do gás. (    )
g) Em uma expansão isotérmica de um gás ideal, o trabalho é realizado às custas da diminuição da energia do gás. (    )
h) A transformação adiabática pode ocorrer se o sistema for recoberto ou mesmo fabricado com um material que aja como um isolante térmico. (    )
i) Quando analisamos a relação do calor, do trabalho e consequentemente da energia interna no gás, podemos falar que o gás sofre algumas transformações termodinâmicas. (    )
j) Podemos diminuir a energia interna do gás transferindo calor para fora dele. (    )
k) A energia interna de um gás aumenta quando ele é comprimido. (    )
l) A energia interna de um gás diminui quando ele se expande. (    )
m) Se a temperatura T de um gás diminui, as moléculas aumentam sua velocidade, e a energia interna U do gás também aumenta. (    )
o) Em uma transformação adiabática, o trabalho será realizado sobre gás quando a variação da energia interna é positiva. (     )
 2) Considere a equação ΔU = Q – τ. O que aconteceu se Q > 0?
 (A) O calor foi liberado.
 (B) O calor foi absorvido.
 (C) O calor permaneceu o mesmo.
 (D) Não houve troca de calor.
3) Numa transformação sobre pressão constante, um gás realiza o trabalho de 400 J, quando recebe do meio externo 500 J de calor. Qual a variação de energia interna do gás nessa transformação?
4) Certa massa de gás perfeito realiza, ao se expandir, um trabalho de 500J. Se, durante esse processo, receber 600 J de uma fonte térmica, qual a variação de sua energia interna?
5) Um gás ideal sofre uma transformação: absorve 150 cal de energia na forma de calor e expande-se, realizando um trabalho de 300 J. Considerando 1 cal = 4,2 J, a variação da energia interna do gás (ΔU) é, em J:
a) 250
b) 350
c) 500
d) 330
e) 900
6) Como consequência da compressão adiabática sofrida por um gás, pode-se afirmar que:
 (A) a pressão do gás aumenta, e sua temperatura poderá diminuir.
 (B) a pressão do gás e sua temperatura diminuem.
 (C) a pressão do gás aumenta e sua temperatura poderá aumentar.
 (D) a pressão do gás e sua temperatura permanecem constantes.
7) Em relação à energia interna de um gás ideal, assinale a alternativa correta.
 (A) A energia interna do gás aumenta, caso a temperatura do gás diminua.
 (B) A energia interna de um gás ideal é inversamente proporcional à temperatura do gás.
 (C) A energia interna do gás independe da temperatura do gás.
 (D) A energia interna do gás aumenta, caso a temperatura do gás também aumente.
8) A 1ª Lei da Termodinâmica estabelece relações entre a energia interna, o calor e o trabalho.
Tendo isso em mente relacione corretamente a tabela abaixo:
	Variação na energia interna
	Trabalho
	(1) Positiva
(2) Negativa
(3) Zero
	a) O volume do sistema não é alterado.
b) O gás é comprimido.
c) O sistema perde calor.
9) A 1ª Lei da Termodinâmica estabeleceu convenções de sinais para o calor e o trabalho.
Observe a imagem abaixo e escolha a alternativa correta, considerando o gás dentro do pistão como o sistema.
Escolha 1 resposta: 
(A) O trabalho que o gás realiza é negativo.
(B) O trabalho que o gás realiza é positivo.
(C) O trabalho que o gás realiza é nulo, sem efeito.
(D) O sistema é inoperante.
10) Observe a imagem abaixo e escolha a alternativa correta, considerando o gás dentro do pistão como o sistema.
Escolha 1 resposta:
(A) O trabalho que o gás realiza é negativo.
(B) O trabalho que o gás realiza é positivo.
(C) O trabalho que o gás realiza é nulo, sem efeito.
(D) O sistema é inoperante.
Outras Atividades:
1) Sobre os gases monoatômicos e ideais que passam por um processo de transformação isobárica, podemos afirmar corretamente que:
 (A) Toda a quantidade de calor (Q) cedida ao sistema será transformada em trabalho mecânico.
 (B) A quantidade de calor (Q) cedida ao sistema é diretamente proporcional à sua variação de temperatura.
 (C) A energia interna do gás (U) permanece constante.
 (D) A variação de energia interna (ΔU) é inversamente proporcional à variação volumétrica (ΔV).
2) Um gás é submetido a um processo sob pressão constante de 400 N/m2 e sofre uma redução de seu volume em 0,25 m3. Assinale aquilo que for FALSO:
 (A) a quantidade de trabalho realizada sobre o gás foi de –100 J;
 (B) o gás recebe 250 J de calor;
 (C) o gás cede 250 J de calor;
 (D) a variação de temperatura desse gás é negativa.
3) Pode ser considerado um exemplo de processo isobárico:
 (A) Um balão de gás Hélio que sobe pelo empuxo atmosférico.
 (B) Aquecimento da água em um bule.
 (C) Água subindo pelo canudo devido à sucção.
 (D) Convecção do vapor de água.
4) Analise as alternativas abaixo e assinale a alternativa correta relativa aos processos termodinâmicos isovolumétricos.
 (A) Quando os gases recebem calor durante as transformações isovolumétricas, o sinal do trabalho termodinâmico produzido pelo gás é negativo.
 (B) Quando os gases recebem calor durante as transformações isovolumétricas, o sinal do trabalho termodinâmico produzido pelo gás é positivo.
 (C) Nos processos isovolumétricos, a pressão do gás permanece constante, enquanto a temperatura e o volume variam, de forma que nenhum trabalho é realizado por ou sobre o gás.
 (D) Nos processos isovolumétricos, o volume do gás altera-se, enquanto a temperatura e a pressão variam, de forma que nenhum trabalho é realizado por ou sobre o gás.
 (E) Nos processos isovolumétricos, o volume do gás permanece constante, enquanto a temperatura e a pressão variam, de forma que nenhum trabalho é realizado por ou sobre o gás.
5) Certo gás diatômico e ideal recebe 12 J de calor de uma fonte externa durante uma transformação isocórica. Considerando que o gás não cede qualquer quantidade de energia em forma de calor para suas vizinhanças, a variação da energia interna do gás, durante essa transformação, é de:
 (A) +6 J
 (B) –12 J
 (C) +12 J
 (D) +24 J
6) Certo gás monoatômico e ideal sofre uma transformação termodinâmica na qual seu volume permanece constante. Durante o processo, o gás cede quatro calorias para o meio externo. Assinale a alternativa que apresenta, corretamente, a variação da energia interna, a quantidade de calor envolvido no processo e o trabalho realizado sobre ou pelo gás, respectivamente.
 (A) –4 cal, –4 cal e 0 cal
 (B) +4 cal, –4 cal e 0 cal
 (C) +4 cal, +4 cal e 0 cal
 (D) 0 cal, 0 cal, –4 cal7) Durante um processo isovolumétrico, um gás recebe do meio externo uma quantidade de calor Q. Podemos afirmar que a variação de sua energia interna e sua pressão terão seus módulos, respectivamente:
 (A) Mantidos constantes e aumentados.
 (B) Reduzidos e aumentados.
 (C) Aumentados e aumentados.
 (D) Reduzidos e mantidos constantes.
8) De acordo com a primeira lei da termodinâmica se, durante um processo isotérmico sofrido por um gás ideal de massa fixa, o gás libera uma quantidade de calor cujo módulo é de 50 cal então a variação de energia interna e o trabalho realizado pelo gás neste processo são, respectivamente:
 (A) 0 e 50 cal
 (B) 0 e –50 cal
 (C) 0 e 0
 (D) 50 e –50 cal
9) De acordo com a primeira lei da termodinâmica se, durante um processo adiabático sofrido por um sistema termodinâmico de massa fixa, a energia interna do sistema aumenta de 4 J então o calor recebido e o trabalho realizado pelo sistema neste processo são, respectivamente:
 (A) 0 e 4 J
 (B) 0 e –4 J
 (C) 4 e 0 J
 (D) –4 e 4 J
Aula 15 - Leis da Termodinâmica: Segunda Lei
1) É possível transformar toda a energia térmica em qualquer outra forma de energia?
Há um limite na transformação do calor em energia para realização de um trabalho. É possível transformar uma forma de energia toda em calor, mas não é possível todo o calor em outra forma de energia, esse fato é explicado pela Segunda Lei da Termodinâmica.
2) O que diz a Segunda Lei da Termodinâmica?
Essa lei complementa a primeira, pelo fato de explicar um aspecto que está além do que foi abrangido pela primeira lei, pois indica o sentido espontâneo da ocorrência de um processo. O calor só se transfere espontaneamente de corpos de maior temperatura para os de menor temperatura.
3) Como é explicada a Segunda Lei da Termodinâmica?
Todo processo ocorre de maneira espontânea num sentido específico:
A troca de calor entre dois corpos com diferentes temperaturas ocorre do corpo com maior temperatura (mais quente) para o de menor temperatura (mais frio); assim como, um corpo em queda livre vertical descreve uma trajetória de um ponto mais acima (altura maior) para um ponto mais a baixo (menor altura).
4) Qual a relação entre a Primeira Lei com a Segunda Lei da Termodinâmica? 
A primeira lei informa que a energia é conservada; contudo, ela nada afirma sobre o sentido espontâneo em que os processos acontecem.
A segunda lei indica, basicamente, o sentido espontâneo de um processo, que será sempre aquele em que temos um aumento da desordem das moléculas no resultado global.
5) Como a Física trata a desordem das moléculas, segundo as Leis da Termodinâmica?
Define-se a segunda lei através de dois enunciados atribuídos a dois importantes estudiosos: Clausius e Kelvin-Planck.
a) Enunciado de Clausius: É impossível construir um dispositivo que, realize a transferência de calor de um corpo a baixa temperatura para outro a alta temperatura sem interferências externas. Consegue descrever o funcionamento de geladeiras e ar-condicionados: ambos retiram o calor de um ambiente a baixa temperatura despejando-o para um de alta temperatura; porém, eles fazem isso somente se houver consumo de energia elétrica (interferência externa).
b) Enunciado de Kelvin-Planck: É impossível construir um dispositivo que tenha como único efeito transformar em trabalho toda quantidade de calor absorvida num reservatório térmico. Podemos referir ao rendimento das usinas de termelétricas: a energia térmica obtida a partir da queima do carvão não pode ser integralmente convertida em trabalho elétrico, sendo parcialmente convertida e desperdiçada sob forma de calor, de forma irreversível.
6) De que maneira é manifestado a quantidade de calor que é possível para realizar trabalho?
Um exemplo clássico que ilustra a manifestação das Leis da Termodinâmica é o Ciclo de Carnot:
Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796 – 1832), idealizou em 1824, tendo como principal característica obter um Rendimento Máximo de uma Máquina Térmica:
O Ciclo de Carnot é composto por quatro processos reversíveis, sendo duas transformações adiabáticas alternadas com duas transformações isotérmicas, como mostram os esquemas a seguir:
Observando o esquema acima, vamos descrever o ciclo:
Trecho AB: partindo do ponto A, o gás realiza uma expansão isotérmica até B, recebendo uma quantidade de calor Q1 da fonte quente (temperatura T1)
Trecho BC: partindo do ponto B, o gás realiza uma expansão adiabática até C, não ocorrendo troca de calor
Trecho CD: partindo do ponto D, o gás realiza uma compressão isotérmica até D, rejeitando o calor (Q2) que não se converteu em trabalho para a fonte fria (temperatura T2)
Trecho DA: partindo do ponto D, o gás realiza uma compressão adiabática até A, não ocorrendo troca de calor.
Ao idealizar o ciclo, Carnot demonstrou que as quantidades de calor trocadas durante o ciclo eram proporcionais as respectivas temperaturas absolutas de suas fontes, como consequência, o rendimento pode ser expresso em função das temperaturas absolutas das respectivas fontes:
Obs.: o rendimento é uma grandeza adimensional, sendo geralmente dado em porcentagem.
O resultado obtido para o rendimento de uma máquina térmica que trabalha utilizando o ciclo de Carnot nos permite concluir que:
“O Rendimento para o ciclo de Carnot não depende do gás que sofre a transformação térmica, sendo função apenas das temperaturas absolutas das fontes quente e fria.”
Atividades:
1) Julgue cada afirmativa como verdadeira (V) ou falsa (F):
a) É impossível construir um dispositivo que realize a transferência de calor de um corpo com baixa temperatura para outro com alta temperatura sem interferências externas. ( )
b) A Segunda Lei da Termodinâmica indica o sentido espontâneo da ocorrência de um processo de transformação de energia. ( )
c) A troca de calor entre dois corpos com diferentes temperaturas ocorre do corpo com maior temperatura para o de menor temperatura. ( )
d) É impossível construir um dispositivo que tenha, como único efeito, transformar em trabalho toda quantidade de calor absorvida num reservatório térmico. ( )
d) É possível realizar um processo real cujo único resultado seja remover calor de uma fonte quente e transformá-lo numa quantidade equivalente de trabalho.
e) É possível que, espontaneamente, o calor flua de uma fonte fria para uma fonte quente.
f) É impossível construir um dispositivo que opere em um ciclo termodinâmico e não produza outros efeitos além da passagem de calor da fonte fria para a fonte quente. ( )
g) É impossível a um motor térmico operar trocando calor com uma única fonte de calor. ( )
h) É impossível transferir energia na forma de calor de um reservatório térmico à baixa temperatura para outro com temperatura mais alta. ( )
Acerca da transformação adiabática, assinale a alternativa CORRETA.
(A) São transformações que acontecem em temperatura constante.
(B) São transformações termodinâmicas em que não ocorrem trocas de calor.
(C) São transformações onde não há variação de energia interna.
(D) Trata-se de transformações em que todo calor vira trabalho e vice-versa.
2) Sobre o ciclo de Carnot é falso dizer:
 (A)  A máquina de Carnot é a única que pode assumir rendimentos de até 100%.
 (B) O Ciclo de Carnot é caracterizado por quatro transformações termodinâmicas reversíveis.
 (C) Nenhuma máquina que opere entre duas temperaturas fixadas pode ter rendimento maior que a máquina ideal de Carnot atuando nessas mesmas temperaturas.
 (D) Uma máquina opera segundo o ciclo de Carnot e apresenta rendimento termodinâmico de 60%. Sendo 100 K a temperatura de sua fonte quente, 40 K é a temperatura de sua fonte fria.
3) (ENEM-2011) Um motor só poderá realizar trabalho se receber uma quantidade de energia de outro sistema. No caso, a energia armazenada no combustível é, em parte, liberada durante a combustão para que o aparelho possa funcionar.
Quando o motor funciona, parte da energia convertida ou transformada na combustãonão pode ser utilizada para a realização de trabalho. Isso significa dizer que há vazamento da energia em outra forma.
CARVALHO, A. X. Z. Física Térmica. Belo Horizonte: Pax, 2009 (adaptado).
De acordo com o texto, as transformações de energia que ocorrem durante o funcionamento do motor são decorrentes de a:
 (A) liberação de calor dentro do motor ser impossível.
 (B) realização de trabalho pelo motor ser incontrolável.
 (C) conversão integral de calor em trabalho ser impossível.
 (D) transformação de energia térmica em cinética ser impossível.
 (E) utilização de energia potencial do combustível ser incontrolável.
4) Indique a única afirmativa que se refere à Segunda Lei da Termodinâmica:
 (A) A maioria dos processos naturais é reversível.
 (B) A energia térmica transforma-se espontaneamente em uma forma de energia capaz de realizar trabalho.
 (C) O princípio de funcionamento de uma geladeira viola a Segunda Lei da Termodinâmica.
 (D) O calor não transita naturalmente dos corpos com temperatura menor para os corpos com temperatura maior.
Aula 16: As Leis da Termodinâmica e as Máquinas Térmicas
A lei zero da termodinâmica pode ser entendida da seguinte forma: “se um corpo A está em equilíbrio térmico com um corpo B e este último com um corpo C, então o corpo A está em equilíbrio com C ”.
A primeira lei relaciona a energia interna (ΔU) de um corpo com o calor cedido (Q) e o trabalho realizado (τ) da seguinte maneira: ΔU = Q – τ.
E a unidade no sistema internacional de energia, calor e trabalho é o Joule(J).
A segunda lei da termodinâmica é a mais importante para entendermos o funcionamento de uma máquina térmica. A segunda lei da termodinâmica que é enunciada da seguinte forma: “uma máquina térmica operando em ciclos, ao retirar calor de uma fonte quente utiliza parte dele para realizar trabalho e o restante rejeita para uma fonte fria”.
Podemos expressar matematicamente da seguinte formulação: |τ| = |Q1| – |Q2| 
Desta equação poderemos conceituar a eficiência de uma máquina térmica. O rendimento, assim também conhecido, pode ser calculado pela razão entre o trabalho efetuado pela máquina e o calor cedido pela fonte quente.
Poderemos então compreender melhor esses conceitos com um exemplo:
O esquema a seguir representa o ciclo de operação de determinada máquina térmica cujo combustível é um gás.
Quando em funcionamento, a cada ciclo o gás absorve calor (Q1) de uma fonte quente, realiza trabalho mecânico (τ) e libera calor (Q2) para uma fonte fria, sendo a eficiência da máquina medida pelo quociente entre τ e Q1. Uma dessas máquinas, que, a cada ciclo, realiza um trabalho de 3x104 J com uma eficiência de 60%, foi adquirida por certa indústria. Em relação a essa máquina, conclui-se que os valores de Q1, de Q2 e da variação da energia interna do gás são, respectivamente:
 (A) 1,8x104 J; 5x104 J; 3,2x104 J
 (B) 3x104 J; zero; zero
 (C) 3x104 J; zero; 3x104 J
 (D) 5x104 J; 2x104 J; zero
 (E) 5x104 J; 2x104 J; 3x104 J
Resolução:
Para resolvermos qualquer exercício de física, devemos seguir alguns passos:
1° Passo - Separar todos os dados das grandezas físicas existentes:
2° Passo – Identificar as formulações matemáticas possíveis para utilização no exercício:
3° Passo – Comparar os dados do 1° passo com os do 2° passo substituindo onde necessário:
Ao acharmos o valor de Q1, substituímos na equação da segunda lei da termodinâmica para acharmos o valor de Q2.
Para finalizarmos o exercício falta ainda resolver a energia interna. O calor do problema é a variação da parte quente com a parte fria, então podemos calcular Q da seguinte forma:
Substituindo na primeira lei da termodinâmica, obtemos o valor da energia interna:
Resposta: D
Câmara de Refrigeração
Como já estudamos o movimento do calor, podemos notar que existem vários instrumentos do nosso cotidiano que se prevalece das teorias físicas do calor para funcionar.
Em nossa casa, por exemplo, temos a geladeira que é uma ótima máquina térmica para nosso estudo. A sua função da geladeira é manter resfriado tudo que estiver em seu interior. A parte da geladeira responsável por esse resfriamento é o congelador, que é por onde passa o gás sob alta pressão e baixa temperatura. Os alimentos que estiverem em seu interior, irão entrar em equilíbrio térmico com o congelador, cedendo energia térmica ao mesmo.
A teoria física por trás do funcionamento do refrigerador é a convecção que estudamos anteriormente. Devido à diferença de densidade entre o ar frio e o ar quente dentro da geladeira, irá ocorrer a troca de posição entre eles, pois a ação gravitacional ira atrair o mais denso e então a parte inferior da geladeira é resfriada.
Por esse motivo localiza-se o congelador na parte superior da geladeira.
O refrigerador transfere energia, na forma de calor, de seu ambiente interno para o externo. Como o primeiro está a uma temperatura menor que o segundo, esse processo não ocorre naturalmente. Para ser realizado, há a necessidade de uma fonte de energia, que, atualmente, é a elétrica. Uma vez que este processo não é espontâneo, está de acordo com a segunda Lei da Termodinâmica.
Se o calor não sai espontaneamente de um corpo frio para um corpo quente, nós vamos forçá-lo a sair! Em vez de o gás realizar trabalho, nós realizaremos trabalho sobre ele! Como isso é feito? Trata-se de outro processo em que ocorrem transformações gasosas. Sabemos que, quando expandimos um gás, sua pressão diminui, assim como sua temperatura. Por um cano fino que passa pelo interior da geladeira, um gás é solto e se expande a baixa pressão. 
Nessa expansão, a temperatura do gás diminui. Com isso, o gás retira calor do ambiente que está a sua volta, ou seja, vapor d’água do interior da geladeira. Um compressor que está na geladeira comprime o gás (freon, em geral) que se encontra numa câmara. Você pode observar que atrás de sua geladeira existe outro cano, fino e comprido, por onde o gás sai do interior da geladeira. Ele libera o calor para a atmosfera, para novamente repetir o processo.
Motor de Quatro Tempos
Outro exemplo do cotidiano e que envolve as aplicações das leis da termodinâmica são os motores de quatro tempos, assim chamados, pois possuem quatro estágios para transformar energia fornecida em forma de calor pela queima do combustível em trabalho mecânico. O principio básico de um motor a combustão interna é colocar uma pequena quantidade de combustível (gasolina, álcool, diesel etc.) e queimá-lo, gerando uma quantidade enorme de energia em forma de calor e de gases em violenta expansão.
Ao se criar um dispositivo capaz de controlar e disparar essas explosões, podemos utilizar essa energia para movimentar um eixo e uma roda. Máquina que transforma calor em movimento, chamada de motor. 
O motor suga uma quantidade de mistura ar/combustível e a comprime com o pistão dentro do cilindro, depois dispara uma faísca no momento exato, incendiando a mistura, a queima do combustível nessas condições causa um aumento de temperatura e pressão. Essa energia empurra os pistões que através das bielas fazem girar o virabrequim, ao final os gases queimados são expelidos pelo escapamento e o ciclo recomeça. O controle dos tempos é feito através do comando de válvulas e de ignição.
Os quatro estágios funcionais de um motor de automóvel são os seguintes:
1° Tempo admissão, o pistão começa no PMS (Ponto Morto Superior). A válvula de admissão abre e o pistão desce para o PMI (Ponto Morto Inferior), sugando a mistura ar/combustível devido ao aumento do volume do cilindro e consequentemente queda de pressão em seu interior, ao final a válvula de admissão é fechada;
2° Tempo compressão, a válvula de admissão fecha, e o pistão sobe do PMI (Ponto Morto Inferior) de volta ao PMS (Ponto Morto Superior), comprimindo a mistura e aumentando a sua eficiência para a combustão. As válvulas de admissão e escape estão fechadas;
3° Tempo combustão, as válvulas de admissão e escape continuam fechadas. No momento certo,o sistema de ignição envia eletricidade à vela de ignição, que dispara
uma faísca. A mistura ar/combustível se incendeia, esquentando e gerando uma alta pressão, empurrando violentamente o pistão para baixo. Este é o único tempo que gera força, todos os outros são como parasitas, necessários para que o motor complete o ciclo. No final desse tempo, a válvula de escape abre;
4° Tempo escape, quando o pistão passa pelo PMI (Ponto Morto Inferior), a válvula de escape abre e o pistão sobe, empurrando os gases queimados para fora do ciclo. A válvula de admissão está fechada. Depois dessa "limpeza", o cilindro pode então ser novamente preenchido com mistura nova, recomeçando o ciclo.
E por fim, uma transformação cíclica é aquela em que o conjunto de transformações sofridas pelo sistema de tal forma que seus estados final e inicial seja igual. Se o trabalho em um ciclo e a quantidade de calor for positivo, o sistema recebe calor e realiza trabalho, em um ciclo de sentido horário, implica que é o processo de uma máquina térmica em execução. Se o trabalho e a quantidade de calor em um ciclo forem negativos, sistema cede calor e recebe trabalho, e em sentido anti horário, implica que o processo é de um refrigerador.
Atividades:
1) Julgue cada afirmativa como verdadeira (V) ou falsa (F):
a) Num motor de automóvel é na explosão da mistura de ar e combustível é que a energia do combustível é transformada para que o motor entre em funcionamento, isto é, produza movimento. ( )
b) Os gases resultantes da queima do combustível que realizam o trabalho num motor de automóvel. ( )
c) No cilindro do motor de automóvel é que o combustível queima realizando o trabalho de empurrar o pistão. ( )
d) Num motor de automóvel, a pressão exercida pelas moléculas dos gases sobre as paredes do cilindro move o pistão. ( )
e) A vela de ignição no motor de um automóvel origina uma faísca elétrica que causa explosão da mistura de ar e combustível no cilindro do motor. ( )
f) Em um motor de combustão interna, os gases resultantes da explosão atingem a pressão aproximadamente 20 vezes maior que a pressão atmosférica, e a temperatura é cerca de 500 oC. ( )
g) No pistão de um motor de automóvel a energia química é transformada em energia mecânica. ( )
h) O automóvel precisa de vários pistões para que sempre um esteja na fase de explosão, responsável pelo movimento. ( )
i) No processo de admissão de um motor depois de fechado a válvula, a pressão permanece constante, porém variando a temperatura e o volume, esse processo é isobárico. ( )
j) No processo de compressão de um motor o volume diminui e no processo de combustão há uma grande elevação da temperatura e pressão, mantendo o volume constante, por isso a combustão é um processo isovolumétrico. ( )
k) É um processo adiabático a compressão no motor de um automóvel, pois não há transferência de energia nem realização de trabalho. ( )
l) Na combustão é admitido um processo adiabático também quando retorna do seu processo de expansão.
( )
m) No processo de escape de um motor de automóvel há diminuição do volume e alteração da temperatura, mantendo-se a mesma pressão, logo é um processo isobárico. ( )
n) Qualquer máquina térmica, ao receber calor, executa a sua função de realizar trabalho e perde calor para uma fonte fria. ( )
o) É impossível construir uma máquina térmica que, operando em ciclos, transforme em trabalho toda a energia a ela fornecida na forma de calor. ( )
2) Relacione as características de cada uma das etapas do processo de funcionamento de um motor.
 (1) Admissão (2) Compressão 
 (3) Combustão (4) Escape 
( ) Há uma força comprimindo a mistura para gerar um aumento de pressão.
( ) Uma mistura de combustível e ar é injetada, por uma válvula que é fechada e no interior do cilindro de combustível é gerado uma pressão.
( ) A vela de ignição solta uma faísca e inflama a mistura, que está extremamente comprimida, provocando uma explosão. Com a explosão da mistura produz-se gases à alta temperatura e pressão, gerando movimento no pistão.
( ) Uma válvula é aberta, após alta pressão e temperatura, expelindo os gases e reiniciando um ciclo.
3) Identifique as formas e as transformações de energia envolvidas em cada uma das etapas do processo de funcionamento de um motor a explosão.
 (1) Admissão (2) Compressão
 (3) Explosão (4) Movimento do Pistão
 (5) Escape
( ) Energia química do combustível sem transformação.
( ) Energia química do combustível e aumento da Energia Interna do Sistema
( ) Energia Química para Energia Interna do Sistema.
( ) Energia Interna do Sistema em Energia de movimento (mecânica cinética)
( ) Energia Mecânica gera Aumento de Energia Interna. 
4) Calcule o trabalho realizado pelo motor de geladeira que retira 1.000 cal do congelador e joga no ambiente 1.200 cal.
5) Qual È o rendimento máximo de uma máquina térmica que opera entre a temperatura de 27oC e 227oC? (Dica: para usar a equação de rendimento, a temperatura deve estar em Kelvin)
6) Um motor térmico realiza 20 ciclos por segundo. A cada segundo, ele retira 800 J da fonte quente e cede 500 J à fonte fria. Calcule:
a) o rendimento de cada ciclo;
b) a temperatura da fonte quente, sabendo que a fonte fria está a 27oC.
7) Uma máquina térmica executa para cada ciclo um trabalho de 2.000J, e possui um rendimento de 30 %. Para cada ciclo, quanto de calor é absorvido?
8) (ENEM-2016) Até 1824 acreditava-se que as máquinas térmicas, cujos exemplos são as máquinas a vapor e os atuais motores a combustão, poderiam ter um funcionamento ideal. Sadi Carnot demonstrou a impossibilidade de uma máquina térmica, funcionando em ciclos entre duas fontes térmicas (uma quente e outra fria), obter 100% de rendimento.
Tal limitação ocorre porque essas máquinas
 (A) realizam trabalho mecânico.
 (B) produzem aumento da entropia.
 (C) utilizam transformações adiabáticas.
 (D) contrariam a lei da conservação de energia.
 (E) funcionam com temperatura igual à da fonte quente.
9) (ENEM-2016) O motor de combustão interna, utilizado no transporte de pessoas e cargas, é uma máquina térmica cujo ciclo consiste em quatro etapas: admissão, compressão, explosão/expansão e escape. Essas etapas estão representadas no diagrama da pressão em função do volume. Nos motores a gasolina, a mistura ar/combustível entra em combustão por uma centelha elétrica.
Para o motor descrito, em qual ponto do ciclo é produzida a centelha elétrica?
 (A) A
 (B) B
 (C) C
 (D) D
 (E) E
A entropia, unidade [J/K] (joules por kelvin), é uma grandeza termodinâmica que mede o grau de liberdade molecular de um sistema, e está associado ao seu número de configurações (ou microestados), ou seja, de quantas maneiras as partículas (átomos, íons ou moléculas) podem se distribuir em níveis energéticos quantizados, incluindo translacionais, vibracionais, rotacionais, e eletrônicos. Entropia também é geralmente associada a aleatoriedade, dispersão de matéria e energia, e "desordem" (não em senso comum) de um sistema termodinâmico. A entropia é a entidade física que rege a segunda lei da termodinâmica, a qual estabelece que a ela deve aumentar para processos espontâneos e em sistemas isolados. Para sistemas abertos, deve-se estabelecer que a entropia do universo (sistema e suas vizinhanças) deve aumentar até atingir um valor máximo no estado de equilíbrio.
Gelo derretendo: um exemplo clássico de aumento de entropia
Pesquisa Google:
1) Quais as diferenças existentes entre os motores a gasolina e a diesel para produção de movimento?
Aula 17: As Leis da Termodinâmica e as Usinas Termoelétricas
Aluno, para fazermos qualquer esforço na natureza requer um gasto físico. Esse esforço pode ser associado à energia que move o mundo. Com o desenvolvimento
técnico havido na indústria capitalista, desde as primeiras máquinas a vapor (segunda metade do século XVIII) eos primeiros motores a combustão interna (século XIX), tornou-se factível a geração de eletricidade através do acionamento dos dínamos e depois, dos modernos geradores. Podemos dividir nesse primeiro momento em dois tipos de geração de energia, as provenientes de quedas d’água nos cursos dos rios,
geleiras e de alguns lagos de altitude, denominada de hidroeletricidade, e as geração por meio de expansão gasosa obtido pela queima controlada de combustíveis,
denominada termoeletricidade.
O processo de eletrificação se fundamenta na construção e operação de usinas elétricas, mas significa muito mais que isso, algo mais integrado, historicamente, geograficamente, socialmente. Mesmo quando adotamos estritamente o ponto de vista técnico, o processo de eletrificação compreende várias etapas acopladas à geração de eletricidade, que é feita nas usinas. A começar pelas etapas de construção e montagem das usinas. Exigem grandes encomendas de insumos e de partes, feitas a vários setores da indústria (construção civil, construção pesada, metalurgia do aço e ferro-ligas, cobre, alumínio, caldeiraria, montagem mecânica, eletromecânica e elétrica de grande peso e montagens de grande precisão).
De modo similar, a transmissão de eletricidade em alta voltagem e a longas distâncias exige também investimentos pesados na construção de subestações com transformadores e vários outros implementos, e em “eletrovias”, sistemas de cabos (em geral aéreos e suportados por “torres”, estruturas e pórticos metálicos). E, chegando próximo da extremidade dessa cadeia produtiva, falta a distribuição local de eletricidade pelas ruas, avenidas, estradas, logradouros públicos, a qual também exige investimentos em mais sub estações, e redes de fiação com postes em área urbana e em área rural.
Usinas hidrelétricas
As usinas hidrelétricas são instalações que transformam energia hidráulica em energia elétrica e para isso acontecer, é necessário existir um desnível hidráulico natural ou criado por uma barragem, para captação e condução da água à turbina, situada sempre em nível tão baixo quanto possível em relação à captação.
Uma usina hidrelétrica é composta de reservatório, da casa de força e da subestação elevadora. O reservatório é formado pelo represamento das águas do rio, por meio da construção de uma barragem. Na barragem é construído o vertedor da usina, por onde sai o excesso de água do reservatório na época das chuvas. A casa de
força é o local onde são instalados os equipamentos que vão produzir a energia. Na subestação elevadora são instalados os transformadores elevadores onde a energia elétrica tem suas características transformadas para melhor transportá-la através das linhas de transmissão.
E como chega eletricidade em nossas casas?
A produção de energia elétrica ocorre em várias etapas. Primeiramente, captasse água em um reservatório. Então, ela é conduzida sob pressão por tubulações forçadas até a casa de máquinas, onde estão instaladas as turbinas e os geradores. A turbina é formada por um rotor ligado a um eixo. A pressão da água sobre as pás do rotor da turbina produz um movimento giratório do eixo da turbina, transformando a energia hidráulica em um trabalho mecânico, que por sua vez aciona o gerador. O gerador é um equipamento composto por um eletroímã e por um fio bobinado. O movimento do eixo da turbina produz um campo eletromagnético dentro do gerador, produzindo, assim, a eletricidade, levada para o consumidor por meio das linhas de transmissão.
(Imagem de uma usina hidrelétrica com as etapas de geração de energia6)
Usinas termoelétricas
O funcionamento das centrais termelétricas é semelhante com as da usina hidrelétrica, independentemente do combustível utilizado. O combustível é armazenado depósitos adjacentes, de onde é enviado para a usina, onde será queimado na caldeira. Esta gera vapor a partir da água que circula por uma extensa rede de tubos que revestem suas paredes. A função do vapor é movimentar as pás de uma turbina, cujo rotor gira juntamente com o eixo de um gerador que produz a energia elétrica.
Essa energia é transportada por linhas de alta tensão aos centros de consumo.
O vapor é resfriado em um condensador e convertido outra vez em água, que volta aos tubos da caldeira, dando início a um novo ciclo.
A água em circulação que esfria o condensador expulsa o calor extraído da atmosfera pelas torres de refrigeração, grandes estruturas que identificam essas centrais. Parte do calor extraído passa para um rio próximo ou para o mar.
Para minimizar os efeitos contaminantes da combustão sobre as redondezas, a central dispõe de uma chaminé de grande altura (algumas chegam a 300 m) e de alguns
precipitadores que retêm as cinzas e outros resíduos voláteis da combustão. As cinzas são recuperadas para aproveitamento em processos de metalurgia e no campo da construção, onde são misturadas com o cimento.
A potência mecânica obtida pela passagem do vapor através da turbina – faz com que esta gire - e no gerador - que também gira acoplado mecanicamente à turbina - é que transforma a potência mecânica em potência elétrica.
A energia assim gerada é levada através de cabos ou barras condutoras, dos terminais do gerador até o transformador elevador, onde tem sua tensão elevada para adequada condução, através de linhas de transmissão, até os centros de consumo.
Daí, através de transformadores abaixadores, a energia tem sua tensão levada a níveis adequados para utilização pelos consumidores.
(Imagem de uma usina termoelétrica com 7)
Quais as vantagens e desvantagens de cada usina ?
Alguns fatores são favoráveis para a utilização de determinado tipo de usina, porém nem tudo e favorável na totalidade, existem vantagens e desvantagens do uso
das usinas. A tabela abaixo mostra as vantagens e desvantagens do uso de cada usina ilustrada anteriormente.
Rendimento de uma Usina:
A fórmula do rendimento de uma usina termelétrica (η) é: 
O rendimento será sempre inferior a 100%, já que só uma parte da energia térmica disponível é convertida em trabalho.
Exemplo: Numa termelétrica onde são gerados 300 J de trabalho a cada 1000 J de calor consumidos de uma fonte, qual será o rendimento?
1) Relembre a fórmula do rendimento de uma usina termelétrica
 
2) Encontre os dados do enunciado:
τ = 300
Q = 1000
3) Substitua na fórmula e calcule:
η = 300/1000 
η = 30%
4) O que acontecerá com o restante?
Os 700 J não transformados em trabalho serão rejeitados para um absorvedor de calor.
Atividades:
1) A figura a seguir representa o diagrama de uma usina termelétrica no qual foram identificados seus componentes principais. Com base nesse diagrama, responda:
a) Qual é a função da queima da substância que representa a fonte de energia?
Produzir aumento da energia interna das moléculas da água.
b) Qual é a substância de operação nessa usina?
Água no estado de vapor.
c) Que trabalho é realizado pela substância de operação? Onde ela ocorre?
O vapor de água à alta pressão choca-se com as pás da turbina, produzindo movimento de rotação. O trabalho é realizado na turbina.
 
d) Onde ocorrem e quais são as mudanças de estado físico da substância de operação?
Na caldeira: mudança do estado da água, de líquido para vapor (vaporização); no condensador: vapor à baixa é resfriado e retorna ao estado líquido (condensação ou liquefação), quando é lançado novamente na caldeira.
e) Qual é o papel exercido pelo circuito no qual flui a água do rio?
Esse segundo circuito de água conectado ao rio tem a função de esfriar o vapor de água e fazê-lo retornar ao estado líquido, pois, assim, ele pode ser reintroduzido na caldeira.
2) No diagrama abaixo estão representadas as duas modalidades mais comuns de usinas elétricas, as hidroelétricas e as termoelétricas. No Brasil, a construção de usinas hidroelétricas deve ser incentivada porque essas:
 (A) utilizam fontes renováveis, o que não ocorre com as termoelétricas que utilizam fontes que necessitam de bilhões de anos para serem reabastecidas;
 (B) apresentam impacto ambiental nulo, pelorepresamento das águas no curso normal dos rios;
 (C) aumentam o índice pluviométrico da região de seca do Nordeste, pelo represamento de águas.
 (D) tem maior número de rentabilidade de geração de energia elétrica no Brasil.
3) No processo de obtenção de eletricidade, ocorrem várias transformações de energia. Considere três delas:
I. química em térmica;
II. térmica em cinética.
III. cinética em elétrica.
Analisando o esquema a seguir, é possível identificar que elas se encontram, respectivamente, entre:
     (A) energia química do combustível → energia térmica da caldeira → energia cinética da turbina → energia elétrica do gerador.
 (B) energia elétrica dos transformadores → energia química da turbina → energia térmica da caldeira → energia cinética do vapor d’água.
 (C) energia interna da turbina → energia térmica da caldeira → energia química do combustível → energia elétrica do gerador.
 (D) energia química do vapor d’água → energia cinética da caldeira → energia térmica da turbina → energia elétrica do transformador.
4) Vários processos físicos envolvem transformações entre diferentes formas de energia.
Associe a coluna superior com a coluna inferior, e assinale a alternativa que indica corretamente as associações entre as colunas:
Dispositivo mecânico ou gerador:
1) Pilha de radio
2) Gerador de usina hidrelétrica
3) Chuveiro elétrico
4) Alto-falante
5) Máquina a vapor
Transformação de tipo de energia:
a) Elétrica em Sonora
b) Elétrica em Térmica
c) Térmica em Cinética
d) Química em Elétrica
e) Cinética em Elétrica
5) Na figura a seguir está esquematizado um tipo de usina utilizada na geração de eletricidade:
Analisando o esquema, é possível identificar que se trata de uma usina:
 (A) hidrelétrica, porque a água corrente baixa a temperatura da turbina.
 (B) hidrelétrica, porque a usina faz uso da energia cinética da água.
 (C) termoelétrica, porque no movimento das turbinas ocorre aquecimento.
 (D) eólica, porque a turbina é movida pelo movimento da água.
 (E) nuclear, porque a energia é obtida do núcleo das moléculas de água.
6) Termelétrica que funciona com gás, diesel ou gasolina, instalada em hospitais, shopping centers etc., cuja função é entrar em operação apenas quando há falta de energia elétrica. Trata-se de um: 
 (A) acumulador de energia.
 (B) gerador de energia.
 (C) distribuidor de energia.
 (D) fonte natural de energia.
Renováveis ou não renováveis
Renováveis → Rápida reposição natural.
Exemplos: energia das marés, geotérmica, biomassa, eólica, hidrelétrica e solar.
Não renováveis → Longo período para reposição. Ou seja, no tempo histórico, elas não se renovarão.
Exemplos: Combustíveis fósseis.
Outras classificações
Primária → vem de modo direto da matéria-prima.
Secundária → deriva de outra forma diferente da sua origem.
Ex.: a gasolina é um combustível que vem do petróleo.
Energia convencional → matérias como o petróleo e o carvão
Energia alternativa → eólica e solar.
São opções diferentes das que derivam do petróleo.
Energia eólica
Formada a partir da intensidade e frequência dos ventos.
Necessita da construção de aerogeradores em parques eólicos (como na imagem).
Desvantagens: muito barulho, alto custo e podem mudar a rota das aves.
Energias hidrelétrica e solar
Energia solar → Pode ser usada tanto em residências como em empresas.
Desvantagem: Ainda custam muito caro.
Energia hidrelétrica → formada pela força da água dos rios.
Precisa da construção de barragens com grandes desníveis.
Essas barragens causam grandes alagamentos e danos ambientais locais.
Maremotriz e biomassa
Energia de biomassa → usa a queima de material orgânico.
A palha do milho e o bagaço da cana são os mais usados.
Pode agravar o efeito estufa, caso o uso não seja equilibrado.
Maremotriz → usa a força das marés.
Para isso, são feitos diques, barragens e eclusas.
Um grande exemplo do uso desse tipo de energia vem do Japão.
Energias nuclear e fóssil
Combustíveis fósseis → o carvão mineral, o petróleo e o gás natural são os principais.
Boa parte dos conflitos geopolíticos está relacionada ao interesse por recursos.
Energia nuclear → gerada através de usinas nucleares.
Apesar produzirem resíduos tóxicas, são muito eficazes.
Lembrete importante: Em Fukushima, no Japão, uma tsunami provocada por um terremoto abalou a usina e causou grandes transtornos na região.
“No ano passado, 45,8% da energia usada pelos brasileiros veio de fontes renováveis (…). É a matriz mais equilibrada entre as nações mais populosas ou ricas do planeta. A média mundial de uso de energias renováveis é de 12,7%; essa média cai para 6,2% entre os 30 países-membros da Organização para a Cooperação e o Desenvolvimento Econômico (OCDE), que inclui os Estados Unidos e as mais ricas nações do globo”.
MONTÓIA, P. Brasil: Energia múltipla. Planeta Sustentável. Disponível em: http://planetasustentavel.abril.com.br. Acesso em: 05 jun. 2015.
Os recursos naturais renováveis e não renováveis, respectivamente, mais utilizados como fontes de energia no Brasil são:
a) gás natural e carvão mineral – petróleo e etanol
b) ventos e luz solar – gás natural e hidroeletricidade
c) água e biomassa – petróleo e gás natural
d) átomo e etanol – carvão vegetal e gás de xisto
e) energia atômica e hidrelétrica – petróleo e carvão mineral
“Entre as grandes obras, a usina de Balbina, construída no meio da bacia sedimentar amazônica, a aproximadamente 200 km ao norte de Manaus, foi a que causou os maiores prejuízos. (…) Sua represa, que inundou 2.594 km² da Floresta Amazônica, produz somente 250 MW, energia que abastece apenas 50% das necessidades de consumo de Manaus. Em suma, Balbina possui uma represa com dimensões comparáveis às de Tucuruí, mas a energia que pode produzir é praticamente irrisória (17 vezes menor que Tucuruí)”.
SENE, E.; MOREIRA, J. C. Geografia Geral e do Brasil: Espaço Geográfico e Globalização. São Paulo: Scipione, 2010. p.521.
O fator geográfico que explica a menor produtividade da usina de Balbina em relação à de Tucuruí é:
a) ausência de cursos d'água volumosos
b) vazão fluvial muito intensa
c) oscilações climáticas na região Norte
d) edificação da barragem em relevo plano
e) infiltração da água no ambiente sedimentar
(Enem 2011)
“Águas de março definem se falta luz este ano”. Esse foi o título de uma reportagem em jornal de circulação nacional, pouco antes do início do racionamento do consumo de energia elétrica, em 2001. No Brasil, a relação entre a produção de eletricidade e a utilização de recursos hídricos, estabelecida nessa manchete, se justifica porque:
a) a geração de eletricidade nas usinas hidrelétricas exige a manutenção de um dado fluxo de água nas barragens.
b) o sistema de tratamento da água e sua distribuição consomem grande quantidade de energia elétrica.
c) a geração de eletricidade nas usinas termelétricas utiliza grande volume de água para refrigeração.
d) o consumo de água e de energia elétrica utilizadas na indústria compete com o da agricultura.
e) é grande o uso de chuveiros elétricos, cuja operação implica abundante consumo de água.
(ENEM- 2010) Deseja-se instalar uma estação de geração de energia elétrica em um município localizado no interior de um pequeno vale cercado de altas montanhas de difícil acesso. A cidade é cruzada por um rio, que é fonte de água para consumo, irrigação das lavouras de subsistência e pesca. Na região, que possui pequena extensão territorial, a incidência solar é alta o ano todo. A estação em questão irá abastecer apenas o município apresentado. Qual forma de obtenção de energia, entre as apresentadas, é a mais indicada para ser implantada nesse município de modo a causar o menor impacto ambiental?
a) Termoelétrica, pois é possível utilizar a água do rio no sistema de refrigeração.
b) Eólica, pois a geografia do local é própria para a captação desse tipo de energia.
c) Nuclear, pois o modo de resfriamento de seus sistemas não afetaria a população.
d) Fotovoltaica, pois é possível aproveitar a energiasolar que chega à superfície do local.
e) Hidrelétrica, pois o rio que corta o município é suficiente para abastecer a usina construída.
Na caldeira, a água se vaporiza à pressão constante, aumentando seu volume, numa transformação isobárica – (4 → 1); nesse momento há aumento da energia interna da água.
Na turbina, o vapor se expande realizando trabalho. Como as hélices da turbina e o vapor estão à mesma temperatura, não há trocas de calor, numa expansão adiabática – (1 → 2) .
No condensador, o vapor passa para o estado líquido, trocando calor com o meio e diminuindo o volume à pressão constante – (2 → 3).
A bomba, ao comprimir a água, aumenta sua pressão até que se iguale à pressão interior da caldeira. Pelo fato de a água ser praticamente incompreensível, podemos considerar este processo isométrico – (3 → 4).
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Revisão:
1) Um sistema adiabático é aquele que: 
 (A) a temperatura permanece constante.
 (B) a temperatura e o volume permanecem constante.
 (C) não há trocas de calor entre o sistema e o meio.
 (D) há trocas de calor entre o sistema e o meio.
2) A transformação isotérmica é aquela em que:
 (A) a temperatura varia em função da pressão.
 (B) a variação da energia interna é nula e o calor que o gás recebe é igual ao trabalho por ele realizado. 
 (C) não há trocas de calor entre o sistema e o meio.
 (D) não há realização de trabalho.
3) Na transformação isocórica de um gás:
 (A) ocorre expansão do gás em toda direção.
 (B) não há variação de energia interna.
 (C) o calor que o gás recebe é igual ao trabalho por ele realizado.
 (D) não há realização de trabalho.
4) A transformação gasosa em que a pressão do gás permanece constante, implicando que parte do calor que o sistema troca com o meio está relacionada ao trabalho realizado e o restante com a energia interna é a:
 (A) Isobárica
 (B) Cíclica
 (C) Isovolumétrica
 (D) Adiabática
5) Do ponto de vista da primeira lei da termodinâmica, o balanço de energia de um dado sistema é dado em termos de três grandezas:
 (A) pressão, volume e temperatura.
 (B) calor, energia interna e volume.
 (C) trabalho, calor e energia interna.
 (D) trabalho, calor e densidade.
6) A respeito da primeira lei da Termodinâmica, marque a alternativa incorreta:
 (A) Num sistema térmico toda energia térmica ou calor Q cedido a um gás é usado em parte para aumentar a energia interna desse gás (ΔU) e outra parte é usada para realizar trabalho (τ).
 (B) A primeira lei da Termodinâmica trata da conservação da energia.
 (C) Em uma transformação isotérmica, a variação da energia interna é nula.
 (D) Em uma transformação adiabática, não haverá realização de trabalho.
 
7) Uma substância de operação de uma máquina térmica recebe 600 calorias de energia, na forma de calor, e realiza um trabalho de 100 calorias. De quantas calorias é a variação da energia interna na operação?
8) O 2o princípio da Termodinâmica pode ser enunciado da seguinte forma: "É impossível construir uma máquina térmica operando em ciclos, cujo único efeito seja retirar calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em trabalho." Por extensão, esse princípio 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 uma fonte fria.
 (E) somente com uma fonte fria, mantida sempre a 0°C, seria possível a uma certa máquina térmica converter integralmente calor em trabalho.
9) Num dia quente de verão, sem vento, com a temperatura ambiente na marca dos 38°C, Seu Honório teria de permanecer bastante tempo na cozinha de sua casa. Para não sentir tanto calor, resolveu deixar a porta do refrigerador aberta, no intuito de esfriar a cozinha. A temperatura no interior da geladeira é de aproximadamente 0°C. A análise dessa situação permite dizer que o objetivo de Seu Honório:
 (A) será alcançado, pois o refrigerador vai fazer o mesmo papel de um condicionador de ar, diminuindo a temperatura da cozinha.
 (B) não será atingido, pois o refrigerador vai transferir calor da cozinha para a própria cozinha, e isso não constitui um processo de refrigeração.
 (C) será alcançado, pois, atingido o equilíbrio térmico, a cozinha terá sua temperatura reduzida para 19°C.
 (D) não será atingido, pois, com a porta do refrigerador aberta, tanto a cozinha como o próprio refrigerador terão suas temperaturas elevadas, ao receberem calor de Seu Honório.
10) Uma máquina térmica ideal opera recebendo 450 J de uma fonte de calor e liberando 300 J no ambiente. Uma segunda máquina térmica ideal opera recebendo 600 J e liberando 450 J. Quanto, obteremos se dividirmos o rendimento da segunda máquina pelo rendimento da primeira máquina?
11) Qual afirmação está correta para um motor aeronáutico de 4 tempos?
 (A) A válvula de admissão abre no tempo de compressão.
 (B) A válvula de escape fecha no tempo de exaustão.
 (C) A válvula de admissão fecha no tempo de admissão.
 (D) A válvula de admissão e escape fecham no tempo de compressão.
Um gás monoatômico ideal sofre uma transformação adiabática, realizando 400 J de trabalho sobre o meio externo. A variação da energia interna desse gás e a quantidade calor trocada são, respectivamente:
(A) ΔU = 0 J; Q = 0 J.
(B) ΔU = 400 J; Q = 0.
(C) ΔU = 0 J; Q = –400 J.
(D) ΔU = –400 J; Q = 0.
Em um processo termodinâmico em que ocorre a expansão adiabática de um gás ideal, é correto afirmar que:
(A) ocorre um aumento na energia interna do gás.
(B) ocorre uma redução na energia interna do gás.
(C) ocorre realização de trabalho sobre o gás.
(D) ocorre um aumento de temperatura no gás.
Um motor só poderá realizar trabalho se receber uma quantidade de energia de outro sistema. No caso, a energia armazenada no combustível é, em parte, liberada durante a combustão para que o aparelho possa funcionar. Quando o motor funciona, parte da energia convertida ou transformada na combustão não pode ser utilizado para a realização de trabalho. Isso significa dizer que há vazamento da energia em outra forma.
CARVALHO, A. X. Z. Física Térmica. Belo Horizonte: Pax, 2009 (adaptado).
De acordo com o texto, as transformações de energia que ocorrem durante o funcionamento do motor são decorrentes de a:
(A) liberação de calor dentro do motor ser impossível.
(B) realização de trabalho pelo motor ser incontrolável.
(C) conversão integral de calor em trabalho ser impossível.
(D) transformação de energia térmica em cinética ser impossível.
(E) utilização de energia potencial do combustível ser incontrolável.
Leis da Termodinâmica e Máquinas Térmicas
https://caetanofisica.blogspot.com/2020/09/as-leis-da-termodinamica-e-as-usinas.html
1) Sobre a chamada Primeira Lei da Termodinâmica, assinale a alternativa FALSA:
 (A) Qualquer sistema que seja possível realizar transformação de calor em energia mecânica é chamado de máquina elétrica.
 (B) O sistema fogão + panela com água é um exemplo de máquina térmica.
 (C) A água na panela possui uma energia interna que pode variar conforme varia a temperatura a que for exposta.
 (D) É possível afirmar que a quantidade de calor (Q) fornecida por um combustível aumenta sua energia interna (ΔU) e realiza trabalho (τ).
 (E) E em qualquer máquina térmica há uma energia térmica que pode ser transformada em trabalho no momento do seu funcionamento. 
2) Do ponto de vista da Primeira Lei da Termodinâmica, o balanço de energia de um dado sistema é dado em termos de três grandezas:
 (A) pressão, volume e temperatura.
 (B) calor, energia interna e volume.
 (C) trabalho, calor e energia interna.