Fundamentos da Termodinâmica AOL02 (10-10)

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Fundamentos da Termodinâmica – AOL02 
 
1) A primeira lei da termodinâmica, também conhecida como princípio de conservação da 
energia, oferece uma base sólida para o estudo das relações entre as diversas formas de 
energia e interações de energia. Com base em observações experimentais, a primeira lei 
da termodinâmica enuncia que energia não pode ser criada nem destruída durante um 
processo; ela pode apenas mudar de forma. Assim, cada parcela de energia deve ser 
contabilizada durante um processo. 
Considerando essas informações e as relações entre as escalas termométricas nos 
sistemas de unidades usuais, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) 
verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
 
I) ( F ) Para um processo de compressão de um gás, o princípio de conservação da energia 
exige que o aumento da energia do sistema seja maior que o trabalho de fronteira 
realizado sobre o sistema. 
II) ( V ) Para todos os processos adiabáticos entre dois estados especificados de um 
sistema fechado, o trabalho líquido realizado é o mesmo independentemente da natureza 
do sistema fechado. 
III) ( V ) O valor do trabalho líquido em um processo adiabático deve depender apenas dos 
estados inicial e final do sistema e, portanto, deve corresponder à variação da energia 
total do sistema. 
IV) ( F ) A definição da primeira lei da termodinâmica se baseia em grande parte nos 
experimentos de Joule, podendo ser obtida através de diversos outros princípios físicos 
auxiliares. 
 
( ) V, F, F, V 
( x ) F, V, V, F 
( ) V, F, V, F 
( ) F, F, V, V 
( ) F, V, F, V 
 
2) A partir das contribuições de Galileu e outros, Newton formulou uma descrição geral dos 
movimentos dos objetos sob a influência de forças aplicadas. As leis do movimento de 
Newton, que fornecem a base para a mecânica clássica, conduzem aos conceitos de 
trabalho, energia cinética e energia potencial, os quais eventualmente levam a um conceito 
mais amplo de energia. 
Considerando essas informações e observando as leis de conservação da mecânica, em 
relação ao conceito de energia, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre 
elas. 
 
I) O trabalho realizado por uma força é uma grandeza escalar que mede a variação de 
uma dada quantidade de energia. 
 
Porque: 
 
II) Transferência de calor e trabalho são as duas únicas formas de interação de 
energia em um sistema fechado. 
 
A seguir, assinale a alternativa correta: 
 
( x ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. 
( ) A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa. 
( ) A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira. 
( ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da 
I. 
 
( ) As asserções I e II são falsas. 
 
3) Leia o texto abaixo: 
 
“Métodos baseados em experimentos estão disponíveis para avaliar a transferência de 
energia sob a forma de calor. Esses métodos identificam dois mecanismos básicos de 
transferência: condução e radiação térmica. Além disso, relações empíricas estão 
disponíveis para avaliar a transferência de energia que envolve um modo combinado 
chamado convecção.”Fonte: MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica para 
engenharia. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018, p. 45. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os conceitos de 
transferência de calor em sistemas fechados, pode-se afirmar que: 
 
( ) o aquecimento por contato de uma chapa de alumínio conformada a quente pode ser 
considerado como transferência de calor por radiação. 
( x ) se um sistema fechado passa por um processo no qual o trabalho é negativo e a 
transferência de calor é positiva, então a energia total aumenta. 
( ) se um sistema fechado passa por um processo no qual a variação de energia total é 
positiva, então a transferência de calor deve ser positiva. 
( ) se um sistema fechado passa por um processo no qual o trabalho é positivo e a 
transferência de calor é negativa, então a energia total aumenta. 
( ) o resfriamento de componentes de computador por uma ventoinha que circula ar no 
sistema pode ser considerado como transferência de calor por condução. 
 
4) A conservação da energia está implícita no enunciado da primeira lei. Embora a essência 
da primeira lei seja a existência da propriedade energia total, a primeira lei quase sempre é 
vista como uma declaração do princípio de conservação da energia. 
 Considerando essas informações e em relação aos conceitos enunciados na primeira lei 
da termodinâmica, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. 
 
I) O balanço de energia pode ser descrito pela soma das variações de todas as 
formas macroscópicas de energia. 
 
Porque: 
 
II) A variação da quantidade de energia contida no sistema em certo intervalo de 
tempo será igual à soma da quantidade de calor transferido para dentro do sistema 
com a quantidade de trabalho realizado pelo sistema. 
 
A seguir, assinale a alternativa correta: 
 
( ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da 
I. 
( ) As asserções I e II são falsas. 
( x ) A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa. 
( ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. 
( ) A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira. 
 
5) Leia o texto abaixo: 
 
“Os processos são algumas vezes modelados como um tipo idealizado chamado de 
processo em quase equilíbrio (ou quase estático). Um processo em quase equilíbrio é 
aquele em que o afastamento do equilíbrio termodinâmico é, no máximo, infinitesimal. 
Todos os estados por onde o sistema passa, em um processo de quase equilíbrio, podem 
ser considerados estados de equilíbrio. Como os efeitos de não equilíbrio estão 
inevitavelmente presentes durante os processos reais, os sistemas de interesse para a 
engenharia podem, na melhor das hipóteses, se aproximar de um processo em quase 
equilíbrio, mas nunca realizá-lo.” 
Fonte: MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica para engenharia. 8. ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2018, p. 38. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre o trabalho em processos 
termodinâmicos quase estáticos, analise os termos disponíveis a seguir e os associe a 
suas respectivas características: 
 
1) Trabalho elétrico. 
2) Trabalho de eixo. 
3) Trabalho de polarização elétrica. 
4) Trabalho contra uma mola. 
 
( 2 ) Forma mecânica de transmissão de energia, capaz de produzir rotações em um motor 
de automóvel. 
( 4 ) Forma mecânica de trabalho, capaz de alongar um corpo elástico sob aplicação de 
uma força. 
( 1 ) Forma não mecânica de transmissão de energia, em que a densidade de carga 
depende das forças eletromotrizes. 
( 3 ) Forma não mecânica de trabalho, no qual a força generalizada é a intensidade do 
campo elétrico. 
 
Agora, assinale a alternativa correta: 
 
( ) 2, 1, 4, 3 
( ) 3, 4, 1, 2 
( ) 4, 3, 2, 1 
( x ) 2, 4, 1, 3 
( ) 1, 2, 3, 4 
 
6) O trabalho, assim como o calor, é uma interação de energia entre um sistema e sua 
vizinhança. Assim, se a energia que cruza a fronteira de um sistema fechado não é calor, 
ela deve ser trabalho. O calor é fácil de reconhecer: sua força motriz é uma diferença de 
temperatura entre o sistema e sua vizinhança. Sendo assim, podemos simplesmente dizer 
que o trabalho é uma interação de energia que não é causada por uma diferença de 
temperatura entre um sistema e sua vizinhança. 
Considerando essas informações e as principais características das formas de 
transferência de energia por calor ou trabalho em um sistema termodinâmico, analise as 
afirmativas a seguir: 
 
I) Para um sistema em estado permanente, o valor de nenhuma propriedade varia 
com o tempo. 
II) Se a temperatura de um sistema aumenta, ele deve ter sido submetido à 
transferência de calor. 
III) A energia total de um sistemafechado pode variar como resultado da transferência 
de energia e do fluxo de massa na fronteira. 
IV) Se uma mola for comprimida adiabaticamente, então necessariamente sua energia 
interna irá aumentar. 
 
Está correto apenas o que se afirma em: 
 
( ) II e IV 
( ) I e II 
( ) III e IV 
( ) II e III 
( x ) I e IV 
 
7) Muitos sistemas de engenharia são projetados para transportar fluidos de um lugar a outro 
a uma vazão, velocidade e diferença de altura especificadas, e o sistema pode produzir 
trabalho mecânico em uma turbina ou pode consumir trabalho mecânico em uma bomba 
ou ventilador durante o processo. Esses sistemas não envolvem conversão da energia 
nuclear, química ou térmica em energia mecânica. 
Considerando essas informações e os conceitos estudados sobre conversão energética 
em um sistema termodinâmico, pode-se afirmar que: 
 
( ) a energia interna associada às ligações atômicas de uma molécula é chamada frequentemente de 
energia nuclear. 
( ) as energias cinética e potencial independem do estado do corpo, sendo propriedades intensivas do 
sistema como um todo. 
( x ) a energia mecânica é a forma de energia que pode ser convertida diretamente em trabalho mecânico 
por um dispositivo ideal. 
( ) as formas sensíveis e latentes de energia interna são definidas como a temperatura, sendo esta uma 
forma de energia térmica. 
( ) os sistemas que operam a temperatura constante podem ser analisados mais convenientemente 
desconsiderando os efeitos de atrito. 
 
8) Nas análises de volumes de controle, o balanço de energia da primeira lei é incrementado 
ao se considerar também o princípio de conservação de massa. Assim, o balanço da taxa 
de massa em volumes de controle é a formulação do princípio de conservação de massa 
normalmente empregada em engenharia e estabelece as relações entre o fluxo de massa 
na entrada e na saída do sistema. 
Considerando essas informações e tudo o que se estudou sobre o princípio da 
conservação de massa em um volume de controle, analise as afirmativas a seguir e 
assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
 
I) ( V ) A vazão mássica corresponde à taxa temporal de fluxo de massa através das 
fronteiras de um volume de controle. 
II) ( V ) A vazão volumétrica é obtida pelo produto entre a área da seção transversal do 
cilindro no escoamento unidimensional e o volume do fluido. 
III) ( F ) Para um volume de controle em regime permanente, a quantidade de matéria 
no interior do volume de controle varia continuamente. 
IV) ( F ) Para um volume de controle em regime permanente, a situação da massa em 
seu interior e em sua fronteira tende a se alterar com o tempo. 
 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
 
( ) F, V, V, F 
( ) F, F, V, V 
( ) V, F, F, V 
( ) F, V, F, V 
( x ) V, V, F, F 
 
9) Os sistemas fechados também podem interagir com suas vizinhanças por meio de um 
processo de transferência de energia através de calor. Assim, por exemplo, quando um 
gás em um recipiente rígido interage com uma placa quente, a energia do gás aumenta, 
mesmo que nenhum trabalho seja realizado. 
Considerando as informações sobre as características de transferência de calor e trabalho, 
analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
I) ( V ) A transferência de calor é considerada positiva quando é direcionada para o 
sistema. 
II) ( F ) A convenção de sinais para a transferência de calor é a mesma da adotada 
para o trabalho. 
III) ( V ) A transferência de calor é considerada negativa quando parte do sistema. 
IV) ( F ) A quantidade de calor transferida é uma propriedade do sistema e depende dos 
estados inicial e final. 
 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
 
( ) V, F, F, V 
( ) F, F, V, V 
( ) F, V, V, F 
( ) F, V, F, V 
( x ) V, F, V, F 
 
10) Em uma análise termodinâmica, normalmente é útil considerar as diversas formas de 
energia que constituem a energia total de um sistema em dois grupos: macroscópico e 
microscópico. A energia macroscópica de um sistema está relacionada ao movimento e à 
influência de alguns efeitos externos como gravidade, magnetismo, eletricidade e tensão 
superficial. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as diferentes formas de 
energia de um sistema termodinâmico, analise os termos a seguir e os associe a suas 
respectivas características: 
 
1) Forma macroscópica de energia. 
2) Forma microscópica de energia. 
3) Energia total. 
4) Energia térmica. 
 
( 1 ) Depende de algum referencial externo. 
( 4 ) Também chamada de calor, é a forma energética de menor qualidade. 
( 2 ) É relacionada à estrutura molecular de um sistema. 
( 3 ) Soma de todos os tipos de energia de um sistema. 
 
A seguir, assinale a alternativa correta: 
 
( ) 4, 3, 1, 2 
( ) 1, 2, 4, 3 
( x ) 1, 4, 2, 3 
( ) 3, 4, 2, 1 
( ) 2, 1, 4, 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Respostas 
1-B / 2-A / 3-B / 4-C / 5-D / 6-E / 7-C / 8-E / 9-E / 10-C