Avaliação On-Line 2 (AOL 2) - Fundamentos da Termodinâmica

Prévia do material em texto

1 - 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:
RESPOSTA CORRETA = As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
2 - Leia o texto abaixo:
“Em experimentos clássicos conduzidos no início do século XIX, Joule estudou processos através dos quais um sistema fechado passa de um estado de equilíbrio a outro. Em particular, ele considerou processos que envolvem interações de trabalho, mas não interações de calor, entre o sistema e sua vizinhança. Dessa forma, o valor do trabalho líquido realizado por ou sobre um sistema fechado que passa por um processo adiabático entre dois estados dados depende somente dos estados inicial e final, e não dos detalhes do processo adiabático.”Fonte: MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica para engenharia. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018, p. 47.
Considerando essas informações e os critérios desenvolvidos a partir dos aspectos de variação de energia entre dois estados, analise as afirmativas a seguir:
I. Se 5 kJ de calor forem transferidos para uma batata assando em um forno fechado, haverá aumento de energia da batata maior que 5 kJ.
II. Se 15 kJ de calor são transferidos para a água em aquecimento e 3 kJ forem perdidos para o ambiente, o aumento de energia da água será maior que 15 kJ.
III. Em uma sala isolada aquecida por um aquecedor elétrico, a energia do sistema tende a aumentar como resultado do trabalho elétrico realizado.
IV. Se 12 kJ de calor é transferido para um sistema durante um processo adiabático e 6 kJ de trabalho é realizado sobre ele, sua energia total aumenta.
Está correto apenas o que se afirma em:
RESPOSTA CORRETA = III e IV
3 - Calor e trabalho são grandezas direcionais e, portanto, uma descrição completa das interações de calor e trabalho exige a especificação de magnitude e direção. Observe que a grandeza transferida de ou para o sistema durante a interação não é uma propriedade, já que a quantidade de tal grandeza depende de mais parâmetros além daqueles do estado do sistema.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as características das interações de transferência de energia entre sistema e vizinhanças, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. Calor e trabalho são mecanismos de transferência de energia entre um sistema e sua vizinhança e ambos estão associados a um processo, não a um estado.
Porque:
II. Ao contrário das propriedades, calor ou trabalho não têm significado em um estado.
A seguir, assinale a alternativa correta:
RESPOSTA CORRETA = As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
4 - 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.
RESPOSTA CORRETA = F, V, V, F.
5 - Não há exigência de que um sistema que passa por um processo esteja em equilíbrio durante o processo. Alguns ou todos os estados intermediários podem ser estados de não equilíbrio. Em muitos de tais processos, estamos limitados ao conhecimento do estado antes de o processo ocorrer e do estado após o fim do processo. Contudo, os processos quase estáticos contribuem para a dedução das relações existentes entre as propriedades de sistemas simplificados.
 Com base nessas informações e considerando o que se sabe sobre os modelos de processos termodinâmicos, pode-se afirmar que:
RESPOSTA CORRETA = um processo politrópico é uma descrição analítica de um processo de quase equilíbrio relacionando pressão e volume.
6 - A energia pode cruzar a fronteira de um sistema fechado em duas formas diferentes: calor e trabalho. Quando um corpo é deixado em um meio que está a uma temperatura diferente, a transferência de energia ocorre entre o corpo e o meio até que o equilíbrio térmico seja estabelecido, ou seja, até que o corpo e o meio atinjam a mesma temperatura. Dessa forma, diz-se que a energia é transferida para o corpo sob a forma de calor.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre o calor e as interações de energia em um sistema termodinâmico, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. (V) É possível entender o calor como a forma de energia transferida entre dois sistemas em virtude da diferença de temperaturas.
II. (F) Em termodinâmica, entendemos como fluxo de calor o escoamento de uma substância fluida chamada de calor.
III. (V) Um processo durante o qual não há transferência de calor é chamado de adiabático, podendo ser considerado para sistemas bem isolados.
IV. (F) Para o equilíbrio térmico, a direção da transferência de energia ocorre do corpo de menor temperatura para o de maior temperatura.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
RESPOSTA CORRETA = V, F, V, F.
7 - Do ponto de vista microscópico o modelo de gás ideal é constituído de várias idealizações: o gás é composto de moléculas que se encontram em movimento randômico e obedecem às leis da mecânica e não existem forças apreciáveis agindo nas moléculas, exceto durante colisões.
Considerando essas informações e com base nos conceitos apresentados de equação de estado para um gás ideal, pode-se afirmar que:
RESPOSTA CORRETA = a pressão e o volume específico estão relacionados com a temperatura e uma constante de proporcionalidade universal dos gases.
8 - 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 adotadapara 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:
RESPOSTA CORRETA = V, F, V, F.
9 - 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:
RESPOSTA CORRETA = A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
10 - Uma certa interação é classificada como trabalho se satisfizer o seguinte critério, que pode ser considerado como a definição termodinâmica de trabalho: “um sistema realiza trabalho sobre suas vizinhanças se o único efeito sobre tudo aquilo externo ao sistema puder ser o levantamento de um peso”.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre o conceito de trabalho termodinâmico, analise os termos disponíveis a seguir e os associe a suas respectivas características:
1) Trabalho positivo.
2) Trabalho negativo.
3) Trabalho nulo.
4) Potência.
(2) Realizado sobre o sistema pelas vizinhanças.
(3) Alcançado quando não há variação no sistema.
(1) Realizado pelo sistema sobre as vizinhanças.
(4) Taxa de tempo na qual a transferência de energia ocorre.
Agora, assinale a alternativa correta:
RESPOSTA CORRETA = 2, 3, 1, 4.