Física Termodinâmica: Máquinas Térmicas, Transferência de Calor e Entropia

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1) Uma máquina térmica é um dispositivo cíclico, que converte a maior quantidade possível de calor em trabalho. O rendimento ou eficiência  de uma máquina térmica é dado pelo quociente entre o trabalho efetuado pela máquina e a quantidade de calor recebido. Leia com atenção as afirmações a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
I. ( ) É possível construir uma máquina térmica com 100% de rendimento ou eficiência.
II. ( ) Numa máquina térmica ideal, os processos são reversíveis e não ocorrem desperdícios nas transferências de energia.
III. ( ) Os veículos automotores, a máquina a vapor e a turbina a vapor são máquinas térmicas que convertem a maior quantidade possível de calor em trabalho.
IV. ( ) Uma máquina térmica é um dispositivo que retira energia na forma de calor e não realiza trabalho.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
2) Uma determinada máquina térmica foi analisada numa indústria automotiva e apresentou um rendimento de 45%. Sabe-se que essa máquina recebe 200J de energia térmica de um reservatório quente em cada ciclo e descarrega uma certa quantidade de energia térmica no reservatório frio por ciclo. Pergunta-se: qual o trabalho efetuado por ciclo e qual a quantidade de energia descarregada por ciclo? Assinale a alternativa correta.
3) Condução, Convecção e Radiação são processos de transmissão de calor. Calor é a energia transferida de um corpo para o outro, quando os corpos apresentam temperaturas diferentes. Geralmente o processo de transferência de calor ocorre em ações simultâneas. Calor é um tipo de energia que pode ser transferido de um corpo para o outro quando há diferença de temperatura entre os corpos. Em geral, os mecanismos de transferência de calor estão em ação simultaneamente.
Analise as afirmativas e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
I. ( ) Condução e convecção são processos de transmissão de calor que só ocorrem em meios materiais.
II. ( ) O processo de transferência de calor denominado “irradiação” não pode ocorrer em qualquer meio material.
III. ( ) Um dos exemplos do processo de transferência de calor denominado “convecção” é a propagação de calor que proporciona o efeito das brisas do mar.
IV. ( ) Um dos exemplos do processo de transferência de calor denominado “convecção” é a troca de calor nos líquidos.
V. ( ) As ondas eletromagnéticas caracterizam um meio de transferência de calor por radiação.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
4) Para uma expansão livre de um gás ideal, a temperatura inicial é igual a temperatura final. Portanto, a variação de entropia  para uma expansão livre de 1mol de um gás ideal de  até  é igual a  num processo isotérmico de  até  Para um processo isotérmico , assim . Diante disso, vamos calcular a variação de entropia na expansão acima. Assinale a alternativa que nos dá o valor aproximado, considerando .
5) Numa tarde ensolarada de domingo, Pedro e Taís resolveram levar o filho Lucas para um piquenique no parque. Taís arrumou os lanches, enquanto Pedro colocou água, gelo e refrigerantes num cooler de isopor a 0°C, cuja área total é igual a  e a espessura da parede do cooler é de 2,5cm. A temperatura nessa tarde é de 32°C. Vamos calcular a taxa de fluxo de calor para o interior do cooler a essa temperatura externa de 32ºC. Assinale a alternativa correta para essa questão.
Obs.: Constante de condutividade térmica 
6) Você está na faculdade, sentado na carteira escolar e assistindo a uma aula de Física. O professor faz um exercício prático com a sala e pede para que coloquem a mão direita na parte de madeira da carteira e a mão esquerda na parte de ferro. Qual das alternativas a seguir é correta, mesmo sabendo que todo o conjunto esteja em equilíbrio térmico.
7) Gabriel está aos prantos e quer sua mamadeira urgente. Sofia, sua mãe, apavorada com tanto choro, coloca a vasilha de leite, que ainda está quente, para resfriar dentro de um recipiente metálico com gelo, para que o resfriamento seja mais rápido. Sofia trabalha num laboratório de Física e sabe que um recipiente metálico é mais conveniente que um recipiente de vidro, pois o metal, em relação ao vidro, apresenta um maior valor de:
8) Vamos imaginar a situação seguinte: Realiza-se um trabalho, de 40kJ sobre um sistema termodinâmico que perde  de calor, durante um certo período. Essa perda de calor é devido à ineficiência do isolamento do sistema. Observando esse processo, assinale a alternativa que apresenta a variação de energia interna do sistema. Utilizaremos 
9) 
Entropia é uma função termodinâmica, representada por  que, tal como a pressão , o volume , a temperatura  e a energia interna , é uma função do estado de um sistema térmico. Como a entropia é uma função de estado, a sua variação , quando o sistema passa de um estado para outro, só depende dos estados inicial e final, e não do processo pelo qual a mudança ocorre. Sobre essa função, leia atentamente as afirmações a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
1. ( ) O conceito de Entropia na termodinâmica é dado pela medida da desordem das partículas num sistema físico.
2. ( ) Se o sistema recebe calor, isto é, Q > 0, isso significa que as moléculas se agitam mais e assim há um aumento da Entropia.
3. ( ) Se o sistema cede calor, isto é, Q < 0, isso significa que as moléculas se agitam menos e assim há uma diminuição da Entropia.
4. ( ) Se o sistema não recebe e nem cede calor, isto é, Q = 0, então a Entropia aumenta.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
10) Um recipiente de  de capacidade contém oxigênio à pressão de . Um outro recipiente de  de capacidade contém nitrogênio à pressão de  A temperatura de cada gás é de 300K. O oxigênio é transferido para o recipiente de nitrogênio e, assim, os dois gases se misturam. Diante do exposto, assinale a alternativa que indica a pressão quando os gases se misturam, considerando que a temperatura é mantida igual a 300K.